USB, Firewire & Thunderbolt: что лучше для аудио?

Если вы выбираете новый аудиоинтерфейс или новый компьютер, каковы плюсы и минусы множества предлагаемых протоколов подключения?

Лучше купить аудиоинтерфейс, который подключается к моему компьютеру через USB, Firewire, Thunderbolt или PCIe? Какой из них еще пригодится через пять или 10 лет? И почему вокруг нет больше интерфейсов USB 3? По мере того, как расширяются наши возможности получения данных от A до B - недавно были добавлены USB 3, Thunderbolt и Thunderbolt 2, в то время как интерфейсы PCIe, USB 1, USB 2 и Firewire 400 и 800 остаются доступными - такие вопросы часто задают как профессионалами, так и пользователями домашних студий. В этой статье я постараюсь рассказать вам, что вам нужно знать при инвестировании в аудио компьютер и / или аудиоинтерфейс.

Прежде чем углубиться в детали, стоит отметить некоторые хорошие новости: несмотря на то, что в современных продуктах используются различные поколения USB, Firewire и Thunderbolt, обратная совместимость включена как часть последних стандартов. Большинство устройств Firewire 400 могут работать с подключениями Firewire 800. С помощью адаптера многие также могут подключаться к порту Thunderbolt. Точно так же большинство устройств USB 1 и 2 функционируют весьма успешно, когда подключены к порту USB 3. Тем не менее, есть, к сожалению, несколько исключений.

На момент написания этой статьи USB 2 является наиболее распространенным типом подключения к ПК для общего пользования, но очевидно, что USB 3 также будет широко распространен, и сейчас многие материнские платы выпускаются с большим количеством разъемов USB 3, чем с разъемами USB 2. К счастью, USB 3 имеет обратную совместимость. На практике это хорошо работает с большинством периферийных устройств общего назначения, но у некоторых пользователей старых аудиоинтерфейсов USB возникли неожиданные проблемы при попытке подключения через порты USB 3. Подобные проблемы с зубами возникали на некоторых устройствах USB 1, когда USB 2 впервые появился, и, как и тогда, мы наблюдали постоянные обновления микропрограмм и драйверов от производителей аудиоинтерфейсов - все это означает, что таких недостатков становится все меньше. время идет.

Стандарт USB 3, безусловно, является достаточно зрелым, поэтому любой новый интерфейс, который вы приобретете в будущем, уже должен быть устранен. Однако, если вы покупаете б / у, стоило бы провести быстрый поиск в Интернете, чтобы проверить наличие известных проблем в конкретной модели. Однако в случае возникновения проблем с совместимостью это, вероятно, еще не конец света: на современных материнских платах по-прежнему имеется небольшое количество разъемов USB 2, так что у вас будет стабильный запасной вариант до тех пор, пока не возникнут какие-либо проблемы с прорезыванием зубов. разрабатываются производителем интерфейса.

Многие пользователи выражают удивление относительно медленным освоением USB 3 производителями аудиоинтерфейсов, и только в последние месяцы мы начали видеть больше, чем первая пара моделей USB 3, представленных на рынок. Хотя USB 3 действительно имеет некоторые преимущества, есть несколько веских причин, по-видимому, медленного прогресса.

Во-первых, существует проблема пропускной способности, которой USB 2 предлагает достаточно для большинства приложений домашней студии. Спецификация USB 2 гласит, что он способен передавать данные со скоростью до 480 Мбит / с, но из-за ограничений шины, способа обработки данных и дизайнеров оставляют запас для обеспечения наилучших возможных результатов в повседневном использовании, даже Хорошо продуманный интерфейс USB 2, вероятно, будет иметь пропускную способность ближе к 280 Мбит / с.

Давайте переведем это в более практичные аудио термины. При теоретической максимальной пропускной способности USB 2 вы сможете записать чуть более 40 дорожек 24-битного звука 96 кГц, а вдвое уменьшив частоту дискретизации до 48 кГц, вы получите 80 дорожек. Оставаясь на 24-бит / 48 кГц, рассмотрим более реалистичную реальную полосу пропускания USB 2 - 240 Мбит / с (немного консервативный показатель, который дает нам много накладных расходов, чтобы учесть ограничения соединения, обсуждавшиеся ранее): у вас все еще есть возможность работать до 40 каналов аудио вещательного качества одновременно! Тем не менее, есть некоторые компании, которые с помощью своих аудиоинтерфейсов с интерфейсом USB 2 получают гораздо большее количество каналов, создавая собственные контроллеры USB. Они, как правило, являются одними из более дорогих вариантов из-за дополнительной работы и выбора дизайна, которые используются при разработке и оптимизации такого рода решений. Например, MADIFace USB от RME представляет собой 128-канальный цифровой аудиоинтерфейс с питанием от шины 2 USB. Это стало возможным благодаря использованию протокола MADI для обработки передачи данных, который гораздо более эффективен, чем собственный стандарт аудио через USB.

Многие производители интерфейсов USB 2 также рассчитаны на более высокие частоты дискретизации, в том числе 96, 192 и 384 кГц, но это влияет на пропускную способность USB: каждый раз, удваивая частоту дискретизации, вы удваиваете объем данных. Для примера 240 Мбит / с, который я использовал ранее, у вас будет около 35 одновременных каналов на 96 кГц, около 17 на 192 кГц и восемь или девять на 384 кГц. Производители будут стремиться предлагать меньшее количество, но более качественных (с точки зрения предусилителей, AD и DA преобразования и т. Д.) Каналов ввода / вывода, или просто ограничивать количество входов / выходов, которые могут использоваться при определенных частотах дискретизации. Таким образом, хотя верно то, что пропускная способность USB 2 имеет свои ограничения, вероятно, также справедливо будет сказать, что для большинства пользователей домашних студий в наши дни они не так уж ограничивают на практике. В конце концов, сколько из нас может слышать разницу между записями 96 кГц и 192 кГц?

Согласно спецификациям, USB 3.0 может достигать впечатляющих 5 Гбит / с, но, как и в случае с USB 2, это уменьшается в реальных реализациях. На практике он имеет тенденцию быть ближе к 3,2 Гбит / с - более чем в 10 раз пропускная способность USB 2.

Производители начинают пользоваться преимуществами лучшей возможности USB 3. Хотя пока еще не так много интерфейсов, специфичных для USB 3, ранняя тенденция - модели с более высоким числом входов / выходов и поддержкой большего количества каналов с более высокой частотой дискретизации. , Это выглядит как хорошая новость для тех, кто хочет подключить много внешних или запустить большие сеансы записи, но недоволен записью на частоте 44,1 или 48 кГц - это должно снизить цены на такие системы в долгосрочной перспективе.

Для USB 3 может показаться, что это первые годы, но мы уже начинаем видеть, как новый стандарт USB 3.1 появляется на компьютерах - особенно на некоторых новых портативных моделях Apple MacBook и Google Chromebook, а также на некоторых материнских платах для настольных ПК. Порты «USB 3.1 Gen 1» (что означает «поколение»), обнаруженные на упомянутых ноутбуках, не обеспечивают большей скорости / полосы пропускания, чем USB 3.0, но они обеспечивают большую стандартизацию набора функций и повышенную эффективность.

Еще более новый USB 3.1 Gen 2 также появляется. Это предлагает функции поколения 1, но удваивает скорость, увеличивая теоретическую пропускную способность до 10 Гбит / с, а также улучшая кодирование данных для сокращения накладных расходов. Мы можем ожидать, что реальные соединения обеспечат пропускную способность, превышающую 7 Гбит / с, что более чем вдвое превышает пропускную способность USB 3.0 и 3.1 Gen 1.

Как и прежде, существует множество физических разъемов для новых стандартов, которые могут привести к путанице. Упомянутые ранее системы Apple и Google используют новый разъем USB Type-C, который имеет меньшую, обратимую конструкцию штекера. Просто чтобы еще больше запутать ситуацию, Asus, у которой уже есть материнские платы 3.1, и ряд производителей, которые будут обновлять свои линейки продуктов в ближайшие месяцы, приняли более высокоскоростные порты Gen 2, сохраняя при этом классическую однонаправленную ориентацию. Дизайн разъема USB.

Еще одно потенциальное преимущество USB 3 (всех поколений) заключается в том, что его порты могут обеспечивать больший ток для устройств с питанием от шины: 900 мА, а не 500 мА, предлагаемых USB 1 и USB 2. Это, теоретически, должно позволить производителям лучше развиваться интерфейсы с питанием от шины, либо с большим количеством объектов, либо с несколькими каналами. Я говорю «в теории», потому что большинство моделей еще не в полной мере воспользовались этой дополнительной мощью. Тем не менее, некоторые пользователи уже могут пожинать плоды другими способами: я иногда обнаруживал, что если интерфейс с питанием от шины не справлялся с работой микрофонов с фантомным питанием или управлял наушниками через встроенный усилитель, это лучше работает при подключении к порту USB 3.

Firewire (IEEE 1394) никогда не достигал такого же уровня принятия на ПК с Windows, как на платформе Apple, и прямая поддержка на материнских платах почти полностью прекратилась в последние годы, что означает, что пользователям интерфейсов Firewire, приобретающим новую настольную машину, приходится подойдет сторонняя карточка.

Что касается пропускной способности, стандарт Firewire 400 первого поколения (IEEE 1394a) на бумаге несколько хуже (400 Мбит / с), чем USB 2, но на практике он обладает рядом преимуществ. Он имеет преимущества от одноранговой системы соединения по сравнению с более интенсивным подходом USB / ведущий / ведомый, что означает, что Firewire тратит меньше своей пропускной способности и обеспечивает более стабильную пропускную способность данных. В результате этого обычно достигается меньшая задержка, чем у эквивалентов USB, и интерфейсы Firewire иногда предлагают более высокое число операций ввода-вывода, чем устройства USB 2. Все эти факторы сделали Firewire предпочтительным стандартом подключения в больших студиях в течение длительного времени. В последние годы разрыв в производительности уменьшился, хотя в некоторых случаях высокопроизводительные интерфейсы USB 3 имели меньшие задержки, чем Firewire.

Второе поколение Firewire (Firewire 800 или IEEE 1394b) также существует уже несколько лет. Он обеспечивает вдвое большую пропускную способность, чем FW400, поэтому, как и следовало ожидать, большинство интерфейсов FW800 являются решениями с высоким вводом-выводом, и в некоторых моделях добавленное преимущество заключается в том, что несколько интерфейсов могут быть последовательно соединены для еще большей возможности записи. Это также причина, по которой выделенных интерфейсов FW800 меньше, чем у FW400: подобно USB 2, FW400 делает более чем достаточно для большинства пользователей домашних студий.

Однако за эти годы было одно серьезное разочарование, особенно для пользователей ПК: поскольку стандарт Firewire требует большего за счет двусторонней связи между устройствами на каждом конце соединения (в данном случае, компьютером и аудиоинтерфейсом) , это означает, что есть больше потенциальных точек отказа. Иногда, когда два контроллера, которые ранее не были проверены и проверены производителем, объединяются, они могут просто отказаться работать вместе. Пользователи Apple испытали меньше разочарований просто потому, что они строят небольшое количество стандартных моделей, используя общие компоненты, и большинство производителей приложат усилия для тестирования своих интерфейсов с большинством моделей Mac.

По этой причине многие производители хранят страницы часто задаваемых вопросов на своих веб-сайтах с подробным описанием предварительно протестированных плат Firewire для каждой из своих моделей интерфейсов. Стоит проверить этот список перед покупкой. Если ваш производитель не дает конкретных советов по этому вопросу, стоит помнить, что наиболее часто рекомендуемые решения - это платы контроллера PCIe, построенные на чипах контроллера Texas Instruments (их наличие часто указывается на коробке продукта). Многие производители тестируют свои интерфейсы с этими картами, и они работали во многих студийных установках на протяжении многих лет.

Более поздний стандарт - Thunderbolt, который уже хорошо зарекомендовал себя на платформе Apple Mac благодаря их раннему принятию. Он продолжал (медленно, на сегодняшний день) проникать на рынок ПК с Windows - некоторые материнские платы теперь поддерживают его либо напрямую, через порт на материнской плате, либо через дополнительную карту. Хотя это звучит просто, однако, карты расширения в настоящее время должны поддерживаться на уровне BIOS, и для этого обычно требуется выделенный заголовок; вы не можете просто добавить стороннюю карту Thunderbolt так же, как карту Firewire. Медлительность производителей в выводе этих карт на рынок - это, вероятно, то, что до сих пор сдерживало распространение Thunderbolt среди пользователей Windows.

В прошлом году появился новый стандарт Thunderbolt 2 - он был необходим для облегчения потоковой передачи и захвата видео 4k, среди других приложений с высокой пропускной способностью. Он предлагает те же 20 Гбит / с, что и Thunderbolt 1, но делает это по одному каналу, тогда как Thunderbolt 1 обеспечивает 10 Гбит / с на каждом из двух каналов. В противном случае он остается обратно совместимым с исходным стандартом. Задержка использования Thunderbolt на ПК с Windows означает, что большинство новых плат для ПК пропускают Thunderbolt 1 и начинают предлагать Thunderbolt 2.

Ключевым преимуществом Thunderbolt для некоторых из нас является то, что он совместим с протоколом Firewire и поддерживает в основном один и тот же набор функций. Это означает, что вы обычно можете подключать старые устройства Firewire к своему компьютеру, оборудованному Thunderbolt, через подходящий адаптер, который, учитывая количество интерфейсов Firewire, которые все еще используются, является потенциально хорошей новостью - это может даже вдохнуть новую жизнь в старые интерфейсы, которые вы мы отказались при переходе на машину без портов Firewire!

В то время как в некоторых ранних сообщениях говорилось, что эти конвертеры Firewire-Thunderbolt были немного хитом, последние тесты и отзывы показывают, что многие интерфейсы Firewire - даже некоторые из более темпераментных предыдущих поколений - работают без проблем Переходники молнии. Если вы планируете работать с Thunderbolt и хотите использовать свой старый интерфейс с новой машиной, было бы целесообразно изучить опыт других пользователей на форумах технической поддержки производителя.

В связи с этим было бы упущением с моей стороны не упомянуть классический вариант внутренней звуковой карты. Звуковые карты на основе PCIe стали редкостью в последние годы, так как многие пользователи стали ценить способность брать с собой свои интерфейсы записи студийного класса в дороге и удаленно работать с настройками ноутбуков. Рынок интерфейсов отражает это.

Тем не менее, в ситуации, когда требуется большая полоса пропускания, PCIe по-прежнему управляет скоростью передачи данных с некоторыми из самых низких задержек записи, доступных в настоящее время. По этой причине это все еще встречается на некоторых из более специализированных карт вещательной индустрии, и это означает, что некоторые старые карты, такие как RME и Lynx, все еще предлагают фантастическую производительность. Если у вас есть один из них и вы планируете обновить настольный компьютер, возможно, стоит найти тот, у которого есть слот PCIe. Тем не менее, производительность формата сильно зависит от новых стандартов и интерфейсов Thunderbolt.

Я боюсь, что для тех, кто покупает сейчас, рынок постоянно меняется, так как меняются различные стандарты. В самом деле, незадолго до публикации прессы были сделаны первые публичные шумы о появлении Thunderbolt 3, причем первая официальная поддержка должна появиться в рамках выпуска чипсета Intel Skylake, который должен выйти в конце 2015 года.

Thunderbolt 3 рекламируется как единый кабель для управления ими всеми. Большой заголовок - скорость передачи данных 40 Гбит / с - это вдвое больше возможностей Thunderbolt 2, и он будет по-прежнему обеспечивать последовательное подключение до шести устройств, где позволяет пропускная способность. Он также будет поддерживать старые устройства Thunderbolt и дисплеи DVI, HDMI и VGA, если они подключены через соответствующие адаптеры. Интересно то, что Thunderbolt 3 обеспечивает мощность до 100 Вт для зарядки подключенных устройств, а также увеличение доступной мощности, подаваемой на устройства с питанием от шины, до 15 Вт по сравнению с текущим стандартом 10 Вт. Со временем это должно привести к сокращению числа подключенных устройств, требующих страшной «бородавки». Просто чтобы запутать вещи, все это будет сделано через кабель, разработанный вокруг того же стандарта обратимого разъема, что и USB 3.1 - и порт Thunderbolt 3 будет даже обратно совместим с USB 3.1, хотя он будет предлагать только более медленную 10 Гбит / с и более низкую зарядку скорости, используемые стандартом USB при подключении устройства 3.1. Thunderbolt 3 рекламируется как единый кабель для управления ими всеми Небольшое количество физических разъемов на современных ноутбуках означает, что все еще есть роль для меньших интерфейсов Thunderbolt, таких как Zoom TAC2, изображенный здесь, поскольку они часто могут надежно соединяться последовательно с другими устройствами Thunderbolt.

Впрочем, все это в будущем, и мы, вероятно, доживем до 2016 года, когда компьютеры и внешние устройства с поддержкой Thunderbolt 3 станут широко доступны. В настоящее время USB остается наиболее широко поддерживаемым стандартом, и его легко использовать для подключения интерфейса к большинству настольных и портативных компьютеров. Любая материнская плата, которую вы покупаете сегодня, будет иметь порты USB 2 и USB 3, и между ними они, скорее всего, будут соответствовать большинству ваших потребностей, причем 3.1, возможно, будет дополнительным бонусом, если вы выберете одну из самых последних материнских плат.

Что касается аудиоинтерфейса, драйверы и производительность прошли долгий путь в последние годы. Для многих небольших студий звукозаписи, а также для тех, кто работает в основном в коробке с несколькими источниками звука для записи, USB остается хорошим и надежным вариантом. Благодаря широкому распространению, множество доступных интерфейсов также конкурируют за долю на рынке, и это помогает поддерживать их острую цену. Несмотря на все более широкое внедрение USB 3, не стоит сбрасывать со счетов интерфейсы USB 2: они предлагают больше, чем нужно многим из нас, и в настоящее время делают это за меньшие деньги, чем выделенные устройства USB 3.

Те, кому нужно добавить поддержку Firewire на настольный компьютер, могут легко сделать это с помощью недорогой карты PCIe. Однако если вам нужен ноутбук, то он должен быть с портом Thunderbolt и инвестировать в адаптер, и хотя большинство компьютеров Mac предлагают эти порты, ваши возможности будут более ограничены для других брендов.

Наконец, мы подошли к Thunderbolt, который, на первый взгляд, наиболее перспективен для аудио приложений. Несколько интерфейсов, которые предлагают большое количество высококачественных операций ввода-вывода - некоторые с встроенной обработкой DSP для загрузки - были доступны некоторое время, и последуют другие. Но мы уже видим и более доступные устройства, в том числе с небольшим количеством операций ввода-вывода. Зачем? Ну, Thunderbolt предлагает те же преимущества, что и Firewire. Это означает не только хорошую производительность с малой задержкой, но и возможность подключения устройств с последовательным подключением. На практике это не всегда хорошо работало с Firewire, но это было в основном из-за более ограниченной пропускной способности. Thunderbolt предлагает гораздо больше возможностей, которые могут сделать аудиоустройства Thunderbolt привлекательными, учитывая относительно ограниченные возможности подключения, предлагаемые большинством современных ноутбуков: это не только означает, что вам не нужен адаптер, но также может освободить порты USB для внешних накопителей, iLok ключи и так далее.