Melyik a jobb csatlakozási mód külső audio interfészhez?

 

     A számítógépes stúdiózással foglalkozó internetes fórumok népszerű rágcsálnivalója az a kérdés, hogy a számítógépünkhöz milyen fajta külső audio interfészt kapcsoljunk? USB vagy FireWire? Melyik a nyerő?
     Először is azt kéne megnéznünk, miért is rakjuk a számítógépen kívülre a hangcuccot. Nem akarok hangkártyát mondani, pedig muszáj lesz, mert már a szaknyelvben is elterjedt ez az "epermálna". Az ember nyelvérzéke kártya alatt valamiféle kártya formájú dolgot vél sejteni, azonban a külső hangkártya, mint olyan, egyáltalán nem kártya formájú, hanem doboz, szappantartó vagy más, kártyára egyáltalán nem hasonlító dolog. A klasszikus pécés szóhasználatban a kártyákat ugyebár egy ISA, PCI vagy hasonló slotba bedugható áramköri lapot értettünk. Később a kártya titulust a PCMCIA és egyéb csatlakozókba dugható memóriákra illetve más eszközökre is alkalmaztuk, mivel ezeknek is kártya formájuk van. Az angol nomenklatúrában "external audio interface" néven emlegetett dobozkák, rack méretű készülékek azonban semmilyen kártyához nem hasonlítanak, többnyire egy kocsánnyal vannak a számítógéphez kötve. Mindegy, nem firtatom ezt az elnevezésbeli furcsaságot, hiszen minket elsősorban a kocsány érdekel.
     Sőt, először is azt kéne megnézni, hogy miért kerültek ki a hangkártyák a számítógépekből. Hajdanán az IBM klón gépek alapból egyáltalán nem tartalmaztak hangkártyát, a beépített hangszórók különféle kerregésekre voltak képesek, melyek korántsem akusztikai élmények keltésére voltak hivatottak, hanem a gép működésével kapcsolatos jelzéseket továbbították. Ez a funkció aztán megmaradt, a rendes hangkeltést és a külső jelek digitalizálását pedig a kifejezetten erre a célra gyártott kártyákra bízták. Arra azonban gyorsan rájöttek, hogy a számítógép belseje nem optimális hely az igazán profi hangfeldolgozó áramkörök számára. A működéshez szükséges tápfeszültségeket igen súlyos digitális zavarok terhelik, és az analóg áramkörök valamilyen mértékben a leggondosabb szűrés ellenére is átengedik ezeket. Halk sistergés, cicergés, morgás. Ismerős mindenkinek. Ráadásul a számítógép alaplapjának és a többi kártyának a fóliacsíkjaiban és a kesze-kusza kábelekben is nagyon erős nagyfrekvenciás zavarok keletkeznek, és ezeket antennaként szétsugározzák, a hangkártya vezetékei és fóliacsíkja pedig jól összeszedik mindezt. Természetesen a problémákra a fejlesztőmérnökök súlyos megoldásokat dolgoztak ki. A zavarvédő technológiának része a nyáktervezés során kialakított spéci árnyékolás és a "LowZ" tervezés, vagyis az áramkörön belül elehető legalacsonyabb illesztőimpedanciákra való törekvés. A hifisták időnként dicshimnuszokat zengenek erről az áramköri megoldásról, máskor keményen szidják. Annyi bizonyos, hogy a zavarok ellen drasztikus védelmet nyújt.
      Már a kezdeti PC-s időszakban is felmerült az a tervezői koncepció, hogy amennyire lehet, szeparáljuk el egymástól a digitális és az analóg áramköri részeket. A legegyszerűbb módszernek az tűnt, hogy a jelfogadó és a kimeneti analóg áramköri részeket, továbbá az A/D és a D/A átalakítókat rakjuk a gépen kívülre, és a digitális jelfolyam jöjjön-menjen a gép és a különálló doboz között. Később ez technikai okokból úgy alakult, hogy a konverterek visszakerültek a gép házába, a külső analóg egység pedig többnyire szimmetrikus jelkábel csomaggal kapcsolódik a belső kártyához.
      Aztán amikor bejött a képbe az USB és a FireWire adatátviteli rendszer, a laikusok és a szakemberek egyaránt azon kezdtek spekulálni, hogy ez bizonyosan jó lesz a digitális és az analóg részek fizikai elválasztására, és a konverterek ismét kikerülhetnek a "dobozba", távol a PC dohogó, zajkeltő belsejétől.
Firewire.png      USB.pngAzonban amikor az USB és a FireWire megszületett, alig hiszem, hogy a fejlesztőknek eszükbe jutott volna a digitális hangtovábbítás lehetősége a hangkártya és a gép között. Az USB-t tipikusan a nyomtatókhoz, scannerekhez és hasonlókhoz találták ki. A FireWire fő célterületét pedig a terjedő digitális kézi kamerák jelentették. Amúgy mindkét adatátvitel a soros kommunikációs megoldások körébe tartozik, de a fizikai megvalósítás, a protokollok és a csatlakozók különböznek. Ha megnézitek a fenti linkeket, akkor láthatjátok, hogy a FireWire alapból sokszor gyorsabb (400 Mbit/sec) átvitelt tett lehetővé, mint a kezdeti USB 1.0 szabvány (12 Mbit/sec). A soros kommunikációban a bitrate ismeretében meg tudjuk határozni, hogy milyen mennyiségű digitalizált hanganyagot képes átvinni a rendszer valósidőben. Arra gondolok, hogy ha adott bitmélységgel és mintavételi sebességgel digitalizáljuk a jeleket, akkor egyszerű szorzással kiszámítható, hogy a rendelkezésre álló sávszélesség elméletileg hány audió sávot enged át folyamatos üzemben. Ez az elméleti érték a FW esetében több, mint harmincszorosa volt az USB-nek. A profi sokcsatornás audió eszközök gyártó tehát egyből erre csobbantak rá, az USB pedig megmaradt a sztereó IN/OUT-os kommerszebb cuccokhoz. Jött azonban az USB 2.0, ami a 480 Mbit/sec átviteli sebességével felülmúlta a FireWiret. Érdekes volt látni azt, hogy a gyárak évekig szenvedtek az USB 2.0-ás audió eszközökkel. Jellemző volt, hogy a vásárokon bemutatták őket, hosszú ideig nem kerültek piacra, aztán mikor mégis kijöttek, akkor is egy sereg probléma volt velük. Közben a FireWire hódított, minden profi eszköz ezt használta. Majd egyszer csak bekövetkezett a váltás. A gyárak egymás után dobták piacra az immáron tényleg hibátlanul működő USB 2.0 interfészeket. Kíváncsi lennék, hogy mi is történt valójában, én is csak a neten terjengő, egymásnak ellentmondó pletykákat ismerem. Tény, hogy számos gyártó, aki korábban a FireWire egyeduralmára esküdött, nekiállt USB hangkártyákat készíteni. Vagy nézzük például az Alesist, aki a keverőpultjait gyorsan átállította FW-ről USB-re. Vagy a MOTU-t, aki az egyedül üdvözítőnek nevezett FW után hibrid interfészeket gyárt, mindkét platformot támogatva. A sort hosszasan lehetne folytatni.
     Az USB-re való áttérés okait kutatva felmerülhet, hogy a FireWire nem volt azért bombabiztos rendszer. Nem csak a hangkártyák tulajdonosai futhattak bele inkompatibilitásokba, de a kamerákkal, scannerekkel kapcsolatban is voltak mindenféle fura dolgok. Itt jöttek azok az előírások, support információk, pletykák, melyek szerint az adott eszközt tessék "X" vagy "Y" chippel szerelt csatolókártyán át csatlakoztatni, és akkor nem lesz baj. Eddig egy szót sem ejtettem a laptopokról, márpedig ugyebár ezek a külső hangkártyák a laptop tulajdonosokhoz vonzódnak ma már erősebben. Aztán ha kiderült, hogy a kedves ügyfél frissen vásárolt laptopjának a chipsetje nem kompatibilis, akkor jött a sírás-rívás. Mondták erre a megfejtők, hogy ott a PCMCIA slot, dugjon bele a kedves ügyfél szimpatikus chippel szerelt csatolót, aztán megoldódik a gond. Ez bizonyos százalékban segíthetett is, ám egyáltalán nem jelentett minden esetben megoldást. A PCMCIA felületen keresztül megvalósított illesztést nem minden hangkártya drivere tolerálta jól. A FW interfészes eszközök a gyártók és a forgalmazók számára elég sok garanciális problémát is okoztak. Hiába beszélünk hotplug (bekapcsolt állapotban összecsatlakoztatható) eszközökről, a statikus feltöltődés és a gagyi tápok igen sok elszállást okoztak. Jellemzően ha meghalt az eszközben a FW csatoló, akkor követte a sírba a számítógépben levő is. No, itt jöttek a gondok. Amíg egy 3000 forintos kártya tartalmazza az illesztőt, addig szívja a delikvens a fogát, vesz egy másikat. Amikor az alaplapra szerelt chip úgy száll el, hogy alaplapcserés lesz a PC, akkor sűrű káromkodások hallatszanak. Amikor pedig egy komplett notebookot lehet emiatt kidobni, akkor kész a tragédia. A hangkártyagyártók úgy igyekeztek elejét venni a bajnak, hogy a készülékeket tartalmazó papírdobozba, a csomagolás legtetejére hatalmas piros betűkkel teleírt dörgedelmet helyeztek. Ennek az volt a lényege, hogy bár a most vásárolt hangkártya hotplug eszköz, de ha a kézikönyvben leírttól eltérő sorrendben csatlakoztatja a tulaj a géphez vagy a tápegységhez, és emiatt valamilyen károsodás lép fel, akkor senki nem vállal ezért semmilyen felelősséget. Mi sajnos a praxisunkban egy csomó ilyen esettel találkoztunk. Mindenkinek el szoktuk mondani a biztonságos csatlakoztatás módját, megmutogattuk a piros betűs passzust, de hiába. Amikor például a stúdióban teljes a káosz, valami gyors határidős anyagot épp le kéne adni, előfordul, hogy nem ez jár a  producer fejében, és a kapkodásban úgy dugja össze a készülékeket, hogy posszanás a vége.
      Felmerül persze a kérdés, hogy az USB akkor ugyan miért lenne jobb, hiszen ugyanezek a veszélyek ott is fennállnak. Tulajdonképpen igaz ez az érvelés, és történnek is hasonló balesetek, sőt, nem egyszer a South Bridge is elszállt az alaplapon, merthogy direkt rá van (volt) madzagozva az USB csatoló. A statisztika azonban (legalábbis nálunk) lényegesen jobb az USB javára, és kevesebb volt a durva, nagy kárt okozó meghibásodás is. Az okok az átviteli rendszer fizikai kialakításában keresendőek. A FireWire sérülékenyebb. Említettem a FW inkompatibilitási problémáit is. Nos, USB-s hangkártyák esetében is találkozhatunk néha ilyesmivel, de ezek előfordulása is ritkább. Sajnálatos viszont, hogy ez a kevés probléma minden esetben notebookon jelentkezett. Előfordult, hogy az általunk korábban jónak minősített notebookkal nem akart összejönni egy külső hangkártya. Némi kutakodás után kiderült, hogy az újabb szériába másféle USB chipeket szereltek. A notebook világban ez egyáltalán nem ritkaság, az USB használók zöme ebből nem is vett észre semmit. Csak a külső hangkártya tulajdonosok.
     A megbízhatósági szempontokon túlmenően azonban a kérdés lényege mégis az, hogy melyik protokoll alkalmasabb a jobb, gyorsabb, hibatűrőbb digitális audio jelátvitelre? Kezdetben az USB-t okkal ócsárolták, ma az USB elvben gyorsabb, kényelmesebb és olcsóbb, mint a FireWire. Egészen pontosan fogalmazva az USB 2.0 gyorsabb, mint a FireWire400, vagyis a klasszikus FW. Azonban jó ideje létezik már FW800 is, értelemszerűen dupla sebességgel. Ez sem felhőtlen gyönyörűség azonban, tehát nem árt vásárlás előtt meggyőződni a kompatibilitásról. Aztán itt van már az USB 3.0 a maga 5 Gbit/sec sebességével. Hangkártya még nem készült ezzel az interfésszel, de várható, hogy hamarosan megjelennek ezek is a kereskedelemben.
     Az átviteli sebességeket tekintve azt gondolhatjuk, hogy ezek egyszerű összefüggésben vannak a hangkártyák talán legfontosabbnak tartott paraméterével, a latencyvel. Nos, a helyzet azért korántsem ilyen egyszerű.  Ha visszagondolunk a cikk elején emlegetett régi megoldásra, mikor a hangkártya két részét drótok kötötték össze, és azon analóg vagy digitális jelek mászkáltak, az volt ilyen értelemben a leggyorsabb megoldás. Nem azért, mert az USB-n vagy a a FW-n az adatátviteli sebesség jóval lassabb, hanem azért, mert nem kell a digitális jeleket felültetni egy soros buszra, leszedni őket onnan, passzolgatni őket az operációs rendszernek, vezérelni a buszt. A fő időveszteséget a mai rendszerekben a busz vezérlése és az adatcsomagok  menedzselése jelenti, nem maga az utazás. Persze ha valaki 32 vagy 40 darab 192 bites sávot tologat egyidejűleg, az örvendezni fog egy USB 3.0 interfésznek, de akkor már kell egy erőmű a számítógépházban, ami ezt képes lesz feldolgozni. Az a tény, hogy az új külső hangkártyákkal elérhető legkisebb latency elég jól megközelíti a belső (mondjuk PCIe) kártyákkal elérhető értéket, szerintem elsősorban a gépek processzorainak és memóriáinak sebesség növekedésével meg a jobban megírt driverekkel magyarázható, mintsem a gyorsabb soros átviteli protokollokkal. Bár nyilván ez is szerepet játszik benne.  
      Valószínűleg a driverek körül kell keresgélnünk, ha a külső hangkártyákkal elérhető latency kérdését vizsgáljuk. Ugyanazon a gépen különféle külső hangkártyákkal eléggé szélsőségesen eltérő latencyket tudtunk elérni. Ugyanabban a konfigurációban a belső hangkártyák esetében általában sokkal kisebb volt a szórás. Nem mindig annyira fontos persze a latency, sokan dolgoznak úgy, hogy 20-30 ms is simán belefér.
      A külső hangeszközök esetében még egy probléma fel szokott merülni, ami eleinte stresszeli az embereket, aztán később hozzászoknak. Arról van szó, hogy előfordulhat, hogy az összekapcsolt rendszer a számítógép bekapcsolása után "nem jól éled", vagyis feláll a Windows, de nem érzékeli a rádugott külső hangkártyát, vagy DSP egységet. Egy újraindítás rendszerint segíteni szokott. A tapasztalataink szerint ez is elsősorban a FireWire eszközök esetében fordul elő, de USB-nél sem ismeretlen. Ilyenkor a probléma a két rendszer (a számítógép és a külső eszköz) reset folyamatainak összehangolatlanságában van. Már hallom is a Mac-pártiak lelkendezését, hogy persze, a gagyi Windows nem jól inicializálja a hardver drivereket és ezáltal magukat az eszközöket sem! Azonban ez a probléma Apple környezetben is felléphet, sőt, néha csak ott jelentkezik.
     Eddig nem esett szó a hangminőségről, és ezután sem fog. A digitális jelút konkrét kialakítása nem befolyásolja a hangminőséget. Ha átviteli hibák lépnek fel, az persze gondokat okozhat, de az a "hardver hibák" fejezetbe sorolódik, jól működő eszköz esetében nem kell számolni vele. 
       A kérdésre, hogy USB vagy FireWire, nem adtam választ. Nem is akartam. Ez is tipikusan az a helyzet, hogy az ember konkrét meglevő berendezések esetében tud jó tanácsot adni, az általánosítások itt is, akár az élet legtöbb területén félrevezetnek. A készülékek adatlapjai és a neten fellelhető információk alapján el lehet indulni a készülék kiválasztásával. Ha olyan külső hangkártya lenne nekünk optimális, ami vagy csak USB, vagy csak FW kialakításban hozzáférhető, akkor célszerű a "gombhoz szabni a kabátot", vagyis ahhoz választani alkalmas gépet. Ha pedig adott a számítógépünk, és alapvetően jó erős, alkalmas audio célokra, akkor válasszuk a számunkra legjobb kialakítású, legjobban használható külső hangkártyát a digitális csatolás módjától függetlenül.
      Hardveres vonatkozásokban persze sokat lehetne még agyalogni a kétféle interfész viselt dolgain, különös tekintettel az USB 3 szinrelépésére, meg arról is, hogy miért nem használják az ethernetet a háztartási audio interfészek világában, de ezek a dolgok már messze vezetnének az alap kérdéstől.

 (Szolgálati közlemény: jelenleg próbálok megküzdeni a Blog.hu új admin rendszerével. Ezért van az, hogy ez a bejegyzés nem pontosan olyanra sikerült, mint amilyenre szerettem volna, de még talán alakulhat :)

 

A bejegyzés trackback címe:

https://bitzenede.blog.hu/api/trackback/id/tr313330049

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Kampokez 2011.10.27. 12:20:28

Köszönöm mindenki nevében ezt a hasznos információt.

BonFire 2011.10.28. 00:33:10

"Szolgálati közlemény" – Mi már kiszentségeltük magunkat egy jó hete, ha ez vigasztal, és egy csomó dolog még mindig nem működik.

Jó a cikk; amin elgondolkodtam, hogy tényleg, mit is lehetne mondani "kártya" helyett. Az angolos "interfész" sznob módjára hangzik, magyarul mit mondjunk? Csatoló felületet? Külső egységet? Hosszú és semmitmondó kifejezések.

MidiTom · http://bitzenede.blog.hu 2011.10.28. 10:29:12

@BonFire:
Volt közben egy postom az Animoogról is, ezt egyszerűen benyelte a rendszer. Volt - nincs ! :)

BonFire 2011.10.28. 16:59:36

@MidiTom: Mivel még a régi blogmotor sem volt 100%-ban használható, én régebben is jártam így, azóta a posztot párhuzamosan Jegyzettömbbe is mentem az ilyen eseteket elkerülendő.

Egyszer nagyon keserves volt, amikor egy kisebb novellányi írásom tűnt el, ami annyira spontán volt, hogy képtelen lettem volna megismételni.

Azóta kettős rendszerben írok.

rosettif · http://istennyila.hu/ 2011.10.30. 11:26:13

Jó kis cikk lett, tetszik, köszi.

Bár én azért védelmembe venném egy kicsit a "hangkártya" szót, és a többi ilyen "epermálnát" is, hisz valahol ez a jelenség a természetes nyelvfejlődés részét képezi.

Egyik ilyen legismertebb példa rá a "film": eredeti jelentése még egy bevonatot képező és megszilárdult réteg (lehet, hogy volt valami "még eredetibb" jelentés is, nem tudom), majd ebből alakult át "celluloid-szalaggá", és abból meg a különféle adathordozókon (VHS, DVD stb.) kiadott tartalommá, majd a fizikai tárolótól függetlenné váló online/offline médiatartalommá stb. Végül is csak arról van szó, hogy egy-egy ilyen fogalomnak saját története van.

Amellett pedig a legtöbb külső hangkártyában, a szappantartó doboz belsejében, azért még mindig valahol egy kártya van.

djuice 2011.10.30. 12:10:27

@MidiTom:
Sajna még nem sikerült átolvasni e tenger írást, ami bizonyára hasznos, viszont utalva az eltünő postokra, nekem is volt ilyen itt! Talán a blogspot.com oldal jobb választás lett volna az elején (mondjuk nem tudom a blog.hu-ról lehet-e átköltöztetni oda), de a blog.hu-t sokan szidják! Nekem volt hogy rendesen bejelentkezve az elküldésre azt mondta hogy nem vagyok bejelentkezve és elszállt, aztán később valami visszavonásokkal (Opera bönghésző szigorúan!!!) visszajött egyszer csak. ami jó az Operába, hogy gyorsan elérhető benne egy saját jegyzetelő, ami automatikusan ment és semmi nem veszhet el, így én is így használom. A weboldalak ui. néha teljesen kiszámíthatatlanok működésükben, ilyet nem jó rájuk bízni. De láttam már én is kardjába dőlni embert egy könyvtárban ahol csak IE volt használatra és fél délutánnyi külföldi rokonaihoz írt esszéje tűnt el a semmiben. :) Az informatikusok persze erre fel vannak készülve, bármilyen mozzanat előtt: új szöveges fájl.txt és mentegetés 2 percenként... :)

djuice 2011.10.30. 12:11:53

Ja, meg itt még olyan is előfordul, hogy az első hozzászólást nem rakja ki, csak miután más is hozzászólt már a cikkekhez, akkor jelenik meg!