?

Log in

No account? Create an account
Fire-wire против USB: ну сколько можно а. - сообщество "Звукорежиссура" — LiveJournal [entries|archive|friends|userinfo]
Звукорежиссура

[ website | Привоз звукового оборудования из Европы (www.thomann.de) ]
[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Fire-wire против USB: ну сколько можно а. [Apr. 6th, 2010|07:32 pm]
Звукорежиссура

ru_zvuk

[krasowski]
[Tags|, , , , , ]

Я постоянно наблюдаю с какой частотой стоит вопрос а выборе внешних аудио-интерфейсов оперирующий в основном лишь дилемой о шине подключения. Вопрос этот иногда носит настолько безграмотный характер, что Я хотел бы его осветить. Некоторые моменты, представленные ниже, даны условно и упрощенно, так чтобы не уходить слишком глубоко в суть проблемы.

Представим что нам нужен внешний аудио-интерфейс, либо на юсб, либо на файр-вайр шинах. Мы хотим чтобы к этому интерфейсу можно было подключить как можно больше аналоговых инструментов, и в тоже время иметь возможность качественного мониторинга. При всем этом проекты нам хотелось бы вести с достаточно высоким уровнем качества. Итак пусть это будет следующий интерфейс:
10 in - 24bit 96k
10 out - 24bit 96k

Один моно канал каждую секунду квантуется (dsp чипом) 24 бита 96 000 раз. 1 байт = 8 бит. 24бита = 3 байта.
За 1 секунду моно канал пропускает 288 000 байт ~ 282 килобайта аудио-данных или же 2,3 Мбит/с
Допустим нам нужно одновременно использовать 10 входов и 10 выходов в формате 24/96. Для удобства будем оперировать бит/с:
10 моно входов будут пропускать за 1с 23Мбит (очень грубо 3Мбайта данных).
Столько же аудио-данных формата 24/96 будут передаваться 10-ю моно выходами.

Итак общая нагрузка на наш сферический аудио-интерфейс с 10in/10out каналами в формате 24/96 будет составлять 46Мбит/с (около 6Мбайт в секунду):
Пропускная способность ЮСБ 2.0 = 480Мбит/с (сравните с требуемыми 46Мбит/с)
Пропускная способность Файр-Вайр = 400Мбит/с (сравните с требуемыми 46Мбит/с)

Это не значит что ЮСБ/Файр-Вайр шины загружены только чистыми аудио-данными. По-мимо аудио-данных передается океан другой сопутствующей системной информации. И ЮСБ и Файр-Вайр работают с пакетами аудио-данными практически одинаково и исключительно в синхронном режиме, для гарантированной передачи данных.
Возникает вопрос: а откуда берутся всякие задержки, если электрический сигнал протекает мгновенно? Раз для передачи такого качественного сигнала на 20 моно-каналов требует в 10 раз меньшую пропускную способность, чем интерфейс, то что мешает передать сигнал мгновенно и без всяких задержек, которые мы можем наблюдать в реальных условиях? Мешает физика, так как аудио-интерфейс это не простая коробка пропускающая преобразованный из аналога в цифру сигнал.

По моно каналу идет аналоговый сигнал. Поступая на вход аудио-интерфейса этот аналоговый аудио-сигнал преобразуется в цифровой для его внутренней обработки. Но цифровой сигнал - это не абстракция из 0 и 1. Это прежде всего импульсы в цепи. И основа для создания этих импульсов - ток - то что называется упорядоченным движением частиц. Чтобы передать цифровой сигнал в формате тока, а не какой-то там абстракции - его необходимо с модулировать. Но и этот процесс не достаточно просто и очевиден.
Поэтому идет модуляция цифровых данных для физической передачи их по кабелю соединяющему аудио-интерфейс и компьютер. Впрочем модуляция данных идет на протяжении всего аудио-тракта в различных его звеньях.

Рассмотрим модуляцию на примере аудио-интерфейса с файр-вайр.
Для начала передачи с модулированных аудио-данных аудио-интерфейс просит предоставить синхронный канал у компьютера , имеющий полосу частот, соответствующую его потребностям . Идентификатор синхронного канала передается вместе с данными пакета (вот они и появляются "новые" системные данные по-мимо аудио-данных). Получатель проверяет идентификатор канала и принимает только те данные, которые имеют определенный идентификатор (еще больше системных данных появляется между системами). Сами данные с идентификатором разбиты на синхронные каналы и объединены в пакеты конечной длины по 125 микросекунд (т.н. кадры). Кадры передаются в буфер.

Представим что мы имеем возможность управления буфером кадров.
В 1с = 1000 000 микросекунд. 1 кадр = 125 микросекунд. 4096 кадров = 512 000 микросекуд = 0.5 секунды.
Если мы выставим 128-256 кадров = max 32000 микросекунд = 16-32 милисекунды.

Передача кадров происходит на канальном уровне. Но есть также уровень приложений. И вся та же технология пакетной передачи аудио-данных реализована и на уровне приложений, а в роли пакетов выступают - сэмплы. Сэмплы также буферизуются системой и размер буфера хранения сэмплов задается и чаще называется asio/wdm/core audio buffer sizs.

Вот она откуда берется задержка. Из модуляции аудио-данных, так необходимая для их физической передачи. Поэтому когда вы подключаете свой инструмент в аудио-карту и включаете любимый хост, то можете наблюдать общую сумму задержки в аудио-тракте и отдельных ее участков. На каждом участке идет обработка данных и их модуляция. То есть аналоговый звук, например, гитары кодируется а затем модулируется и передается последовательными пакетами данных каждую Х-милисекунду.

Из приведенных вычислений видно, что: увеличение кол-ва сэмплов ведет к увеличению задержки прохождения сигнала, но при этом в буфер передается большее количество аудио-данных, требующих меньшее время их обработки. Меньшее количество сэмплов ведет к уменьшению задержки, но также влечет за собой и уменьшение передачи аудио-данных в единицу времени, вплоть до того, что эти данные могут выпадать и появляется "треск", а нагрузка на систему возрастает, потому что требует постоянного опроса и ожидания передаваемых данных.

Модуляция на канальном уровне происходит аппаратно (усилители, таймеры, системы управления питанием, ключи, мультиплексоры и т.п.). Физика этих компонетнов близка к идеальным. Но тем не менее аппаратные несовместимости встречаются. В модуляции передающего-принимающего сигнала играют, что очевидно и соответсвенно, передающие и принимающие компоненты систем. Поэтому все еще распространена проблема некорректной работы некоторых аудио-интерфейсов на базе fire-wire с соотвествующими контроллерами материнских плат компьютерных систем (известные советы в отношении работы с TI контроллерами). Но если физика уже отточена, то логика программирования взаимодействия устройсв на уровне операционных систем и приложений все еще развивается и видоизменяется. Поскольку качество системы определяется ее самым слабым звеном, то можно констатировать факт, что на сегодняшний день в мире аудио-интерфейсов, да и не только, таким звеном является "программное" - драйверы, ОС и прилагающееся ПО.

Компании Alesis, M-Audio, Cakewalk и другие намекали (в частности на форумах их поддержки), а некоторые открыто заявляли, что в большинстве случаев качественных различий между FW400 и USB2.0 на сегодняшний день нет, а драйверы обеспечивающие их работу прошли те стадии ошибок и нестабильности, которые можно было наблюдать еще несколько лет назад, а сам тип подключения не является синонимом качества и профессиональности устройства.
Я же еще раз предлагаю вдуматься в информацию выше, представить тот аудио-поток с которым вы собираетесь работать и сделать выбор в сторону удобства и каких-то других качественных различий в аудио-интерфейсах, нежели вопрос шин передачи данных. Такими вопросами могут быть - наличие цифровых интерфейсов, встроенных усилителей, качественная работа с ОС (особенно важный вопрос), возможность расширения и одновременная работа с несколькими аудио-картами (в этом случаи fire-wire выглядит предпочтительным, потому что только он позволяет такую реализацию) и т.д.
LinkReply

Comments:
[User Picture]From: proxiper
2010-04-07 06:35 am (UTC)
>поскольку схема гарантированно содержит цифровые узлы в любом раскладе
Во-первых, то что воткнуто в конвертер рассчитано на то, чтобы не добавлять лишних помех. А вот китайцы, производящие комповое железо вряд ли сильно об этом заботятся.

Во-вторых, в компьютере тупо гораздо больше всего, чем в интерфейсе. Одних винтов может быть с десяток, куллеры, и значительно более сложная схемотехника, работающая с высокими частотами. Помех это все создает предостаточно.

В-третьих, нет никаких гарантий относительно качества источника питания.

>Зачем коммутироваться после монтажа студии??
Почему именно студии? Бывают мобильные интерфейсы, бывают проджект-студии, где коммутация не статична. Бывает что не хватает каналов и приходится перетыкаться. Много что бывает, смотрите на мир шире.

>Обычные коннекторы - даже самые лучшие - не предназначены для интенсивного перетыкания.

Да-да, а на патч-панелях используют вечные нано-коннекторы. И всем, кто носит рэк с железом для мобильной записи, необходимо носить еще второй, с патч-панелями, чтобы не исчерпать ресурсы коннекторов конвертеров.

>Распространённость явления не означает его правильности.
Верно. Но и в доску догматичный подход тоже редко бывает правильным.

>Это именно заблуждение - и ничто иное.
В вашей идеальной вселенной, видимо, не принято приводить аргументы.

>Хай-энд, это извините, религия и не имеет отношения к технической реальности.
У кого-то религия, у кого-то лишь название класса устройств.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: froll
2010-04-07 07:56 am (UTC)
А не-комповое железо что же, не китайцы производят? %)))

И питание половина внешних устройств берет из компа по шине (USB/FW), то есть зависит по питанию от компа.

Но самое интересное не в этом. Помнится, пару лет назад Максим Лядов из форума ixbt проводил тестирование пары десятков звуковых карт, в том числе была у него и Lynx.

Так вот, резюме исследования свелось к следующему - качество звука зависело от качества конвертеров (ADC/DAC); зависимости же качества звука от исполнения устройств (внешнее/внутреннее) выявлено не было.

Этим он окончательно развеял миф о том, что "внутри компа шумно, наводки и качество хуже".

Единственный настоящий аргумент против внутреннего расположения звуковой карты - большое количество разъемов (сзади компа трудно найти место, даже если заюзать два и более слотов расширения).

А дальше уже идет чистой воды маркетинг.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: proxiper
2010-04-07 10:01 pm (UTC)
>А не-комповое железо что же, не китайцы производят? %)))

Дело в специализации. Я там пониже ответил.

>И питание половина внешних устройств берет из компа по шине (USB/FW), то есть зависит по питанию от компа.

Мы про внешние vs внутренние конвертеры спорим, а не про интерфейсы. У внешних конвертеров свое питание.

>Так вот, резюме исследования свелось к следующему - качество звука зависело от качества конвертеров (ADC/DAC); зависимости же качества звука от исполнения устройств (внешнее/внутреннее) выявлено не было.
>Этим он окончательно развеял миф о том, что "внутри компа шумно, наводки и качество хуже".

Он не развеял миф, что внутри компа "шумно, наводки и качество хуже". Он лишь показал, что в принципе можно создать устройство, которому на эти наводки будет пофиг. Но об этом как бы никто и не спорит. Хотя даже тут можно -- комп-компу тоже рознь, то что в одном компе не оказалось наводок, не означает, что их не будет во всех.

>Единственный настоящий аргумент против внутреннего расположения звуковой карты - большое количество разъемов (сзади компа трудно найти место, даже если заюзать два и более слотов расширения).

Более того, большое количество конвертеров может тупо не влезть на плату.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: fan_d_or
2010-04-08 11:09 am (UTC)
Единственный настоящий аргумент против внутреннего расположения звуковой карты - большое количество разъемов (сзади компа трудно найти место, даже если заюзать два и более слотов расширения).

+1
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: fan_d_or
2010-04-07 08:30 pm (UTC)
Во-первых, то что воткнуто в конвертер рассчитано на то, чтобы не добавлять лишних помех.

Совершенно очевидно, что вы не понимаете суть проблемы...

А вот китайцы, производящие комповое железо вряд ли сильно об этом заботятся.

На сегодняшний день качество продукции, производимой в китае, соответствует самому высокому уровню.
Дело не в национальности производителя, а в общем уровне разработки и, главное, в целевом её назначении (оптимизация под конкретный сегмент рынка). Электронику больше не производят нигде - в лучшем случае осушествляется финальная сборка из компонентов, заказанных в китае и маркировка "мэйд ин туточки".
Заказывая сотню печатных плат для своих мелкосерийных микрофонных преампов, я получаю их через две недели из китая точно так же, как и любой другой европейский производитель. Дальше я предпочитаю паять компоненты сам - просто потому, что накладные расходы при подготовке производства на стороне для столь малой партии сделают себестоимость моего продукта неконкурентоспособной.
Так, что в данном случае мой выбор обусловлен экономикой - и если я увеличу масштаб, то я обязательно перейду на сборку всё в том же китае. Другой альтернативы для электронного производства бытового назначения просто не существует.

Ещё раз повторюсь - технический уровень, то есть качество работы, определяется исключительно серым веществом разработчика. Низкое качество для дешёвых категорий товара устанавливается разработчиком намерено - для того, что бы не обрушивать рынок престижной и дорогой техники, который находится под контролем тех же самых брэндов. Выпустив качественный и дешёвый товар, они обрубят сук, на котором сидят. И никакой китай к этом у отношения не имеет.

Во-вторых, в компьютере тупо гораздо больше всего, чем в интерфейсе. Одних винтов может быть с десяток, куллеры, и значительно более сложная схемотехника, работающая с высокими частотами. Помех это все создает предостаточно.

Всё это имеет значение только при неграмотном конструировании - грамотная конструкция подразумевает адекватное подавление электромагнитных помех при любых условиях.
Цифровой порт на плате кодека создаёт гораздо больший уровень помех, чем все эти кулеры, находящиеся во много раз дальше от критического узла.

В-третьих, нет никаких гарантий относительно качества источника питания.

Вообще то грамотная конструкция подразумевает подавление любых помех - и в первую очередь от источника питания.

Да-да, а на патч-панелях используют вечные нано-коннекторы. И всем, кто носит рэк с железом для мобильной записи, необходимо носить еще второй, с патч-панелями, чтобы не исчерпать ресурсы коннекторов конвертеров.

В огороде бузина, а в киеве дядька...

>Это именно заблуждение - и ничто иное.
В вашей идеальной вселенной, видимо, не принято приводить аргументы.


Мои аргументы - в востребованности моей аппаратуры. А так же, в нескольких сотнях бюджетных студий, собранных под ключ и отлаженных по звуку в период. когда я занимался консалтингом по применению компьютеров для музыкального творчества.
Про профессиональные студии, в том числе эфирные, я просто не буду упоминать...

>Хай-энд, это извините, религия и не имеет отношения к технической реальности.
У кого-то религия, у кого-то лишь название класса устройств.


Ну, да - каждым культом востребованы свои собственные артефакты. И их обязательно маркируют "по понятиям" - что б адепты не промахивались в выборе...
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: proxiper
2010-04-07 09:48 pm (UTC)
>Так, что в данном случае мой выбор обусловлен экономикой - и если я увеличу масштаб, то я обязательно перейду на сборку всё в том же китае. Другой альтернативы для электронного производства бытового назначения просто не существует.

Кто бы спорил с тем, что альтернативы нет. Дело в другом. Точно так же, как Билл Гейтс не заботился о том, чтобы с про-аудио в Windows все было хорошо, не заботятся об этом и производители компового железа. И на этапе проектирования, и на этапе производства. Комп -- устройство общего назначения, а конвертер заточен под свои узкие задачи. Как ни крути, специализированное решение обычно работает лучше.

>Всё это имеет значение только при неграмотном конструировании
Вы вообще читаете то, на что отвечаете? Я согласился с этим еще 3 поста назад. Да, при грамотном проектировании проблему можно решить. Но мир штука нифига не идеальная, поэтому таких грамотных решений раз-два и все... А у всех остальных проблемы налицо. Возьмите любой дешевый PCI-интерфейс: M-Audio, Echo, ESI, E-MU etc. В общем то, что стоит у большинства людей и послушайте. Еще повезет, если елозенье мышки не будет слышно в записи. А что там из топа, у чего эти проблемы решены? Пожалуй, только Lynx да RME. У обоих мало аналоговых I/O. А у линкса еще и сомнительные дрова, да интерфейс страшнее ядерной войны. Так что все ваши рассуждения про сферического коня в вакууме. В реальности даже выбирать особо не из чего.

>подавление любых помех
Опять что-то про идеальный мир. От любых помех даже многокилограммовый оффлайн ибп не всегда спасает.

>Мои аргументы - в востребованности моей аппаратуры. А так же, в нескольких сотнях бюджетных студий, собранных под ключ и отлаженных по звуку в период. когда я занимался консалтингом по применению компьютеров для музыкального творчества.
Про профессиональные студии, в том числе эфирные, я просто не буду упоминать...

Это больше похоже на понты, а не на аргументы.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: fan_d_or
2010-04-07 10:34 pm (UTC)
Это больше похоже на понты, а не на аргументы.

На понты понтами и отвечают...
(Reply) (Parent) (Thread)