4. PCI, USB or FireWire?

Welchen Bus nehme ich ?

Sind die Audiodaten von der Soundkarte ins richtige Format gebracht, müssen sie noch ins Innerste des Computers geschleust werden, um letztlich im Programm (also z.B. dem Audiosequenzer) zu landen. Dazu wird der kontinuierliche Audio-Datenstrom in kleinen Häppchen über einen so genannten Datenbus in den Speicher des Computers geschickt. Ein solcher Bus ist für digitale Daten in etwa vergleichbar mit einem Kabel für analoge Audiosignale – ein digitaler Übertragungsweg von A nach B.

Die für Audioanwendungen derzeit relevanten Bus-Typen sind:

USB (Universal Serial Bus),

Die mit Abstand am Häufigsten verwendete Datenschnittstelle für Audiointerfaces ist USB. Der Universal Serial Bus überträgt seine Daten über zwei Adernpaare - bit-seriell, das heißt die einzelnen Bits werden nacheinander übertragen. Die Daten können in beide Richtungen übertragen werden. USB ist in einer Art Baumstruktur angelegt und benötigt einen steuernden „Kopf“ (den so genannten Host), der in aller Regel vom Computer bereit gestellt wird. Theoretisch ist USB abwärtskompatibel. Das heißt, dass USB 2.0 Geräte auch an einem USB 3.0 Anschluss am Computer funktionieren sollten. In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, dass ältere USB 2.0 Audiointerfaces an USB 3.0 Anschlüssen Probleme machen können. Bei aktuellen Produkten wurden diese Probleme jedoch gelöst. Die verschiedenen Übertragungsraten von USB siehst Du in der unteren Grafik.

Mittlerweile ist aber auch USB-C sehr wichtig geworden und fast nicht mehr wegzudenken. Es kann nämlich alle Datenprotokolle übetragen, einschließlich Thunderbolt 3.

USB 1.1 / 2.0 / 3.0 („Universal Serial Bus“)
USB 1.1 / 2.0 / 3.0 / 3.1 / 3.2 („Universal Serial Bus“)

PCIe / PCI-E ("PCI Express", nicht zu verwechseln mit PCI-X, s.o.)

ein neuerer Standard. Als offizielle Wachablösung für PCI positioniert, unterscheidet sich PCIe davon aber doch grundlegend, denn es wird eine serielle Übermittlung benutzt, die sich durch Zusammenschaltung mehrere Übertragungsstrecken (Lanes) potenzieren lässt und dadurch enorme Geschwindigkeiten ermöglicht.

PCIe / PCI-E („PCI Express“, nicht zu verwechseln mit PCI-X, s.o.)
PCIe / PCI-E („PCI Express“, nicht zu verwechseln mit PCI-X, s.o.)

FireWire

ist die Bezeichnung des Standards des Institute of Electrical and Electronics Engineers, eines internationalen Normengremiums.

FireWire ist einer der prominentesten Vertreter eines seriellen Busses, bei dem die Daten im Gänsemarsch hintereinander über nur ein Leitungspaar geschickt werden, was im Zusammenspiel mit den Eigenschaften des Kabels relativ lange Übertragungsstrecken ermöglicht. Es wird zwischen Firewire 400 und 800 unterschieden. Die beiden Varianten verfügen über unterschiedliche Anschlussstecker. Firewire 800 ist aber abwärtskompatibel. Ein Firewire 400 Gerät kann also per Adapterkabel an einem Firewire 800 Anschluss am Computer angeschlossen werden.

FireWire wird als Schnittstelle nur noch selten verwendet und wurde durch die Thunderbolt-Schnittstelle abgelöst!

FireWire / IEEE-1394
FireWire / IEEE-1394

Thunderbolt, Thunderbolt 3

diese Schnittstelle wurde von Intel in Zusammenarbeit mit Apple entwickelt. Technisch gesehen handelt es sich um eine Kreuzung aus DisplayPort und PCI-Express. Momentan gibt es nur wenige Interfaces die mit Thunderbolt ausgestattet sind.

Thunderbolt
Thunderbolt

Innerhalb der einzelnen Bus-Familien gibt es jeweils mehrere verschiedene, meist durch technische Weiterentwicklungen aufgebohrte Varianten mit unterschiedlichen Übertragungsraten.

„Der nackte Vergleich der Datenübertragungsraten“
„Der nackte Vergleich der Datenübertragungsraten“

Diese Gegenüberstellung ist allerdings mit Vorsicht zu genießen, denn die Werte sind allesamt nur die theoretischen Maxima. In der Praxis nutzbar sind jeweils nur geringere Datenraten. Für einen groben Vergleich dennoch ganz hilfreich. Von der Datenübertragungsrate hängt ab, wie viele Audiokanäle gleichzeitig übertragen werden können.

Symmetrisch, unsymmetrisch, servo-symmetrisch?

Unsymmetrisch sind alle elektrischen Übertragungen, die mit nur einer Signalader und in Bezug auf Masse/Schirmung stattfinden („Monokabel“). Als symmetrisch wird eine Übertragungsart bezeichnet, die auf einer zweiten Ader das „Spiegelbild“ des eigentlichen Signals überträgt. Auf Empfängerseite wird daraus mit dem Originalsignal die Differenz gebildet und auf diese Weise Störungen eliminiert, die innerhalb der Übertragunsstrecke eingestreut wurden. Servo-symmetrisch bezeichnet Anschlüsse, die automatisch zwischen symmetrischer und unsymmetrischer Signalführung umschalten, es ist also gleich, welches Kabel und welcher Gerätetyp angeschlossen wird.

Was ist Kaskadierung?

Die Möglichkeit, mehrere Audiointerfaces zu „bündeln“ und gemeinsam als ein großes zu benutzen.

Welcher Pegel, –10dBV oder +4dBu?

Hängt letztlich einzig vom angeschlossenen Equipment ab. +4dBu ist "heißer", hat also mehr Pegel und übersteuert als Ausgang einen –10dBV-Eingang (z.B. am Verstärker). Umgekehrt ist ein –10dBV-Ausgang an einem +4dBu-Eingang "zu leise" und man verschenkt Auflösung am Wandler. Viele Interfaces lassen sich zwischen beiden Pegelbezügen umschalten und so an die jeweiligen Bedürfnisse anpassen.

Was puffert ein Puffer?

Puffer (englisch: Buffer) sind kleinste Zwischenspeicher, die vom Computer zum internen Datenaustausch benutzt werden. Hat z.B. der Sequenzer die Berechnung eines Audiosamples abgeschlossen, wird dieses in einen Puffer geschrieben, der anschließend von der Digitalwandler des Audiointerfaces ausgelesen und dann als Audiosignal ausgegeben wird. Je kleiner ein Puffer ist, desto zeitkritischer wird er, da die Abstände zum Schreiben und Lesen entsprechend kürzer werden. Die Latenz erhöht sich durch Vergrößerung der Puffer und wird niedriger durch kleinere Pufferwerte.

Phantomspeisung

Die Phantomspeisung (üblicherweise 48V) stellt Kondensatormirkofonen die nötige Betriebsspannung zur Verfügung. Da sie im Audiosignal nicht auftaucht, obwohl sie über dasselbe Kabel läuft, wird sie als Phantomspeisung bezeichnet.

Koaxial und/oder optisch?

Koaxialkabel sind auf Hochfrequenz hin optimierte Kabel, deren Signalader in der Mitte eines Trägermaterials verläuft (Antennenkabel sind z.B. koaxial). Optische Kabel benutzen zur Übertragung Licht, das in einer Glasfaser transportiert wird. Beide Kabeltypen werden für digitale Signalübertragungen benutzt. Optische Kabel sind i.d.R. weniger störanfällig, da sie nicht von äußeren elektrischen Feldern beeinflusst werden können.

Klingt es mit 96kHz immer besser?

Jein. Ein guter Wandler bei 44,1kHz klingt besser als ein mittelmäßiger mit 96kHz. Oft übersehen wird auch, dass bei 96kHz wesentlich mehr Daten anfallen – ein Computer, der bei 44,1kHz noch alles meisterte, ist dann schnell vor die Wand gefahren.

Wie wichtig ist die Qualität der Wandler?

Wandler ist nicht gleich Wandler, die Spanne reicht von Rauschkollege bis Goldohr. Ein vollintegrierter Baustein (ein so genannter Codec) auf einer 20€-Soundkarte ist kein Vergleich zu einem hochwertigen Chip, der einzeln schon so viel kostet. Zu beachten ist allerdings, dass es nicht allein am verbauten Wandler liegt, wie gut die Audioeigenschaften einer Soundkarte sind. Sind die analogen Ein- und Ausgangsschaltkreise nicht sauber aufgebaut, sinkt auch die Leistungsfähigkeit der eigentlichen Wandlerchips. Die alleinige Aussage, welchen Wandlertyp die Karte benutzt, sagt damit nicht zwangsläufig etwas über deren tatsächliche Qualitäten aus.

Wie hoch sollte der Rauschabstand sein?

Prinzipiell natürlich so hoch wie möglich. Ein Audiointerface mit 106 dB Rauschabstand (SNR = „Signal-to-Noise Ratio“) rauscht nur halb so viel wie eins mit 100 dB Rauschabstand, und eins mit 112 sogar vier mal weniger. Aber: Der maximale Rauschabstand einer CD liegt bei „nur“ 96 dB. Absolut gesehen, ist daher 100 dB SNR immer noch sehr, sehr rauscharm. Trotzdem ist es sinnvoll, Wandler mit möglichst gutem Rauschabstand zu verwenden, denn in der Popmusik werden Signale ja oft noch stark komprimiert, sodass leises Rauschen nachträglich lauter wird. Außerdem kann man bei sehr guten Rauschwerten bei der Aufnahme getrost ordentlich Headroom lassen – man muss sich keine Gedanken über Verzerrungen machen und erhält dennoch eine super rauscharme Aufnahme. Um den vollen Rauschabstand Ihrer Karte ausnutzen zu können, müssen Sie übrigens mit 24 Bit Auflösung arbeiten, denn mit 16 Bit ist wie gesagt bei 96 dB Schluss.

Technische Werte und Klang

In der heutigen Zeit unterscheidet man beim Kauf eines Interfaces nicht mehr zwischen Homerecording und Gamer oder Streamer. Wir haben mittlerweile Interfaces im Sortiment, die speziell auf das eine abzielen, aber natürlich auch genauso gut für das andere verwendet werden können.

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