Vom Ursprung bis zum aktuellen Standard (Teil 1 von 2)

Was man über Audio-Interfaces wissen sollte

 

Vom Gestern ins Heute

Audio-Interfaces – die Funktionsweise Die Nutzung einer Soundkarte als Synthesizer ist die eine Sache, die Aufnahme von externem Audiomaterial die andere. Professionelle Recording-Interfaces benötigen in der Regel keine Klangerzeugung: Hier wird der Fokus eher auf guten Klang, Qualität und Flexibilität gelegt. Das soll aber nicht heißen, dass Soundkarten schlechter klingen als Audio-Interfaces oder umgekehrt, denn im Grunde genommen handelt es sich bei beiden Versionen schlicht und einfach um das gleiche Gerät!

Ein Audio-Interface stellt lediglich eine externe Version der Soundkarte dar, die aufgrund des größeren Gehäuses mehr Funktionen aufnehmen kann, als sein Komplementär. Der wesentliche Unterschied liegt also in der Bauform sowie dem Anschluss, über den die Audiodaten in den Computer gelangen.Während Soundkarten über PCI- oder mittlerweile  über den neueren PCIe-Bus angeschlossen werden können, werden Audio-Interfaces eher über USB, FireWire oder CardBus/PCMCIA betrieben, um sie optional auch mobil mit einem Laptop einsetzen zu können. Doch wo liegen hier die Unterschiede? Schauen wir uns einmal die Eckdaten der verschiedenen Schnittstellen an.

Der Daten-Bus

Zur Anbindung eines Audio-Interfaces an ein Hostsystem stehen grundsätzlich verschiedene Schnittstellen zur Auswahl. Diese Schnittstellen werden auch als Busse bezeichnet. Ein Bus ist ein System zur Datenübertragung zwischen den Teilnehmern A und B über einen gemeinsamen Übertragungsweg. Sendet das Audio- Interface Daten an den Computer, wird ein kontinuierlicher Datenstrom hergestellt, der die Daten in schneller Abfolge in kleine Pakete zerteilt und an den Speicher des Computers schickt. Je nach Bus- Familie werden die Datenpakete in unterschiedlichen Geschwindigkeiten übertragen.Wie schnell der jeweilige Bus sein muss, richtet sich nach der Datenrate, die transportiert werden muss.

Zuallererst etwas Theorie – die Datenrate

Als Ausgangspunkt betrachten wir doch zunächst die Datenrate des CD-Formats mit einer Samplingfrequenz von 44.1 kHz und 16 Bit Wortbreite. Für einen Kanal (Mono) betrachtet ergibt dies grob gerechnet:

- 16 Bit x 44.1 kHz = 705600 Bit/s = (705600 Bit/s)/(1x106) x 1 Kanal = 0,71 MBit/s

Bei Stereo ergibt das eine Datenmenge von etwa 1,41 MBit/s. Somit sollte eine Schnittstelle also mindestens 1,5 MBit/s verwalten können, um zwei Spuren Audiomaterial in CD-Qualität zu übertragen. Bei gleichzeitigem Abhören von zwei Kanälen verdoppelt sich diese Zahl.

Aufgrund der Größenordnungen, in der Audiomaterial normalerweise auch noch verarbeitet wird, ergeben sich zusätzlich die folgendenWerte (Werte gerundet):

- 24 Bit x 44.1 kHz = 1058400 Bit/s = (1058400 Bit/s)/(1x106) x 1 Kanal = 1,06 MBit/s
- 24 Bit x 48 kHz = 1152000 Bit/s = (1152000 Bit/s)/(1x106) x 1 Kanal = 1,15 MBit/s
- 24 Bit x 96 kHz = 2304000 Bit/s = (2304000 Bit/s)/(1x106) x 1 Kanal = 2,3 MBit/s
- 24 Bit x 192 kHz = 4608000 Bit/s = (4608000 Bit/s)/(1x106) x 1 Kanal = 4,61 MBit/s

Das würde also bedeuten, dass für die Aufzeichnung von acht Kanälen in 96 kHz und 24 Bit mindestens eine Datenrate von ca. 18,4 MBit/s (2,3 MBit/s x 8 Kanäle) zur Verfügung stehen müsste. Bei gleichzeitiger Wiedergabe wären es ca. 36,8 MBit/s. Somit wären also alle Bus-Geschwindigkeiten über USB 1.1 (siehe Grafik) bereits mehr als ausreichend dimensioniert. Allerdings ist nicht nur die Geschwindigkeit des Busses für ein schnelles Interface ohne Latenz entscheidend – doch hierzu später mehr.

Busgeschwindigkeiten und die damit verbunden Datenraten (Bild: Archiv)

Die Grafik gibt Auskunft über die maximalen Busgeschwindigkeiten und die damit verbunden Datenraten. Je schneller der Bus, umso mehr Audiokanäle in hoher Auflösung können gleichzeitig übertragen werden. Bei den angegebenen Werten handelt es sich allerdings um theoretische Maxima. Daher sollte beachtet werden, dass die Datenraten in der Praxis geringer ausfallen.

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