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Das Audio Interface

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Das Audio Interface
Audiointerface

Das Audio Interface


Als Herzstück des digitalen Tonstudios ist der Computer mit multiplen Aufgaben betreut und ersetzt dabei Bandmaschine, Mischpult, Effekte und Instrumente. Im tontechnischen Einsatz muss der Computer "auf den Punkt" funktionieren, denn immerhin sollen Aufnahme, Playback, interne und externe Instrumente sowie Effekte nicht irgendwann, sondern sofort und gleichzeitig ertönen. Neben einem zuverlässig konfigurierten, schnellen Rechner ist hier vor allem das Audio-Interface gefordert. Es stellt die Audioein und -ausgänge eines Computersystems - die Schnittstelle zu Aufnahme und Wiedergabe. Im Vergleich zu einer internen Lösung handelt es sich dabei um eine Entwicklung für den tontechnischen Bereich mit entsprechenden Chips, Treibern und musikspezifischer Ausstattung sowie dem Ziel, die Klangqualität zu steigern.
Den Überblick im Dschungel der verschiedenen Modelle und Typen zu wahren, fällt schwer. Konkurrenz belebt zwar das Geschäft, bringt aber auch durch Preisdruck handfeste Nachteile mit sich. Fest steht: Ihr Audio-Interface soll gut klingen, dazu zuverlässig und schnell mit der DAW und den aktuellen Betriebssystemen arbeiten. Hierfür sind herstellerseitig Investitionen in die Hardware und die Treiberentwicklung unumgänglich. Wenn an einer der beiden Stellen gespart wird, hakt das Gesamtsystem! Gnadenlos billig bedeutet, zumeist Abstriche in Qualität und/oder Ausstattung in Kauf zu nehmen.
Zwar ist die grundsätzliche Klangqualität der AD/DA-Wandler heute beachtlich, dennoch gibt es klare Unterschiede insbesondere im Bereich der analogen Preamps, der Treiber, der Schnittstellenadaption innerhalb des Gerätes und natürlich der mechanischen Ausführung.

Die Schnittstellen


Mac, PC oder Unix?
Die relevanten Plattformen sind heute Mac OS X und Windows 7 sowie, auf älteren Systemen Windows XP und Vista. Ältere Systeme laufen trotz neuer Plattformen sicher nicht weniger stabil, allerdings sollte man nicht damit rechnen, dass Neuentwicklung auch wirklich explizit mit alten Betriebssystemen und Komponenten getestet wird. Bei einem Neukauf sollten Sie sich für ein Windows 7 System mit 64 Bit entscheiden, während aktuelle Macs ohnehin mit dem jeweils aktuellsten OS X ausgeliefert werden. Wer seinen Rechner in dieser Hinsicht Up-to-Date bringen möchte, sollte eine Kompatibilität seiner Werkzeuge zunächst überprüfen. Das gilt für Sequencer, Plug-ins und alle Treiber. Sich für ein 32 Bit Betriebssystem zu entscheiden ist unvernünftig, denn es kann bisher stets auch in einem 32 Bit Modus arbeiten (Win 7/64, Snow Leopard, Lion). Allerdings vergeben Sie sich durch den Verzicht auf 64 Bit die Option die aktuelle, rasante Adaptierung auf den größeren Speicherbereich mitzunehmen. Unix-Derivate, abgesehen von OS X selbst, sind im professionellen Audiobereich wenig verbreitet. Entsprechend werden wir dieses Thema an dieser Stelle auch nicht weiter verfolgen.

Die Frage nach der Rechnerplattform müssen Sie selbst treffen. Dabei können Ihnen folgende Tipps eventuell von Nutzen sein:
  • Welche DAW kenne Sie bzw. möchten Sie nutzen?
  • Welche DAW nutzen Ihre Bekannten und Partner?
  • Legen Sie Wert auf modulare Erweiterung?
Windows- und Applerechner nehmen sich hinsichtlich der Geschwindigkeit nichts, es gibt aber mehrere Quellen die belegen das AU-Plug-ins weniger performant als VST-Plug-ins sind. Allerdings ist der "PC" aufgrund seines uneinheitlichen Aufbaus das erheblich fehleranfälligere System. Stabilität setzt hier Sachkenntnis voraus und wir unterstützen Sie als marktführender Hersteller professioneller Audio-PC-Systeme, indem wir Ihnen ein schlüsselfertiges System anbieten.
Der modulare Aufbau stationärer Windows-Systeme ist der Apple-Plattform deutlich überlegen. Das Angebot an internen Steckplätzen, möglicher Schnittstellenvielfalt und Erweiterbarkeit ist in der Regel deutlich größer. Allenfalls der Mac Pro kann hier konkurrieren, kostet allerdings auch signifikant mehr als vergleichbare PCs.
Geht es um fest konfigurierte oder gar Mobilsysteme ist deren Leistung von den eingesetzten Komponenten abhängig. Hier erweist sich der PC als größere Fallgrube. Auch hier bietet wir Ihnen ein durch und durch getestetes, fertiges System an.
Bei Apple Rechnern gilt es allerdings ebenfalls Fallstricke zu beachten: So gibt es Modelle außerhalb der Mac Pro Serie, die Firewire-Chip von Agere verbauen, die mit vielen Audio-Interfaces nicht kompatibel sind.
Technisch betrachtet ist Apples Audioarchitektur Core Audio der Windows-Spezifikation überlegen. Es ist ein modernes Treibermodell das niedrige Latenz und Multi-Client-Betrieb ermöglicht, ebenso wie ein Verschmelzen mehrere Audio-Interfaces zu einer kombinierten virtuellen Einheit (Aggregate Device).
Demgegenüber steht die veraltete MME/Direct X Basis von Windows, die für den Einsatz in der Musikproduktion untauglich ist. Modernere Treibersysteme wie WDM-KS setzen sich nicht einheitlich durch. Stattdessen greift eine Minderheit der anbietet zu proprietären Lösungen (Avid), die Mehrheit zum ASIO-Treibermodell der Firma Steinberg - hier sind ebenso überzeugende Ergebnisse möglich.


Monitoring und Latenz
Das ideale Audio-Interface transferiert alle Daten verzögerungsfrei vom Eingang zum Ausgang. So einfach ist das aber nicht. Neben der "gleichzeitigen Berechnung" mehrere Mischpultkanäle, ist die CPU auch noch an mehreren Orten tätig, etwa bei einer Kopieraktion, der Grafikaufbereitung usw. Wenn am Eingang ununterbrochen Audiosignale eingespeist werden, sollen diese Sprünge der CPU aber unhörbar bleiben. Diese Aufgabe ist nur durch Puffer umsetzbar, die die Daten vorhalten, bis die CPU Zeit zur Bearbeitung findet. Puffer gibt es an etlichen Stellen im Rechner und auch im Treiber für das Audio-Interface. Der Nachteil: Puffer bedeuten Zeitverzögerung mit folgenden Problemen:
  • Eingangssignale und Ausgang sind zeitlich gegeneinander versetzt.
  • Steuersignale (z.B. Keyboard) für rechnerinterne Signale sind verzögert.
Während sich das Audiosignal in einem analogen Mischpult quasi verzögerungsfrei vom Ein- und Ausgang bewegt, stellt die digitale Verzögerung - die sogenannte Latenz - ein Problem dar. Im ungünstigsten Falle hört man die eigene Performance spürbar zeitverzögert zum Playback.

Zur Lösung bzw. Minderung des Problems gibt es drei Wege:
  1. das Monitoring außerhalb des Computers, etwa über ein Mischpult
  2. das Heruntersetzen der Treiberpuffer
  3. der Einsatz von Direktmonitoring-Verfahren

Variante 1.  ist sinnvoll, aber an die Verfügbarkeit externer Geräte gebunden. Variante 2. liefert bei kleinen Treibergrößen gute Ergebnisse. Allerdings geht mit kleinen Puffergrößen auch ein Anstieg der Rechnerbelastung einher. Typischerweise werden Sie deshalb auf Variante c zurückgreifen. Die Ausnahme: Wenn Sie etwa einen virtuellen Synthesizer oder einen virtuellen Gitarrenverstärker spielen, also Effekte und Instrumente aus dem Rechner nutzen, kommen Sie um kleine Puffer nicht herum.

Bei Direktmonitoring wird das Eingangssignal während der Aufnahme "direkt" an die Ausgänge weitergeleitet. Dieses Direktmonitoring ist entweder über den Treiber spezifiziert oder aber Teil der Hardware in Form eines regelbaren Mischungsverhältnisses von Playback und Eingang.
Komplexer arbeiten autarke Monitorsysteme, die über einen Signalprozessor im Audio-Interface organisiert werden. Hier lassen sich mehrere Eingänge als Monitormischung auf spezifische Ausgänge zusammenführen. Solche Monitormischpulte in Audio-Interfaces sind unterschiedlich komplex aufgebaut. Vollkommene Freiheit bieten Systeme, die unabhängige Mischungen von Eingangs- und Playbacksignale an beliebige Ausgänge erzeugen können, wie etwa bei RME. Diese Unabhängigkeit erfordert natürlich auch zusätzliche Ausgänge bzw. Kopfhörerverstärker.
Weiteren Komfort bieten Effekte, die den Monitormix aufwerten, etwa in Form eines Nachhalls für den Sänger. Da diese Effekte quasi verzögerungsfrei für die Eingangssignale zur Verfügung stehen müssen, müssen also durch den Signalprozessor berechnet werden. Dafür liefert dieser oft gleichzeitig noch schnelle Pegelanzeigen, Werkzeuge zur Signalanalyse und weitere Vorteile. Entsprechende Lösungen findet man bei RME, Motu. Nahezu echtzeitfähige Signalprozessoren sind auch der Grund, warum im Bereich der gängigen Audio-Interfaces bis heute nur DSP-Systeme wie Pro Tools HD eine konzeptionelle Umgehung des Problems Latenz bieten: DSPs und ein direktes Kommunikationssystem zwischen den Wandlereinheiten und Steckkarten ermöglichen eine Signalbearbeitung, die in vielen Fällen einem analogen Mischpult nahekommt - allerdings nur solange native Elemente nicht im Signalfluss beteiligt sind.

Tipp: Latenz-Kontrolle
Der Treiber eines Audio-Interfaces übermittelt der Software seine Verarbeitungszeit. Mittels dieser Latenzangaben stellt der Sequenzer sicher, dass eine Audioaufnahme synchron zum Arrangement auf der Spur landet. Dabei werden die Wandler und eventuelle Systempuffer kompensiert. Falsch übermittelte Latenzwerte sind deshalb problematisch! Sie suggerieren gute Werte, bringen aber den Sequenzer in Bedrängnis.
Sie können die Treiberwerte mit einer Rundummessung hinterfragen. Das Prinzip ist einfach: Sie geben einen klaren Impuls an einer definierten Zeitposition aus. Dabei verbinden Sie den Analogausgang des Audio-Interfaces mit einem Eingang. Auf einer weiteren Spur nehmen Sie den abgespielten Impuls wieder auf. Das aufgezeichnete Signal kommt um die Gesamtlatenz des Systems verzögert an (Ausgangslatenz, Eingangslatenz, alle Puffer, Wandler). Der Versatz gegenüber der Originalposition auf der Ausgangspur müsste sich mit der gemeldeten Gesamtlatenz decken. Übrigens: Weder ASIO noch Core Audio berücksichtigen die unterschiedliche Laufzeit analoger und digitaler Anschlüsse an Audio-Interfaces.

Unsere Audio-Interface Kategorie im Überblick.
1. August 2011
Posted in: Pro Audio Guide