Внимание, USB! USB-устройства для звукозаписи и многоканального звука

Александр Червяков, www.artefakt.ru

Лирическое вступление
До 1995 года для соединения компьютеров с периферийными устройствами существовало множество различных стандартов. Тогда семь известнейших фирм (Compaq, Northern Telecom, Digital Equipment, IBM, Intel, Microsoft и NEC) представили новый стандарт – надежный, высокоскоростной, с возможностью горячего plug'n'play подключения, а также подключения сканера, принтера и цифрового фотоаппарата и аудиоинтерфейс с для воспроизведения цифрового звука в формате Dolby 5.1!
Новый стандарт назвали USB – Universal Serial Bus. И появились USB-устройства.
Идея была простой до гениальности. Возьмем обычную профессиональную звуковую плату, например, Midiman Delta 44 (см. рис. 1). В комплект входят PCI-карта и внешний коммутационный блок. Создание таких блоков для звуковых карт было продиктовано стремлением производителей свести к минимуму помехи от устройств, находящихся внутри корпуса ПК: преобразование сигнала из аналогового в цифровой и обратно происходит в коммутационном блоке, а в компьютер сигнал попадает уже в цифровом виде.
Таким образом, в этом комплекте PCI-плата служит только для передачи данных (на внутренний микшер и DSP, если таковой имеется, мы отвлекаться не будем) непосредственно в компьютер.
USB-аудиоустройство – это тот же самый внешний коммутационный блок. У различных моделей (см. рис. 2) он выглядит по-разному – варьируется количество входных/выходных разъемов, наличие/отсутствие микрофонного предусилителя, а USB-аудиоинтерфейсы Tascam US-224 или Event EZBus представляют собой уже полноценные микшерные пульты, да еще с функциями MIDI-контроллера. Единственное отличие от традиционных аудиоустройств состоит в том, что за передачу данных в компьютер и обратно отвечает уже не специальная карта от фирмы-производителя, а установленный на системной плате ПК стандартный USB-интерфейс.
Кабель USB – это обычная экранированная витая пара. Разъем USB – четырехконтактный (см. рис. 3). Контакты 5V и GND подают на периферийное устройство питание (правда, некоторые аудиоустройства требуют большей мощности, поэтому запитываются отдельно), а контакты D+ и D- отвечают за передачу данных – один "туда", другой "обратно". Все гениальное просто!

Достоинства аудиоустройств USB
Первое – легкость подключения. Не надо вскрывать системный блок ПК. Не надо возиться с ISA или PCI-слотами. Втыкаем один конец USB-шнура в компьютер, второй – в аудиоинтерфейс, и через несколько секунд Windows радостно сообщает об обнаружении нового устройства. Вставляем диск с драйверами, устанавливаем оные – и можно приступать к работе. Даже перезагрузка не нужна, воткнули интерфейс, подождали 10 секунд – все, можно запускать Cubase или любой другой секвенсер!
Второе – помехозащищенность. Поскольку аудиоинтерфейс USB не устанавливается внутрь компьютера, наводки от материнской платы, винчестера, CD-ROM и CD-RW уходят в прошлое.
Третье и главное – мобильность и компактность. Речь, естественно, идет не о размере USB-аудиоинтерфейса, хотя он и невелик. Речь идет о размерах всей системы "компьютер + аудиоинтерфейс". Поскольку в компьютер не надо устанавливать никаких дополнительных плат, размер корпуса может быть любым. Это может быть и slim, и notebook и даже palmtop. Такой комплект легко взять с собой на концерт, на дачу, на гастроли. Незаменимым подспорьем аудиоустройство USB может стать для мобильных выступлений и презентаций, ди-джеев, музыкантов, выступающих в ресторанах и кафе – в общем, для всех, кому вреден каждый лишний килограмм дорогостоящей аппаратуры.
Собирая материал для этой статьи, я разговорился со знакомым звукорежиссером. “Да, – сказал он, – читал я в журнале про группу, которая при помощи этой штуки весь материал для нового альбома записала в автобусе. Слышал я этот альбом, – мрачно добавил он чуть погодя. – Они, похоже, в автобусе его и свели...” От себя добавлю: конечно, записывать и сводить альбомы "на колесах" – это перебор. Однако возможность во время отпуска или тех же гастролей делать наброски новых пьес, отдельных инструментальных партий для последующей доводки в студии – это просто здорово.
Четвертое – возможность подачи питания с порта USB. Не надо занимать лишних розеток, не надо загромождать место под столом лишними AC/DC адаптерами. Пустячок, а приятно. Особенно в том случае, когда notebook работает от аккумуляторов. Правда, не у всех USB-аудиоустройств потребляемая мощность достаточно низка, поэтому при обзоре конкретных интерфейсов я обязательно укажу, для каких из них требуется блок питания, для каких – нет.

Особенности аудиоустройств USB
Первое – устройства USB (и не только аудио) с “горячим” подключением работают не всегда так, как хотелось бы. Попросту говоря, “вешают” систему. Иногда. А что тут удивительного? Драйвер USB для материнской платы делает один производитель. Драйвер для USB-устройства – другой. А между этими двумя находятся ОС различных платформ (Windows, MAC) и версий. На печально известной презентации Windows’98 компьютер завис именно во время горячего подключения USB-устройства. А за компьютером, между прочим, сидел не кто-нибудь, а сам Уильям Генри Гейтс! Вот с тех пор и повелось... Хотя надо отметить, что в Windows XP и Mac OS X поддержка USB реализована уже вполне достойно и проблемы встречаются все реже. Ну да ладно, мы люди простые, и если что – обойдемся без “горячего” подключения, компьютер можно и перезагрузить.
Кстати, хочу дать совет: если будете покупать USB-аудио для вашего notebook, обязательно выясните, поддерживается ли его USB-чипсет аудиоинтерфейсом, который вы хотите приобрести, иначе можно попасть в очень неприятную ситуацию. Помните: системную плату у обычного ПК заменить можно. У notebook – нет.
Второе – ограничение в скорости. Изначально (напомню, это было в 1995 году) формат USB проектировался для воспроизведения звука в формате Dolby 5.1, то есть 6 выходных каналов разрядностью 16 бит с частотой 48 кГц одновременно. Соответственно была определена максимальная скорость передачи данных. Однако время бежит, и аудиоформат 24 бит/96 кГц USB тянет уже на пределе своих возможностей: двухканальная запись или воспроизведение, и никакого дуплекса, ни half, ни full! :-( Эту проблему может разрешить только переход на более скоростные интерфейсы FireWire или USB2.
Третье – аудиоустройства USB пока довольно дороги. Обычные звуковые платы на шине PCI за счет своей массовости при соизмеримых функциях стоят существенно дешевле, чем самые дешевые USB-аудиоинтерфейсы, цены на которые начинаются от 80 долларов. USB-микрофон (мультимедиа) стоит 30 долларов, такая же USB-гарнитура – 60 долларов. Цены на профессиональные USB-аудиоустройства различных производителей сейчас колеблются от 250 до 350 долларов, при этом обычные звуковые платы от тех же производителей в той же ценовой категории обладают гораздо большими возможностями. С другой стороны, если у вас notebook или, например, iMac, в котором отсутствуют PCI-слоты, то USB – оптимальное решение для работы со звуком и музыкой. Или вам критична мобильность системы – требуется переходить с одного компьютера на другой, работать над проектами в разных местах и т. п. и не хочется каждый раз выкручивать звуковую плату из системного блока и устанавливать ее на новом месте, то USB значительно удобнее.
И последнее. Дело в том, что USB – последовательный (serial) интерфейс. Согласно спецификации он может работать как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Асинхронный режим – родной для сканера, принтера, цифрового фотоаппарата. А вот режим с синхронизацией как раз предназначен для работы с аудио и MIDI. И при работе в этом режиме иногда возникают странности. Вот как эти странности выглядят на осциллограмме:
Как видите, при записи сигнала проскакивают очень короткие задержки в передаче данных. Для медленного протокола MIDI они, как говорят математики, пренебрежимо малы. Пользователю, слушающему на портативном компьютере mp3 или мечтающему превратить свой notebook в домашний кинотеатр, эти задержки тоже не мешают. Но вот в сфере профессиональной звукозаписи теоретическая возможность подобных "глюков" многих отпугивает, так что в студийных условиях вы вряд ли захотите записываться через USB. В остальных случаях это остается часто единственно доступным вариантом, и, судя по отзывам пользователей, вариантом вполне рабочим.

Простейшие USB-аудиоинтерфейсы
Midiman Sonica ($85)
Audiotrack Optoplay ($90) 

 Оба устройства поддерживают аудио форматом до 24/96, два аналоговых и два цифровых (SPDIF optical) выхода. Питание от порта USB.  Позиционировать данные устройства достаточно легко, так как сами производители подчеркивают, что простейшие USB-аудиоинтерфейсы предназначены для прослушивания звука, воспроизводимого мобильным компьютером.

Устройства многоканального вывода
Egosys GigaPort AG ($160)
Устройство работает в стандарте 16 бит/48 кГц. Присутствуют 8 аналоговых (RCA) и 2 цифровых (TOS-LINK mini optical) выхода. Интерфейс совместим со стандартом Dolby 5.1. Питание подается от порта USB. Благодаря многоканальной архитектуре устройство позволяет организовать компьютерный домашний кинотеатр с surround-звуком.
Egosys GigaPort DG ($170)
Устройство работает в стандарте 16 бит/48 кГц. Присутствует 1 восьмиканальный цифровой выход ADAT Optical. Интерфейс совместим со стандартом Dolby 5.1. Питание от порта USB. Благодаря многоканальной архитектуре устройство позволяет организовать компьютерный домашний кинотеатр с surround-звуком.
Audiotrack Maya 7.1 USB ($140)
Устройство работает в стандарте 16 бит/48 кГц. Присутствуют 8 аналоговых (RCA) и 2 цифровых (TOS-LINK mini optical) выхода, а также выход на наушники (3,5-мм jack). Питание от порта USB. Интерфейс совместим со стандартом Dolby 7.1. Благодаря многоканальной архитектуре устройство позволяет организовать компьютерный домашний кинотеатр с surround-звуком.

Более "взрослые" устройства
Audiotrack Maya 5.1 USB ($140)
Устройство работает в стандарте 16 бит/48 кГц. Питание от порта USB. Присутствуют 2 аналоговых входа, 1 микрофонный вход (3,5-мм jack) с предусилителем, 2 цифровых входа (TOS-LINK mini optical), 6 аналоговых (RCA) и 2 цифровых (TOS-LINK mini optical) выхода. Интерфейс совместим со стандартом Dolby 5.1. Благодаря многоканальной архитектуре устройство позволяет организовать компьютерный домашний кинотеатр с surround-звуком.
Creative Extigy ($170)
Первый среди перечисляемых многоканальных интерфейсов, заявляющий поддержку формата 24/96. Аналог: входы – микрофонный, линейный, выходы – 6 линейных, выход на наушники (все – 3,5-мм jack). Цифровой вход-выход SPDIF и optical, MIDI In/Out. Поддержка формата Dolby 5.1 и “псевдо” 24/96, (звук сжатый, сжатие аппаратное, алгоритм позиционируется как "оригинальный"). MIDI – только программное, поддержки Soundfonts нет. Зато есть пульт ДУ – еще одна деталь, подчеркивающая бытовую направленность устройства. Питание внешнее. Рекомендации по применению от фирмы-производителя: "Превратите свой notebook в настоящий центр развлечений!"
Midiman Audiophile USB ($249)
Этот интерфейс появился на рынке совсем недавно и представляет собой USB-инкарнацию популярной звуковой карты Audiophile 2496. Питание внешнее. У устройства 2 аналоговых входа (RCA или jack), 2 выхода (RCA) с регулировкой уровня, выход на наушники, цифровые вход и выход SPDIF, MIDI-интерфейс. Поддерживается surround-стандарт AC3. Хороший выбор для оснащения портативного компьютера мультимедийными возможностями своих desktop-собратьев.
 
Профессиональные устройства
Midiman Audiosport DUO ($315)
Этот прибор подходит для создания небольшой студии звукозаписи на базе портативного компьютера. Прибор поддерживает формат до 24 бит/96 кГц. Есть 2 микрофонных (XLR) и 2 линейных (jack) входа с регулировкой чувствительности и индикаторами перегрузки, микрофонный предусилитель, фантомное питание для подключения конденсаторных микрофонов. Выходы – аналоговый (2 jack), цифровой SPDIF и выход на наушники с регулятором громкости. Питание у DUO внешнее. При отсутствии компьютера этот прибор может работать как независимый АЦ/ЦА конвертер – например, можно, подключив в него гитару и микрофон, записать ваше исполнение на мини-диск рекордер через цифровой вход SPDIF. Цифровой выход Duo совместим с 16, 20 и 24-битными устройствами. В комплект ПО входят драйверы MME, DirectX и ASIO. Судя по отзывам пользователей, звук у DUO очень неплох и вполне соответствует цене (журнал “Sound on sound”). Помимо этого процесс инсталляции (для тестов использовались notebook от SONY, Apple Macintosh G3, G4, iMac, PC "домашней" сборки с процессором Athlon и фирменный IBM desktop с процессором Pentium III) не вызвал никаких проблем, и драйверы работают весьма стабильно.
Midiman Audiosport Quattro ($345)
Если у DUO главные достоинства – наличие микрофонного предусилителя и автономность работы, то главные отличительные черты Quattro – многоканальность и наличие MIDI-интерфейса. Питание внешнее. Устройство имеет 4 аналоговых входа с регулировкой чувствительности (кнопки -10 дБ/+4 дБ), 4 аналоговых выхода (все разъемы – jack) и поддерживает аудиоформаты вплоть до 24 бит/96 кГц (в режиме 4 In/4 Out максимально возможное качество записи – 16/48, в режиме 2 In/4 Out или 4 In/2 Out – 24/48). Эта модель не имеет цифрового выхода и требует наличия отдельного предусилителя для записи с микрофона. Для решения этой проблемы фирма-производитель предлагает приобрести интерфейс Midiman OMNI ($249), разъем для подключения которого у Quattro есть на задней панели. Но и без дополнительных примочек Quattro прекрасно подходит для концертного применения – к Quattro можно подключить свои MIDI-инструменты и master MIDI-клавиатуру, notebook с установленной секвенсерной программой, а аудиовыходы использовать, например, для программных синтезаторов и сэмплеров. Устройство Quattro очень удобно для работы на дискотеке с такими программами, как Traktor DJ или SL-DJ 1200. Так же, как в случае с предыдущей моделью, качество звука и поставляемых драйверов оценивается достаточно высоко.
Egosys Waveterminal U24 USB ($265)
Среди профессиональных устройств у этого прибора самый маленький размер (9х9 см!). Питание от порта USB, внешний блок питания не требуется. Этот интерфейс имеет стереофонические аналоговые вход и выход (jack), цифровые вход и выход SPDIF коаксиальный (RCA) и оптический (TOSLINK). Поддерживается аудиостандарт 24/96. Записывать звук можно только с одного входа, воспроизводить со всех трех выходов одновременно. Прибор может работать как самостоятельный конвертер АЦ/ЦА или как переходник с электрического коаксиального SPDIF на оптический SPDIF. Прилагаемое ПО – драйверы MME, DirectX и ASIO. Есть поддержка одновременного подключения нескольких Waveterminal (при наличии USB-разветвителя). К сожалению, информации о звучании устройства от независимых пользователей найти не удалось.
Aardvark Direct MIX USB3 ($295)
Отличительная особенность Direct MIX – наличие специального Hi-Z входа с улучшенными частотными характеристиками (E.F.R.), позволяющего более качественно записывать звук электрогитары и баса. 3-канальный full-duplex, максимальный аудиоформат – 24/48. На передней панели находятся переключатели частоты сэмплирования (48/44.1), режима записи (Guitar IN/Line IN/Mix) и режима работы гитарного входа (Guitar/Mic). Питание от USB-порта. На интерфейсе установлены аналоговые линейные стереовход и выход с регулировкой уровня, выход на наушники (все разъемы – jack). Поддержка MME, DirectX и ASIO 2.0. В комплект включены пакеты программ Cakewalk Guitar Tracks 2 и Cakewalk Metro SE.

Заключение
USB-интерфейс уже достаточно долго присутствует на рынке и хорошо “проработан”. С момента его разработки технологии цифровой звукозаписи шагнули далеко вперед, решив проблему многоканальной передачи данных через USB (в т.ч. ADAT), кодирование формата 24/96, совместимость с DirectX, ASIO, GSIF и т.п. Но рынок профессиональной аудиопродукции весьма консервативен, и по предоставляемым возможностям и качеству звучания USB-аудиоустройства все равно не способны конкурировать с полноценными многоканальными системами от того же M-Audio или Echo. Поэтому USB-интерфейсы актуальны в первую очередь для тех, кому главные достоинства USB – компактность, мобильность и простота подключения крайне необходимы.
Виноватых тут нет. Вспомните: изначально согласно спецификации интерфейс USB для профессиональных аудиоустройств не предназначался! Правда, технологии продолжают развиваться: фирмы-производители оборудования начали создавать для USB собственные оригинальные алгоритмы кодирования данных, выходят все новые версии драйверов. Появляются уже и новые продукты на основе USB2 и FireWire (IEEE 1394), которым, в свою очередь, понадобится время на достижение требуемой совместимости с общепринятыми форматами и стандартами, доводку драйверов и архитектуры. Поэтому рано или поздно USB-подобные аудиоустройства – компактные, надежные, легко устанавливаемые, неприхотливые – займут достойное место среди приборов для профессиональной работы со звуком.