Interfejsy audio – czym są i co warto o nich wiedzieć.

Gitara i komputer?

Możliwość podłączenia instrumentu do komputera/telefonu to bardzo przydatna opcja zarówno dla początkujących i zaawansowanych muzyków. Pierwsza korzyść to oczywiście możliwość nagrywania swojej gry – mogą to być surowe „szkice” utworów i pomysły zagrywek, ale też dopieszczone, pełne kompozycje. Pouczające bywa też nagranie siebie w czasie gitarowych ćwiczeń, ponieważ na żywo nie zawsze słyszymy popełniane błędy. Kolejnym plusem jest używanie komputera/telefonu do kreowania brzmienia. Dzięki całej masie aplikacji (także darmowych) możemy ukręcić chyba każde brzmienie jakie przyjdzie nam do głowy nie mając w domu żadnego wzmacniacza ani nawet jednego efektu.

iRig - prosty interfejs audio

Karta dźwiękowa a interfejs audio.

Teoretycznie możemy podpiąć gitarę bezpośrednio do wejścia mikrofonowego lub liniowego – przejściówka z „dużego jacka” na mały i gotowe. W praktyce jednak takie podłączenie rzadko daje zadowoalające efekty i albo dźwięk jest zbyt cichy (line in) albo wszystko szumi (mic). Wynika to z różnicy w poziomach sygnału z gitary i typowego poziomu mikrofonowego/liniowego oraz z niedopasowania impedancji (bez wdawania się w szczegóły – wyjście gitary ma dużą impedancje, wejście kompa jest przygotowane na małą). Gdy dopasujemu impedancję i poziom sygnału będzie już dużo lepiej. Tak właśnie działają najprostsze interfejsy (np. iRig).

Co jeszcze robią interfejsy skoro mogą kosztować 10 albo 100 razy tyle co wspomniany iRig? Przetwarzają sygnał analogowy na cyfrowy i odwrotnie. W przypadku iRiga i jemu podobnych konwersją AD/DA (analog-digital, digital-analog) zajmuje się komputer/telefon, które to urządzenia w większości mają niespecjalnie wygórowane parametry pod tym względem. Co to za parametry? Najistotniejsze to:

  • częstotliwość próbkowania (sampling rate) – określa w jakich odstępach czasu „mierzona” jest wartość sygnału. Zwykle wynosi ona 44.1 kHz, 88.2 kHz, 176.4 kHz, 48 kHz, 96 kHz, 192 kHz. (44,1 kHz to częstotliwość próbkowania na płycie audio CD, dlatego wybieramę tę lub jej wielokrotności gdy nasz materiał docelowo trafi na CD. Do publikacji w cyfrowej formie lepiej wybrać 48 kHz lub jej wielokrotności). Im wyższa wartość tym lepiej odwzorowany będzie sygnał, zwiększy się jednak obciążenie procesora ze względu na większą ilość danych do przetworzenia.
  • rozdzielczość (resolution) – maksymalna liczba wartości jakie może mieć sygnał, wyrażana w bitach. Przetwornik 1-bitowy ma 21 stanów, czyli 2 wartości (0/1), przetwornik 20-bitowy ma  220 stanów, czyli 1 048 576 wartości. Dobrej klasy interfejsy mają przetworniki 20, 24, a nawet 32-bitowe.

Poniżej możecie zobaczyć przykładowy sygnał potraktowany przetwornikiem analogowo-cyfrowym (DAC – digital analog converter). Po przesunięciu widać sygnał cyfrowy aka „dyskretny w czasie i wartości”. Na dolnym wykresie przetwornik ma 2 razy większą częstotliwość próbkowania i rozdzielczość niż ten na górnym.

Czerwona linia to sygnał analogowy, niebieskie „słupki” pokazują momenty próbkowania sygnału, przerywane poziome linie to wartości jakie może osiągać przetwornik. Po przesunięciu niebieska linia to sygnal na wyjściu przetwornika.

Tym, co odróżnia interfejs audio od zwykłego DACa jest… interfejs, czyli jakiś sposób komunikacji z komputerem. Aktualnie najpopularniejsze interfejsy wykorzystują:

  • USB – odchodząca już wersja 1.1 wprowadzała pewne ograniaczenia w ilości jednocześnie nagrywanych kanałów ze względu na niższą przepustowość. Wersja 2.0 pozwala na nagrywanie ~35 kanałów przy próbkowaniu 96 kHz – to w zupełności zaspokaja potrzeby nawet najbardziej wymagających fanów „home-recordingu”. Pojawiają się już interfejsy obsługujące protokół USB 3.1 o przepustowości dziesięciokrotnie wyższej od poprzednika oraz prawie podwojonej wydajności prądowej (900 mA).
    USB
  • FireWire – protokół, który był i jest standardem w profesjonalnych zastosowaniach audio/video. Pierwsza generacja FireWire 400 (IEEE 1394) zapewniała przepustowość na poziomie USB 2.0, jednak ze względu na specyfikę tego protokołu (ciągły strumień danych, a nie pakiety jak w USB; przesyłanie danych pomiędzy urządzeniami bez udziału hosta) pozwalała uzyskać niższą latencję. Wersja FW400 posiadała dwa warianty złącz – popularne wśród komputerów PC złącze 4-pinowe pozbawione było linii zasilających. Wersja Firewire 800 (IEEE 1394b) podwaja transfer poprzednika. Urządzenia FireWire można łączyć ze sobą szeregowo. FireWire jest standardem Apple i nie jest popularny wsród innych producentów komputerów. W komputerach PC często pojawiały się problemy z kompatybilnością, ponieważ nie wszystkie chipsety „dogadywały” się z  interfejsami FW (najczęściej rekomendowany był chipset produkcji Texas Instruments).

  • Thunderbolt – kolejny standard od Apple, jednak coraz popularniejszy także wśród innych producentów. Thunderbolt 2 to przepustowość do 20 Gbps, a coraz popularniejszy Thunderbolt 3 (ten ze złączem USB-C, znanym z USB3.1) to przepustowość do 40 Gbps.

  • PCIe – to „klasyczny” sposób podłączania wewnętrznej karty dźwiękowej. Zapewnia szybkości na poziomie interfejsów Thunderbolt. Jest to jednak opcja zupełnie niemobilna. Tzn. mobilna na tyle, na ile mobilny jest nasz komputer stacjonarny 😉

Ok, kupuję! Co jest ważne?

Poza tym, co opisałem powyżej (częstotliwość próbkowania, rozdzielczość, rodzaj połączenia z komputerem/telefonem) przed zakupem warto zastanowić się:

  • Co chcę nagrywać? Jakich wejść potrzebuję?
    Zaczęliśmy od chęci nagrywania gitary, więc potrzebujemy conajmniej jednego wejścia instrumentalnego – gitarowe oznaczane jest Hi-Z, czyli wysokoimpedancyjne. Interfejsy często mają złącza typu combo, tzn. złącze XLR (mikrofonowe) połączone ze złączem TS/TRS (duży jack).
    A może chcemy nagrać gitarę mikrofonem? Wtedy przyda się wejście mikrofonowe. Do tego wokal? W takim razie wejście mikrofonowe najlepiej z funkcją „phantom”, czyli zasilaniem mikrofonów pojemnościowych. Do podłączenia klawiszy lub innych instrumentów elektronicznych konieczne będą wejścia liniowe.
  • Ile wejść potrzebuję?
    To zależy czy planujesz nagrania kliku źródeł jednocześnie. Chcąc np. nagrywać perkusję minimum to 4 wejścia mikrofonowe (werbel, stopa, overheady).
  • Ile wyjść potrzebuję?
    Głośniki do odsłuchu – to już 2 wyjścia. Przyda się także wyjście słuchawkowe. Jeśli zamierzasz nagrywać jednocześnie 2 osoby warto wybrać interfejs z dwoma wyjściami słuchawkowymi, ewentualnie z większą ilośćą wyjść liniowych, ale wówczas do podłączenie słuchawek potrzebny będzie dodatkowy wzmacniacz słuchawkowy.
  • Czy będę rozbudowywał „domowe studio”?
    Jeśli zaczynasz, ale wiesz, że będziesz rozwijał swoje studio warto wybrać interfejs audio wyposażony w wejście cyfrowe (SPDIF, ADAT). Dzięki temu w przyszłości chcąc mieć np. większą ilość wejść mikrofonowych zamiast zmieniać interfejs dokupisz przedwzmacniacz mikrofonowy z wyjściem cyfrowym, który podłączysz do swojego interfejsu.

Na co jeszcze warto zwrócić uwagę?

Sprawa może wydawać się trywialna, ale w ferworze walki i ekscytacji nowym sprzętem można o tym zapomnieć – kompatybilność z systemem operacyjnym, czyli kwestia sterowników. Nie każdy interfejs dogaduje się ze wszystkimi systemami. Starsze modele mogą wydawać się świetnym rozwiązaniem bo mając dobre parametry kuszą niską ceną. Zwłaszcza przy nich sprawdźcie dostępność sterowników. Rzadziej, ale i takie sytuacje się zdarzają, interfejs może nie współpracować z wybranym oprogramowaniem DAW (Digital Audio Workstation), dlatego to też sprawdzajcie.

Z rzeczy nie wspomnianych wcześniej warto, żeby interfejs miał:

  • direct monitoring, czyli możliwość bezpośredniego odsłuchu sygnałów wejściowych. Na starszych komputerach może pojawić się problem latencji, czyli przesunięcia sygnału wejściowego i wyjściowego w czasie. Wrażenie jest fatalne w odbiorze i uniemożliwia normalne nagrywanie. Wtedy właśnie przyda się direct monitoring.
  • PAD (Passive Attenuation Device) – dodatkowy tłumik na wejściu. Może się zdarzyć, że gitara ma wyjątkowo mocny sygnał i nawet ustawiając wzmocnienie na minimum będziemy przesterowywać przedwzmacniacz. Wtedy ratunkiem jest mały guziczek podpisany „PAD”, który to wprowadza dodatkowe tłumienie (zwykle  20 dB). Może się także przydać przy mikrofonach.
  • fizyczne regulatory – niby nic, bo przecież można wszystko zmienić w oprogramowaniu. Uwierzcie jednak, że sięgnięcie do gałki głośności czy wzmocnienia jest o wiele wygodniejsze i szybsze niż przełączanie się do odpowiedniego okna w aplikacji 🙂

Miało być krótko… Temat jest jednak szeroki i wyszło jak wyszło. Jeśli masz jakieś pytania – pisz 🙂

A Ty, co o tym myślisz?