Какой интерфейс выбрать: Thunderbolt, FireWire или USB?

Большинство аудиокарт подключается к компьютеру при помощи одного из четырех разъемов — USB 2.0, USB 3.0, FireWire или Thunderbolt. В музыкальном сообществе бытует мнение, что FireWire дает лучшее качество звука, работает в несколько раз быстрее USB и вообще предпочтительнее для студии звукозаписи. Превосходство FireWire обычно подкрепляется устаревшими данными о возможностях интерфейсов, а также доводами из разряда «мне один очень уважаемый музыкант/звукач сказал». Давайте всё же разберёмся, в чём отличия разных интерфейсов друг от друга и есть ли польза в этом для конечного пользователя.

Краткий экскурс в историю FireWire, USB и Thunderbolt

Разработка стандарта FireWire началась в конце 1980-х совместными силами Apple, Sony, Texas Instruments, IBM, STMicroelectronics и Digital Equipment Corporation. Итоговый результат представили общественности в 1995 году, тогда же Apple стала позиционировать FireWire как основной стандарт для подключения цифровых аудио и видеоустройств к компьютерам Mac.

Первые спецификации стандарта USB появились в середине 1990-х годов. Разработчики нового разъема (Compaq, IBM, Intel, Microsoft, Northern Telecom) преследовали цель снизить количество портов для подключения внешних устройств к персональному компьютеру, предложив универсальную замену.

Что же касается Thunderbolt, то изначально интерфейс разрабатывался Intel и Apple и, после своего выхода в 2011 году, позиционировался как универсальный разъем, с помощью которого можно передавать любые данные между ноутбуками, мобильными устройствами и стационарными компьютерами. По задумке авторов, пропускная способность в размере 10 Гбит/с позволила бы уменьшить количество необходимых пользователям кабелей.

Создание стандартов Thunderbolt, FireWire и USB преследовало разные цели:

• USB создавался с прицелом на простоту, универсальность и дешевизну;
• FireWire разрабатывался для достижения максимальной производительности и быстродействия, особенно при работе с аудио и видео;
• Thunderbolt создавался как частичная альтернатива FireWire для уменьшения количества проводов и достижения высочайшей скорости работы.

FireWire и Thunderbolt изначально предназначались для передачи большого количества данных. Такое позиционирование было справедливо до появления интерфейса USB 3.0, который также обеспечивает комфортную и быструю передачу большого количества информации.

Реальную скорость передачи данных можно узнать простым делением заявленной скорости на 10. Для FireWire с заявленной скоростью 800 Мбит/с, реальная скорость передачи данных составит около 80 МБ/с. Таким образом, в идеальных условиях пользователь может копировать 80 мегабайт информации за секунду. В реальных условиях цифры будут отличаться в меньшую сторону.

FireWire долгое время был стандартом для подключения цифровых аудио и видеоустройств благодаря высокой скорости обмена информацией. Создатели интерфейса позиционировали его как идеальный разъем для тех пользователей, чья ежедневная работа связана с обработкой большого количества фото-, видео- и аудиоконтента. Изначально показатель количества данных, которые можно передать в единицу времени, для шины FireWire составлял до 400 Мбит/с (FireWire 400), а позднее, с выходом обновленной версии шины, был увеличен до 800 Мбит/с (FireWire 800).

Thunderbolt, частично пришедший на смену FireWire, позиционируется как интерфейс на все случаи жизни. За счет возможности передавать до 40 Гбит данных за секунду, разъем подойдет как для повседневных задач (скинуть документы), так и для профессиональной работы с любым медиаконтентом. При этом Apple и Intel всячески отмечали универсальность Thunderbolt, рассказывая о возможности подключать через этот интерфейс мониторы, камеры и другую периферию, работать с потоковым видео и аудио, и обмениваться любой информацией.

USB был более дешевым и доступным разъемом «на каждый день», предназначенным для подключения устройств, которым не нужно передавать большой поток информации. Первая версия разъема работала со скоростью до 1,5 Мбит/с, что на фоне FireWire выглядело смешно. С выходом USB 2.0 в 2000 году скоростные преимущества FireWire стали менее очевидными — теоретическая скорость передачи данных по шине USB возросла до 480 Мбит/с. После выхода USB 3.0, чья скорость возросла до 5 Гбит/с, скоростные преимущества FireWire попросту сошли на нет.

В чем отличие интерфейсов

Главное отличие FireWire от USB заключается в принципе работы. FireWire работает по принципу P2P (от англ. peer-to-peer — равный к равному; см. Одноранговая сеть), где все устройства равны по своим возможностям. Так, например, пользователь может соединить два FireWire-устройства и устроить прямой обмен информацией между ними.

USB и Thunderbolt работают при обязательном участии третьей стороны — концентратора, организующего обмен информацией между устройствами. Чтобы соединить два девайса через USB или Thunderbolt и перекинуть между ними информацию, оба устройства нужно предварительно подключить к компьютеру.

Среди других отличий можно выделить степень распространенности и конечную стоимость внедрения. Если в начале 2000-х наличие USB было редкостью, то сегодня USB-портами оснащаются практически все компьютеры, ноутбуки, ультрабуки и планшеты, вне зависимости от ценового сегмента. При этом их количество начинается от 1-2 и заканчивается 8-10 штуками. Что же касается FireWire и Thunderbolt, то ими чаще всего оснащаются устройства высшего ценового диапазона, а сам порт зачастую только один.

Интересный факт: компания Acer, первой начавшая внедрять интерфейс Thunderbolt в собственные ноутбуки, спустя некоторое время первой же отказалась от этого интерфейса, отдав предпочтение USB 3.0.

Такая ситуация складывается из-за конечной стоимости разъемов: в то время как цена внедрения одного USB-порта в среднем составляет около $0,2-0,5, стоимость одного FireWire-разъема составляет $1-2, из которых 25 центов нужно заплатить Apple, как владельцу патента на технологию. С Thunderbolt ситуация еще хуже: стоимость разъема может достигать $30, из которых большая часть уйдет в карман Intel и Apple.

Что лучше для музыканта: FireWire или USB 2.0, Thunderbolt или USB 3.0?

Так что же лучше для музыканта — Thunderbolt, FireWire или USB? В среде музыкантов считается, что устройства с FireWire работают лучше девайсов с USB-подключением. Причем такое мнение касается даже одинаковых моделей аудиоинтерфейсов, отличающихся только методом подключения.

Официальная поддержка компании PreSonus отмечает, что FireWire, в отличие от USB 2.0, поддерживает более широкую полосу пропускания и быстрее передает большие объемы данных. PreSonus утверждают, что это позволяет одновременно использовать больше входов и выходов, повышает стабильность работы и производительность студийного оборудования. Среди других плюсов FireWire компания выделяет:

• Потоковую передачу данных, что дает большую производительность при работе со звуком;
• Возможность одновременной передачи данных в двух направлениях: от устройства к компьютеру и обратно;
• Возможность последовательного объединения нескольких одинаковых FireWire-устройств в одно.

Среди плюсов USB компания PreSonus отмечает:

• Возможность использования USB-устройств с любым компьютером, ноутбуком или планшетом, оснащенным USB-портом;
• Более низкую стоимость USB-устройств по сравнению с FireWire-версиями.

Если же вас волнуют цифры, то производительность USB 2.0 и FireWire 400 практически идентична — 480 Мбит/с против 400 Мбит/с. USB 3.0 во много раз превосходит FireWire 800 по скорости обмена информацией — 5 Гбит/с против 800 Мбит/с.

Тем не менее аудиоинтерфейсы и другие студийные устройства с поддержкой USB 3.0 только начинают распространяться на рынке. Пропускная способность Thunderbolt превосходит возможности USB и FireWire вместе взятых и составляет до 10 Гбит/с при передаче по медному кабелю и до 40 Гбит/с при использовании оптического кабеля.

Представители компании Audient недавно рассказали, почему при проектировании новых аудиоинтерфейсов Audient iD первого поколения отдали предпочтение USB 2.0, несмотря на его меньшую производительность в сравнении с другими интерфейсами. Согласно официальной информации, инженеры фирмы понимали, что USB 3.0 и Thunderbolt дают большую пропускную способность, но вместе с тем осознавали, что аудиоинтерфейсам это попросту не нужно: в сравнении с USB 2.0, при работе с аудиосигналом третья версия разъема попросту передает больший объем данных при аналогичной скорости обмена информацией.

Чтобы понять это решение, компания предложила представить две параллельные дороги: первая с одной полосой движения (USB 2.0), вторая — с двумя (USB 3.0). Обе трассы имеют идентичное ограничение скорости движения при разной ширине. Несмотря на то, что по второй дороге смогут проехать больше автомобилей, скорость их движения будет аналогичной первой трассе.

При сильном трафике первая дорога окажется забита, по ней сможет проехать меньше автомобилей в сравнении с более широким путем. Тем не менее при обычных показателях трафика по обеим трассам проедет одинаковое количество машин с одной и той же скоростью. Споры бессмысленны: скорость машин всегда будет идентична, даже если одна дорога просторнее другой.

Аудиоинформация — это те самые машины, которые едут по одной из дорог. Структура аудиоданных такова, что плотность движения на нашей дороге будет обычной. Если же по дороге поедет видео или огромное количество разноплановых и разноразмерных файлов, то плотность движения сильно возрастет — образуется сильный трафик. Вывод очевиден: USB 3.0 не даст очевидного превосходства движению.

Чтобы окончательно убедиться в этом, можно провести простые расчеты. Пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит — за одну секунду мы можем передать 480 000 000 бит информации. Зная это, представим худший сценарий: аудиоинтерфейс Audient iD44 одновременно работает с 44 каналами входящего и/или исходящего сигнала с частотой дискретизации 96 кГц и разрядностью 24 бита. Получается, что аудиокарта получает или передает 44 независимых потока данных или сэмплов в 24-кратном размере, при этом каждый сигнал передается за секунду 96 000 раз. Чтобы посчитать, сколько бит информации ежесекундно обрабатывает карта, перемножим цифры:

44 канала × 96 000 сэмплов × 24 бита = 101 376 000 бит в секунду

Конечно, в общем потоке на карту и компьютер также передаются и другие служебные данные. С учетом их передачи итоговое число вырастет на пару десятков тысяч бит, но даже так мы и близко не достигнем порога пропускной способности USB 2.0. Даже если мы подключим к iD44 через ADAT аналогичный интерфейс и увеличим число каналов вдвое и даже втрое, мы все равно не доберемся до предельной отметки.

Как видите, увеличенная пропускная способность USB 3.0, составляющая 5 Гбит/с попросту избыточна, тем более в домашних условиях, где количество одновременно задействованных каналов (потоков данных) редко превышает 10-12 штук. По мнению Audient, Thunderbolt теоретически предлагает увеличенную скорость передачи информации и ширину канала в сравнении с USB, но на практике реальная скорость во многом зависит от используемых аудиодрайверов.

Тем не менее Thunderbolt, при всех его плюсах, до сих пор не получил широкого распространения (особенно на PC). Более 95% компьютеров несовместимы и никогда не будут совместимы с этим разъемом.

В 2018 году, когда аудиоинтерфейс должен быть не только производительным, но и мобильным, это становится критичным: вы не сможете взять Thunderbolt-карту к другу, чтобы записываться на его ноутбуке, и будете привязаны к своему компьютеру. Такая проблема просто немыслима для USB: любые версии интерфейса совместимы между собой, поэтому даже если все USB 2.0 порты исчезнут из компьютеров, любые устройства с этим разъемом продолжат работать как ни в чем не бывало.

Говорить о задержке во времени прохождения сигнала (латенсии) применительно к аудиоинтерфейсу не совсем корректно. Латенсия напрямую зависит от того, как быстро компьютер может обрабатывать аудиоданные, а не от того, как быстро передается сигнал.

И что в итоге?

Вопрос производительности FireWire и USB был актуален в конце 1990-х и начале 2000-х годов, когда полоса пропускания FireWire была значительно выше, а рынок был наполнен устройствами с поддержкой только FireWire. Сегодня, когда скорость разъема USB превосходит FireWire, производители музыкального и студийного оборудования или совсем отказываются от поддержки FireWire, или же выпускают две, а то и три версии устройств — с Thunderbolt, FireWire и USB.

Разница между разъемами существует только на бумаге. В условиях студии звукозаписи разницы между FireWire, Thunderbolt, USB 2.0 и USB 3.0 в быстродействии, времени задержки при прохождении сигнала и прочих показателях вы не заметите. Выбор устройства должен зависеть только от технического оснащения студии звукозаписи (см. Оборудование для студии звукозаписи на все случаи жизни).

Если вам важна максимальная совместимость с другими устройствами, лучше смотреть в сторону USB, если во главе угла стоит производительность — подумайте о Thunderbolt, а если для вас нет ничего важнее возможности дальнейшего расширения, то обратите внимание на FireWire.