RME RayDAT - interfejs audio PCI Express

RayDAT to interfejs audio, który w pełni wykorzystuje możliwości nowego formatu PCI Express, osiągając wysoką przepustowość w przypadku wielościeżkowego nagrywania audio. Istnieje też możliwość aktualizowania firmware’u, dzięki czemu użytkownik ma pewność, że jego sprzęt szybko się nie zestarzeje.
Interfejsy audio z serii Hamerfall są sztandarowymi, znanymi na całym świecie i bardzo cenionymi produktami niemieckiej firmy RME. Jedną z najciekawszych kart tej serii jest Hammerfall 9652 - interfejs mający trzy wejścia i trzy wyjścia ADAT, komplet przyłączy S/PDIF, wordclock oraz dwa komplety portów I/O MIDI. Dzięki możliwości jednoczesnej pracy kilku kart PCI 9652, w prosty sposób można tworzyć dość rozbudowane konfiguracje. Instalując w jednym komputerze trzy takie karty, użytkownik ma do dyspozycji 78 wejść (3×26) i tyleż samo wyjść audio (odpowiednio mniej dla częstotliwości próbkowania wyższej od 48kHz) i łącznie aż 192 kanały MIDI. Jako wieloletni użytkownik takiego właśnie systemu, opartego o interfejsy RME 9652, muszę przyznać, że trudno mi znaleźć jakiekolwiek jego wady. Co ciekawe, kilka miesięcy temu producent udostępnił nowe sterowniki do serii Hamerfall, umożliwiające pracę z dwukrotnie mniejszym buforem, co świadczy o tym, iż w momencie projektowania interfejs był tworzony "na wyrost", jeśli chodzi o jego wydajność.
Kilka miesięcy temu Czytelnicy naszego magazynu mieli okazję zapoznać się z testem sprzętu systemu RME MADI. W skład tego systemu wchodziła m.in. bardzo wydajna karta, bazująca na magistrali PCI. Podobnie jak w przypadku RME 9652, także i tu można uruchomić trzy karty MADI PCI jednocześnie, choć nie każda płyta główna komputera jest w stanie obsłużyć tak dużą transmisję danych z trzech kart PCI (do 384 kanałów audio). Producent szybko odpowiedział na potrzeby rynku, konstruując nową wersję karty MADI z interfejsem PCI Express. Niedawno firma RME pokazała swoje najmłodsze dziecko - interfejs będący następcą modelu 9652.

Hammerfall powraca na rynek
RayDAT, bo tak nazwano nowy produkt, jest interfejsem audio wykonanym w technologii PCI Express v1.1 (przepustowość 2,5 Gb/s), jako tzw. Endpoint Device. Karta nie jest więc mostem pomiędzy PCI Express a PCI, ale jest oparta o natywną komunikację magistrali 3GIO PCIe. Interfejs umożliwia jednoczesne połączenie czterech kompletów linii I/O ADAT, podłączenie współosiowego wejścia/wyjścia SPDIF oraz AES/EBU, co razem daje 72 kanały cyfrowe audio. RayDAT ma też dwa porty MIDI. Podobnie jak inne tego typu karty RME, nowy Hammerfall składa się z głównej karty z przyłączem PCI Express x1 oraz dodatkowej karty rozszerzającej, na której umiejscowiono kolejne przyłącza sygnałowe. Na karcie głównej, tradycyjnie już dla RME wykonanej w oparciu o chip Xilinx z rekonfigurowaną strukturą logiczną (zastosowano serię FPGA Spartan 3E w technologii 90 nm), umieszczono cztery przyłącza w standardzie ADAT, odpowiadające kolejno wejściom i wyjściom ADAT 1-2 oraz gniazdo DB9m, do którego podłącza się komplet przewodów - przejściówek zakończonych dwoma standardowymi gniazdami RCA (dla sygnałów S/PDIF) oraz dwoma gniazdami XLR (Neutrik) dla sygnałów w standardzie AES/EBU. Złącza AES/EBU i S/PDIF pracują niezależnie i mogą być użyte jednocześnie. Druga karta (rozszerzenie) obsługuje kolejne zestawy gniazd wejść i wyjść dla ADAT 3-4 oraz, poprzez złącze Mini-DIN 9-pin i zestaw kabli-przejściówek, dostarcza sygnały MIDI na dwa zestawy standardowych gniazd DIN. Ostatnia, czwarta linia ADAT I/O może służyć zamiennie jako optyczny interfejs S/PDIF. Obie karty łączy się za pomocą krótkiego przewodu taśmowego. Należy jednak zaznaczyć, iż karta rozszerzająca nie jest wymagana do pracy interfejsu RayDAT. Jeśli więc użytkownik nie potrzebuje używać portów MIDI i wystarczy mu 16 wejść i 16 wyjść podłączanych czterema przewodami optycznymi ADAT, wówczas może obsadzić w komputerze jedynie główną płytkę, bez podłączania karty rozszerzającej. Wspomniane przewody znajdują się na wyposażeniu, do którego należą też dwa przewody optyczne dla złączy ADAT; jest też przewód SYNC, stosowany do łączenia kilku kart RayDAT zamontowanych w jednym systemie oraz dwie płyty CD z oprogramowaniem i instrukcjami obsługi. Niewykorzystane gniazda ADAT nie wymagają zaślepek zabezpieczających (mają zamykane klapki).
Oprócz zewnętrznych przyłączy karta ma szereg złączy wewnętrznych, służących m.in. do podpięcia interfejsów rozszerzeń standardu TDIF, wprowadzania bezpośrednio do karty sygnałów audio z czytnika CD, innych źródeł S/PDIF i ADAT, czy komunikacji z zewnętrznymi źródłami sygnałów zegarowych WMC/TCO i synchronizacji.

Częstotliwości, kompatybilność
RayDAT obsługuje wszelkie znane od kilku lat technologie, wdrożone przez firmę RME - wystarczy wspomnieć o wysokostabilnym zegarze i eliminacji jittera (SteadyClock), automatycznej kontroli master/slave czy technologii TotalMix (w tym przypadku 2592 kanały miksera pracującego z 42-bitową rozdzielczością). Cyfrowa synteza DDS pozwala na płynną zmianę częstotliwości pracy karty z dokładnością do 1 Hz. Interfejs działa z próbkowaniem od 32 kHz do 192 kHz. Oczywiście, standard złącza optycznego TosLink ADAT narzuca pewne ograniczenia związane z częstotliwością, co oznacza zmniejszenie liczby dostępnych linii wejścia/wyjścia. I tak, tryb 88,2/96 (S/MUX) wymusza dwukrotnie mniejszą liczbę sygnałów ADAT, a dla częstotliwości do 192 kHz (S/MUX4) na jedno złącze ADAT przypadną już tylko dwie linie audio z ośmiu dostępnych. Z kolei złącza współosiowe S/PDIF oraz AES/EBU pracują do 192 kHz, czyli w zgodzie ze standardami IEC60958 i AES3-1992-4. Wynika z tego wzajemna kompatybilność (do wejścia AES/EBU karty można podłączyć z zewnątrz sygnał S/PDIF, a do S/PDIF obcy sygnał AES/EBU), a także możliwość przenoszenia danych innych niż audio w ramce sygnału S/PDIF.

Test
Test przeprowadziłem na komputerze PC z procesorem Intel Q6600, płytą główną Asus z serii P5 i systemem operacyjnym Windows XP PL SP3. Wszelkie oprogramowanie muzyczne wykorzystane do testów było uaktualnione do najnowszych dostępnych wersji. Po zamontowaniu karty w krótkim slocie PCIe x1 przyszedł czas na zainstalowanie sterowników. Nie skorzystałem z oprogramowania zawartego na dostarczonej płycie CD, instalując najnowsze sterowniki dostępne na stronie internetowej producenta. Nie uaktualniałem firmware karty - w chwili przeprowadzania tes­tów nie istniała wersja nowsza od tej instalowanej fabrycznie. Dostępne drivery umożliwiają pracę w systemach MS Windows 2000/SP4, XP, Vista/Vista64 oraz Mac OS X.
Interfejs uruchomił się bez najmniejszego problemu, udostępniając sterowniki ASIO i WDM. Jednocześnie RayDAT był widziany przez multimedialne aplikacje wykorzystujące sześciokanałowy dźwięk surround (L/R, kanał centralny, kanał efektowy niskich częstotliwości oraz SL/SR). W wielokanałowych aplikacjach audio (Cubase, Reaper, Samplitude, WaveLab), po uprzednim przełączeniu na właściwy interfejsowi sterownik HDSP ASIO lub WDM, pojawiły się wszystkie dostępne porty audio (ADAT 32in/32out, AES/EBU In/Out oraz S/PDIF in/out), jak i MIDI (2x16in/2x16out).

Okna miksera karty oraz panelu konfiguracyjnego sterownika są podobne jak w innych produktach RME, a różnice wynikają jedynie z typu oraz ilości wejść i wyjść. Bufor karty może mieć osiem ustawień - najmniejsze z nich odpowiada opóźnieniu 0,7 ms; w praktyce nie ma więc mowy o odczuwalnej dla muzyka latencji. Interfejs RayDAT zapewnia obsługę indeksów Track Marker Support poprzez złącze S/PDIF lub AES/EBU, co w wielu przypadkach może znacznie przyśpieszyć pracę.
Nowością jest kontrolka WDM Devices (nie dotyczy drivera w wersji dla Mac OS X). Jest to pole do wypełnienia wartością liczbową, określającą maksymalną ilość sprzętu zgodnego z WDM, zgłoszonego przez sterownik systemowi operacyjnemu. Może się to okazać pomocne w systemach Microsoft starszych niż Vista lub w słabszych i mniej stabilnych komputerach, gdzie istnieje ograniczenie do 32 maksymalnie dostępnych urządzeń WDM. Zmienna ta pozwoli na ograniczenie pasma danych dla sprzętu WDM w chwili kiedy użytkownik doświadczy anomalii w postaci np. znikających portów MIDI.
Testy wydajnościowe zacząłem przeprowadzać ustawiając bufor interfejsu na średnie wartości. Jak się szybko okazało, w przypadkach kiedy nie korzysta się z wielu wtyczek, wielkość bufora nie ma znaczenia. Ustawienie minimalnego bufora (0,7 ms) przy rejestracji sygnału z wszystkich wejść audio nie powodowało praktycznie żadnego obciążenia systemu. Jeden raz objawił się błąd oprogramowania samego miksera karty, polegający na tym, iż zawiesił się bufor grafiki miksera. Stało się to przy przekładaniu przewodów optycznych pomiędzy gniazdami ADAT w trakcie transmisji audio. Wskaźniki wysterowania zostały zamrożone na pewnej wartości i nie pomogły żadne próby powtórnego uruchomienia miksera RME. Jednak sprzęt dalej pracował prawidłowo, a mikser karty umożliwiał dokonywanie modyfikacji (z ciągle wyświetlanymi poprzednimi stanami wejść ADAT). Należy jednak wziąć pod uwagę fakt, iż problem wystąpił w dość specyficznej sytuacji - przy przekładaniu przewodów z sygnałami cyfrowymi audio podczas pracy systemu należy liczyć się z możliwością wystąpienia desynchronizacji systemu. Z doświadczenia wiem, że niejedno urządzenie pracujące w standardzie digital audio potrafiło całkowicie zamilknąć przy przekładaniu przewodów sygnałowych na wejściach, szczególnie przy ustawieniach sprzętu jako slave.

Mega test

Próbując znaleźć słabe punkty testowanego produktu, postanowiłem zrobić dość niecodzienny test. Do peceta z zainstalowanym interfejsem RayDAT dołączyłem poprzez porty FireWire dwie karty RME Fireface 800. Uruchomiłem Cubase 4, którego driver ASIO ustawiłem dla karty RayDAT, jednocześnie przestawiając bufor karty najniżej jak się da (32 sample - 0,7 ms). W sesji Cubase 4 stworzyłem 32-bitową sesję 44,1 kHz, w niej 32 ścieżki dla ADAT, a pozostałe ścieżki dla linii AES/EBU i S/PDIF - każdy ślad przypisany do jednego fizycznego wejścia interfejsu RayDAT. Jednocześnie uruchomiłem Cubase SX3 oraz Reaper 2, których wyjścia skierowałem na wszystkie możliwe wyjścia obu interfejsów Fireface 800. Wyjścia ADAT obu interfejsów FF800 połączyłem z wejściami karty RayDAT. Otworzyłem dwie niezależne sesje wielośladowe - jedną w Cubase SX3, drugą w Reaper. Plan był prosty - za pomocą dwóch niezależnych hostów (SX3 i Reaper) przez dłuższy czas transmitować wielośladowo obie sesje do trzeciego hosta (Cubase 4). Odsłuch był realizowany na słuchawkach podłączonych do wyjść słuchawkowych obu FF800, a te pobierały sygnały nagrywane z wyjść RME RayDAT. Funkcja Direct Monitoring wszystkich interfejsów była nieaktywna (co dodatkowo zwiększało obciążenie komputera). W tym samym systemie uruchomiłem przeglądarki internetowe (blisko 80 stron, także z animacjami flash), komunikatory internetowe, w tle pracował program antywirusowy, klient poczty elektronicznej, klient grup dyskusyjnych, program przechwytujący obraz monitora i edytor grafiki. Część tego oprogramowania była w tzw. wersji portable (uruchamiana z pamięci pendrive), co powodowało obciążanie portów USB, oddziałujące na sprawnosć działania magistrali PCI, a zatem i całego komputera.. Przeprowadziłem kilka testów w konfiguracjach tylko z liniami ADAT oraz dodatkowo z S/PDIF i AES/EBU. Pomimo minimalnego bufora karty rejestrującej oraz jednoczesnej pracy trzech wielośladowych sekwencerów audio/MIDI, nie udało mi się doprowadzić choćby do małej niestabilności systemu czy powstania dropów w nagrywanych sekwencjach wielośladowych (co ważne - w trakcie tych prób przełączałem się między oknami rożnych aplikacji). Jedyne, co dało się odczuć, to spore obciążenie systemu w chwili rozpoczęcia nagrywania w Cubase 4, kiedy pozostałe hosty odtwarzały już swoje sesje. Start nagrywania objawiał się "mieleniem" dysku komputera przez ok. sekundę.
Powyższy warunki nie są czymś spotykanym na co dzień, jednak pozytywny wynik testu dowodzi znakomitej wydajności i stabilności sprzętu RME.

PCI Express w praktyce
Zastosowanie nowoczesnej magistrali PCI Express wiąże się z licznymi zaletami. W porównaniu ze złączem PCI, nowy standard pozwala na przesłanie znacznie większej ilości informacji w tej samej jednostce czasu. Założenia konstrukcyjne magistrali trzeciej generacji 3GIO są takie, że karta PCIe nie musi być zgodna w prędkości ze slotem, w którym została umieszczona, i musi prawidłowo pracować w slocie o wyższej przepustowości oraz w slocie dłuższym (o większej ilości styków). Z tego ostatniego założenia wynikają szczegóły konstrukcyjne samego łącza. Pierwszymi elektrycznymi stykami slotu, patrząc od strony szyny krawędziowej, jest zasilanie, dalej znajdują się zestawy par sygnałowych w różnych ilościach, odpowiednio do fizycznej długości złącza. Dla karty PCIe x1 jest to jedna para linii sygnałowej reprezentująca 8-bitową linię szeregową, taktowaną z częstotliwością 2,5 GHz, na której można osiągnąć przepustowość dwukrotnie większą niż w ostatniej wersji standardu PCI full-duplex (v2.3). Dla kart PCIe x4 i szybszych, kolejne dodane linie sygnałowe na dłuższym slocie będą pracować równolegle, powielając tylko ilość transmitowanych danych, a co za tym idzie, mnożąc wydajność (maks. do ×32). Ponadto niewielka ilość linii sygnałowych umożliwia efektywne prowadzenie zasilania, dzięki czemu slot PCIe ma 2,5 razy większą wydajność prądową w porównaniu z PCI. Bardzo ważna jest inaczej realizowana obsługa współdzielenia zasobów - w przypadku "muzycznego" komputera może to zaowocować zdecydowanie efektywniejszą pracą, co wcale nie będzie związane z ogólnie wyższą wydajnością magistrali PCIe w odniesieniu do PCI.

Ewolucja możliwości
RME RayDAT jest następcą interfejsu HDSP 9652, funkcjonującym na bazie złącza PCI Express. W porównaniu do poprzednika oferuje on dodatkowe (czwarte) wejście/wyjście w formacie ADAT, umożliwia jednoczesną pracę wejść/wyjść S/PDIF i AES/EBU oraz obsługuje próbkowanie do 192 kHz. Nowy interfejs zapewnia jeszcze niższą latencję (opóźnienie przetwarzanego sygnału), ma bardziej rozbudowany mikser TotalMix i oferuje wejście/wyjście wordclock poprzez opcjonalne rozszerzenie.

Dołączone oprogramowanie
Razem z interfejsem otrzymujemy program DIGICheck (Windows), który zawiera analizator częstotliwości, profesjonalny miernik poziomu dla 2, 8 lub 32 kanałów, Vector Audio Scope oraz inne narzędzia do analizy sygnałów audio. Sterowniki dla systemu Windows 2000/XP/Vista/64 zapewniają pełne wsparcie dla ASIO (multi-client), WDM, GSIF 2.0 i ASIO 2.0, a w przypadku Mac OS X Intel dla Core Audio i Core MIDI.

Podsumowanie
Obecność najpopularniejszych interfejsów cyfrowych, jakimi są TosLink ADAT, gwarantuje możliwość podłączenia kilku różnych przetworników A/C i C/A, wyposażonych w tego typu złącza. Nie ma więc problemu ze współpracą z wieloma przedwzmacniaczami mikrofonowymi oraz zewnętrznymi analogowymi procesorami audio (korektory, kompresory, FX itp.). W praktyce wygląda to tak, że można realizować nagrania całkiem sporej kapeli, z dużym zestawem perkusyjnym i sporym instrumentarium, na tzw. setkę. Poza tym mamy do dyspozycji dodatkowy port S/PDIF oraz AES/EBU (choć żałuję, że nie ma ich dwa razy więcej...). Z kolei gwarancja znakomitej wydajności i stabilności, przy tak dużej liczbie wejść i wyjść, oznacza brak stresu podczas rejestracji i edycji materiału. Stąd też znak Nasz Typ.

Wnioski z testów
+ ponadprzeciętna wydajność
+ stabilność
+ duża liczba wejść i wyjść audio
+ wbudowane MIDI
+ obsługa indeksów (TMS)
+ prosta obsługa
+ nowoczesna magistrala PCIe
- drobny błąd w oprogramowaniu miksera
- dość wysoka cena

CENA
2.300 zł

PRODUCENT
RME, www.rme-audio.com

DOSTARCZYŁ
Audiostacja, Warszawa, tel. 022-616-13-86, www.audiostacja.pl

Porty audio: 36 wejść i 36 wyjść - 4 × ADAT I/O (TosLink), 1 × SPDIF I/O (RCA), 1 × AES/EBU I/O (XLR).
Inne złącza: 2 × MIDI I/O, wordclock I/O, LTC I/O, Video In Sync In, HDSP TCO, TEB - TDIF Module, WCM - Word Clock Module.
Złącze: PCI Express Endpoint Device 1.1 (transfer do 500 MB/s).
Częstotliwość próbkowania: 32-192 kHz (wewnętrzna); 28-200 kHz (zewnętrzna).
Bufor: 0,7, 1,5, 3, 6, 12, 23, 46, 93 ms.
Formaty cyfrowe: SPDIF, AES/EBU, ADAT.

Joachim Krukowski