Bei der Vorbereitung zu einen neuen Artikel, in dem ich das USB-Audiointerface Edirol M-16DX vorstellen werde, war ich wieder einmal in ein paar Foren unterwegs. Was mir dabei noch immer auffällt ist, dass sich viele der dort geposteten Probleme um die Thematik Aussetzer, Knackser und zu hoher Latenzen, vor allem bei externen Firewire- und USB-Audiointerfaces […]

08.10.pngBei der Vorbereitung zu einen neuen Artikel, in dem ich das USB-Audiointerface Edirol M-16DX vorstellen werde, war ich wieder einmal in ein paar Foren unterwegs. Was mir dabei noch immer auffällt ist, dass sich viele der dort geposteten Probleme um die Thematik Aussetzer, Knackser und zu hoher Latenzen, vor allem bei externen Firewire- und USB-Audiointerfaces drehen.

Da es aber bei diesen Problemen einige wirklich wichtige Dinge zu beachten gilt, die dann sehr oft und schnell zum gewünschten Erfolg führen, möchte ich euch mit diesem Artikel einen kleinen Leitfaden an die Hand geben.

Technischer Hintergrund

Durch schnelle Schnittstellen wie USB 2.0 und Firewire 400 und 800, sind externe Audiointerfaces der Verkaufshit. Man muss nicht im PC rumschrauben, kann die Geräte auch schnell einmal an einem anderen Rechner oder mobil an einem Laptop betreiben. Damit das aber auch wirklich reibungslos klappt, bedarf es meist einiger Einstellungen am PC, die man für andere Anwendungen nicht benötigt. Audiorecording ist eine zeitkritische Geschichte.

Im einfachsten Fall muss nur ein Audiosignal mit 44.1kHz und 24bit (das ist der Mindeststandard) abgetastet, in ein Digitalsignal gewandelt, durch die Recordingsoftware und evtl. einige Plugins und Equalizereinstellungen, auf die Festplatte geschrieben werden. Das alles soll dabei so schnell funktionieren, dass wir keine Verzögerung gegenüber unseres Spiels auf dem Instrument feststellen können.

Diese Latenz genannte Verzögerung ist grundsätzlich immer vorhanden, weil die Signalverarbeitung einfach eine gewisse Zeit zur Berechnung benötigt. Wenn die Latenzzeit aber (ich bin jetzt mal großzügig) 10ms liegt, wird sie von vielen als nicht mehr störend, bzw. vorhanden eingeschätzt. 10ms sind dabei aber schon ein recht hoher Wert, gute Werte bewegen sich um 5ms und darunter.

Übrigens haben auch digitale Keyboards und Synthesizer diese Latenz. Bei aktuellen Modellen bewegt sich diese um 3ms und auch ein Gitarrenmodeller wie der bekannte Pod von Line6 warten mit ca. 3 ms Latenz auf, da auch hier eine AD/DA Wandlung samt Signalverarbeitung stattfindet. Wenn man übrigens einen Meter von einer Lautsprecherbox entfernt steht, braucht der Ton aus dem Lautsprecher auch ca. 3ms bis er am Ohr ist – ganz so tragisch ist das mit den Latenzen also nicht. Zudem werden diese extrem niedrigen Latenzen auch nicht ständig benötigt, sondern nur, wenn man virtuelle Instrumente einspielt oder Verstärker-Simulationen wie Guitar Rig von Native Instruments nutzt.

Um nun aber mit Audiointerface und Rechner solch niedrige Latenzen zu ermöglichen, muss der PC ganz schön rechnen und zwar umso mehr, je niedriger die Latenz sein soll. Ist auch klar: Wenn der Rechner Zeit bekommt, kann er in Ruhe sein Signal berechnen, je schneller das gehen soll, desto mehr Leistung ist gefragt. Aktuelle Rechner – und da zähle ich auch noch einen Pentium 4 mit 3,2 GHz dazu – haben damit auch von der Rechenleistung her meist keine Probleme, es muss nur alles richtig flutschen und da liegt der Hase im Pfeffer.

In einem PC-System tummeln sich eine Vielzahl von Komponenten. Grafikkarte, USB-Interfaces, die Controller für die Laufwerke, vielleicht eine TV-Karte etc. etc.

Diese wollen alle bedient werden und erfordern, dass sich der PC und das Betriebssystem regelmäßig mit ihnen befasst. Das geschieht über die sog. Interrupts – erst kommst du dran, dann du und dann du. Diese Interrupts (oder “Unterbrechungsanforderungen” – so haben wir das tatsächlich noch gelernt), können aber auch dazu führen, dass der Signalfluss vom Audiointerface unterbrochen wird und es dann zu Knacksern und Aussetzern kommt. Unter allen Geräten mit Interruptanforderung gibt es nämlich auch welche, die ganz besonders intensiven Gebrauch davon machen, da sie eine höher Priorität genießen, wie z. B. die Grafikkarte und das Netzwerkinterface.

Ebenso können aber bestimmte Anwendungen, die auf dem Rechner installiert sind, zu Problemen beim digitalen Recording führen. Besonders häufig sind das im Hintergrund laufende Programme wie Virenscanner, Desktopsuche oder Soft-Firewalls.

Bei Firewire-Interfaces gibt es häufig noch das Problem, dass viele dieser Geräte nicht mit Firewire-Chipsätzen von NEC klar kommen und zum Betrieb ein Texas-Instruments Firewire (IEEE1394) Chipsatz erforderlich ist. Mehr dazu später.

Und zum Schluss muss natürlich auch die Festplatte schnell genug sein, um auch alles flüssig abspeichern zu können. Bei aktuellen Platten allerdings kein wirkliches Thema mehr, denn 8 gleichzeitige Kanäle schaufeln bei einer Aufnahme gerade mal etwa 1,6 MB pro Sekunde auf die Festplatte.

Damit die Spekulationen über die Geschwindigkeitsunterschiede von Firewire und USB 2.0 (HighSpeed) einmal beseitigt werden, hier kurz der Rechenansatz: 24bit sind 8 Byte, 3 Byte sind also 24 Bit – richtig!?
Wir rechnen also Samplingrate x Bittiefe = 44100 x 3 Byte = 132300 Byte = 132kB oder 0,123 MB pro Sekunde und Mono-Kanal. Hierzu kommt nun noch etwas “Protokolloverhead” – so nennt man die Daten, die zusätzlich zur reinen Audioinformation benötigt und mit übertragen werden.

Wir rechnen großzügig mit 0,2 MB pro Sekunde. Bei 96hKz Samplingrate können wir einfach einmal 0,5 MB/s annehmen. Das sind dann gerade mal 1 MBit/s für 44,1 kHz und 24 bit, die über die Leitung müssen, denn unsere 123kB pro Sekunde Datenstrom von oben x 1024 = 125952 Bytes/s x 8bit = 1007616 Bits/s = 984 kBit/s = 0,98 MBit/s plus ein paar Kilobyte Protokolloverhead – aber das wisst ihr jetzt ja schon.

Unser Firewire 400 Protokoll erlaubt uns 400MBit/s und USB 2.0 480MBit/s. Beide Systeme sind also gleich schnell, da sie bei dieser Anwendung nicht annähernd ausgelastet werden – BASTA! Natürlich müssen nicht nur die Aufnahmekanäle berechnet werden, sondern auch die aktiven Wiedergabekanäle – trotzdem gibt es genug Spielraum. Mit 400MBit/s können also knappe 50MB pro Sekunde übertragen werden. Die tatsächlich vorhandenen Unterschiede zwischen USB und Firewire liegen wo anders, dazu aber später. Ansonsten gilt das einzig finale Argument: ISSO (das ist so)!

Vielleicht noch ein Vergleich zur Videobearbeitung: Eine Mini-DV Aufzeichnung vom digitalen Camcorder benötigt 25Mbit/s was  3,125 MB pro Sekunde an Daten erzeugt. Auch wenn ihr hier Probleme habt, helfen euch diese Tipps bestimmt weiter.

Es ist also ein ganzer Haufen Zeug zu beachten, wenn man entspannt und störungsfrei am PC Musik produzieren möchte. Einmal mehr lachen sich die MAC-Freunde ins Fäustchen, da sie meist weniger dieser Probleme haben, ist die MAC-Plattform doch sehr einheitlich was die Hardware angeht.

Und ob das alles nicht genug wäre, kommen jetzt auch noch die Hersteller und ihre Treiber ins Spiel, die mehr oder weniger effizient und zuverlässig arbeiten.

Hach, mir ist heute so latent!

Also, es dreht sich alles um die Latenz. Zu den allermeisten Treibern für Audio-Interfaces gehört eine kleine Anwendung, mit deren Hilfe man die Latenz des Systems einstellen kann. Diese wird oft in Samples eingestellt, manche Hersteller begnügen sich mit einem einfachen Regler. Auskunft über die tatsächliche Latenz in Millisekunden gibt dann eure Recordingsoftware.

08.076.pngAls Beispiel habe ich im Bild mein MOTU 828 Mk II Interface mit Cakewalk Sonar 7. Mit einer Einstellung von 192 Samples ergibt sich hier eine sehr brauchbare Latenz von 4,4 ms. Damit wird mein System nicht übermäßig belastet und kann auch noch reichlich virtuelle Instrumente und Spuren während der Aufnahme wiedergeben.

Diese Latenz ist aber ja nur wichtig, wenn ihr virtuelle Instrumente einspielt oder Plugin-Effekte während der Aufnahme, im aktuellen Kanal nutzen (und verzögerungsfrei hören) wollt. Wenn es darum geht externe Instrumente wie Bass, Gitarre, externe Synthesizer oder den Gesang einzuspielen, braucht man womöglich gar keine so niedrigen Einstellungen.

08.08.pngDie meisten Audiointerfaces haben eine Funktion eingebaut, die sich “Directmonitoring” nennt. Damit wird das Eingangssignal – also z. B. der Gesang vor dem PC abgefangen und kann absolut verzögerungsfrei abgehört werden. Damit nun Goldkehlchen – äääh der geschätzte Sänger – sein bisschen Hall bekommt, kann man diesen über einen kleinen Mixer und ein externes Effektgerät auf seinen Abhörweg zumischen. Bei meinem MOTU geht das auch ohne zusätzlichen Mixer, da das MOTU über Insert-Wege verfügt. Neuere Modelle wie das MOTU 828 Mk III haben sogar Effekte für solche Aufgaben an Bord. Aufgenommen wird natürlich nur das trockene Signal.

Wenn alle Aufnahmen im Kasten sind und es nur noch um das Editieren und Mischen geht, dreht man die Latenz auf z.B. 1024 Samples oder noch höher. Damit belastet man das System nicht unnötig und hat wieder Rechenpower für Plugins und Effekte frei.

Audio Freeze bei CakewalkWenn es dann doch eng wird, mit der Systemleistung, “friert” man fertige Spuren einfach ein. Damit wird z. B. die Wiedergabe eines virtuellen Synthesizers nicht mehr bei jedem Abspielen neu berechnet, sondern aus den aktuellen Einstellungen eine Audio-Datei erzeugt und der Synthesizer abgeschaltet. Bei den bekannten Herstellern wie Steinberg Cubase, Magix Samplitude oder Cakewalk Sonar gehört das schon länger zum Standard. Möchte man doch einen anderen Synthisound, “taut” man die Spur einfach wieder auf und macht seine Einstellungen. Ihr glaubt gar nicht, wieviel Spuren man damit in einem Projekt unterbekommt, ohne dass der Rechner in die Knie geht!

The Most Wanted – die häufigsten Spielverderber

Für mich hat sich im Laufe der Jahre eine klare Rangliste der größten Spielverderber beim Recording am PC herausgestellt:

  1. Interruptprobleme mit anderen Geräten
  2. Inkompatible Chipsätze sowohl auf Motherboards, Firewirekarten, als auch bei zusätzlichen USB-Karten
  3. Hintergrunddienste und Zusatzanwendungen die immer im Hintergrund laufen wie z. B. Virenscanner, Instant Messenger, Google Desktop etc.
  4. Zu viele zusätzlich angeschlossene Geräte wie Scanner, externe Festplatten, Kartenleser
  5. Madige Treiber – es gibt Hersteller, da klemmt es einfach schon bei den Treibern – besonders bei Windows Vista.

… und was wir gegen sie unternehmen können

Die Nummer Eins – interne Geräte: führt meiner Ansicht nach am häufigsten zu Problemen, wird aber im seltensten Fall beachtet, sodass sich die Probleme zu einer Never-Ending-Story entwickeln können. Manche wechseln sogar das komplette PC-System wodurch es dann auf einmal geht. Warum? Auf dem neuen System sind vielleicht die Geräte-Interrupts anders verteilt und damit kommen sich USB/Firewire-Schnittstelle und andere Geräte nicht so sehr in die Quere.

08.07.pngIn dem Bereich gibt es auch oft einen Hauptverdächtigen, den ich oben schon einmal genannt hatte: Das Netzwerkinterface. In modernen PC befindet sich die Netzwerkschnittstelle meist auf dem Motherboard, teilweise sogar zwei davon und in Gigabit-Ausführung. Damit ein Gigabit-Netzwerk auch bedient werden kann, genießt die Netzwerkschnittstelle gewisse Prioritäten und ist ohnehin immer in Aktion. Wir wollen aber nicht im Internet surfen, sondern störungsfrei und nervenschonend Musik machen und brauchen dazu kein Netzwerk, also: abschalten!

Das kann man ganz einfach in der Systemsteuerung machen. Ihr geht nach Systemsteuerung->System->Geräte Manager und deaktiviert (nicht deinstallieren!) die Netzwerkkarte. Damit ist sie abgeschaltet und belastet das System nicht mehr. Wenn ihr diese wieder braucht, könnt ihr sie ganz einfach wieder aktivieren. In meinem PC ist auch noch eine DVB-S Fernsehkarte drin, die man auch gleich mit abschaltet. Ebenso könnten das Onboard-Soundkarten, ISDN-Karten oder Modems sein. Nicht abschalten dürft ihr natürlich Dinge wie Grafikkarte, Maus, Tastatur, Laufwerke usw.

Die Nummer Zwei – Chipsätze: Alle Hersteller von Firewire-Audiointerfaces nennen ein Firewire-Chipsatz von Texas Instruments (TI) als Grundvoraussetzung für den störungsfreien Betrieb. Auf vielen Boards und Firewire-Karten sind jedoch NEC-Chips verbaut, die nahezu immer zu Problemen führen. VIA und Lucent-Chips (teilweise im Macbook Pro verbaut)  funktionieren meistens auch einwandfrei. Sollte es also Probleme geben, kann man sich einmal eine TI-Firewirekarte besorgen und einbauen. Die dann überflüssige Onboard-Firewire-Schnittstelle kann man im Bios abschalten.

Beim Line6 TonePort UX1 und UX2 gab es sogar erhebliche Probleme mit dem Intel 915 Chipset, der recht verbreitet war und zu Aussetzern und sehr starken Knacksern führte.

Die Nummer Drei – Hintergrundprogramme: Auf so einem PC gehts im Hintergrund geschäftig zu. Da laufen Hintergrunddienste, die Windows unbedingt zum Betrieb benötigt, aber auch viel überflüssiges, wenn man sich nur mit Recording beschäftigt. Diese überflüssigen Dienste kann man per Systemsteuerung->Verwaltung->Dienste erreichen und abschalten.  Eine Liste, welche Dienste man getrost abschalten kann und welche benötigt werden, gibt es HIER.

msconfigEbenso gibt es allerlei Programme und Tools, die beim Windowsstart auch erwachen, wertvolle Rechenzeit und Speicher verbrauchen und manchmal auch Probleme verursachen. So installiert der Adobe Acrobat Reader einen Schnellstarter, Google Picasa ebenso, Virenscanner sind ständig auf der Pirsch und schauen sich jede Datei an usw.

Mit dem Befehl msconfig unter Start->Ausführen bekommt man eine Liste der Autostartprogramme und kann diese abschalten. Diese ist natürlich höchst individuell und ihr müsst vielleicht etwas recherchieren, zu was die Datei gehört. Neben bei Startet euer System deutlich schneller.

08.073.pngAllerdings sollte der PC für die Musikproduktion auf die Hintergrunddienste optimiert sein, denn die ASIO-Treiber sind solche Hintergrunddienste. Dazu in die Systemsteuerung -> System -> Erweitert -> Systemleistung -> Einstellungen -> Erweitert und hier die Prozessorzeitplanung auf “Hintergrunddienste” einstellen. Und wenn ihr gerade dabei seid, könnt ihr auch gleich noch unter “Visuelle Effekte” euer System auf “optimale Leistung” einstellen.

Nummer Vier – externe Geräte: Jedes angeschlossene USB-Gerät belastet euer System ein bisschen. Gerade USB-Geräte erzeugen sog. DPCs (Deferred Procedure Calls), die zur Belastung des Systems und höherer Latenz führen. Besonders interessant sind in diesem Zusammenhang externe USB-Hubs und zusätzliche USB-Steckkarten im PC. Es gibt hier nicht wenige Kandidaten, die für einen heftigen Anstieg dieser DPCs führen können. Ein 7-Port USB-Hub belastete einen meiner früheren PC so stark, dass dieser ständig mit 20% Auslastung im Leerlauf aufwartete. Ebenso eine zusätzliche USB-Steckkarte.

DPC Latency ToolUm solchen DPC-Schweinereien auf die Schliche zu kommen, gibt es ein kleines Tool, dem “DPC Latency Checker“, mit dem ihr checken könnt, wie es in diesem Bereich auf eurem PC aussieht und ob er in der aktuellen Konfiguration überhaupt “Echtzeit-tauglich” ist. Dieses Tool hilft euch auch bei den Maßnahmen aus Punkt 2. Grundsätzlich ist es aber eine gute Idee, alle USB-Geräte die nicht zur Musikproduktion benötigt werden abzustecken!

Nummer Fünf – Vista und die Sorgentreiber: Microsofts Vista ist zwar schick, aber unbeliebt – besonders bei Musikern. Viele DAW-Nutzer schwören nach wie vor auf XP – aus gutem Grund! Offensichtlich ist es sehr viel schwerer, ordentliche Treiber für Vista oder gar Vista 64 zu programmieren – wenn es diese überhaupt schon gibt. In den Foren liest man von nicht wenigen Anwendern, die vom Vista-Ausflug reumütig zum guten alten XP zurückgekehrt sind.

Vistas Wave-RT sollte als effizientes Realtime-Audiosubsystem positioniert werden und vielleicht sogar ASIO vom Tron stoßen. Zwar kann man sich als Windows-Anwender ein Audiosubsystem wie beim Mac nur wünschen, das so nebenbei auch gleich die Integration mehrerer Soundkarten zur gleichzeitigen Nutzung zulässt und direkt ins System eingebunden ist, was auch zu einer besseren Performance beiträgt, aber da steht Steinbergs Quasi-Standard für professionelle Audioanwendungen ASIO mächtig im Weg. Hier gibt es dazu ein interessantes Interview (englisch).

Divide et impera – teile und herrsche!

Jaja, Dollinger! Den alten Lateiner raushängen lassen, aber nur auf der Realschule gewesen sein. Weiter imText.

All diese Tipps sind zwar für eine sorgenfreie Digital Audio Workstation sehr hilfreich, kastrieren aber eine “normale” Arbeitsumgebung fürs Briefe schreiben, Surfen, Spielen oder was ihr sonst noch am PC macht. Darum ist der allerbeste Tipp: Baut euch ein Dualboot-System auf. Eine Partition mit einem Windows (das kann dann ja auch Vista sein) zum Arbeiten, Spielen etc. und eine extra Partition mit dem optimierten DAW-System und Windows XP mit nur der Software, die ihr für das Musikmachen am PC braucht. So ein Dualboot-System ist recht einfach umsetzbar, Infos dazu findet ihr hier:

Doppelt verglast: Vista und XP als Dual-Boot-System

Die ganze Geschichte hat noch einen psychologischen Nebeneffekt: Man wird durch diese, speziell und ausschließlich auf die Musikproduktion ausgerichtete Arbeitsumgebung weniger abgelenkt! Die Netzwerkkarte ist ausgeschaltet – so kann man gleich gar nicht surfen und spart sich noch den Virenscanner. Nichts lenkt von der Musik ab, wenn dieses System gebootet wurde.

Damit man sich die mühsam eingestelle Musikproduktionskuschelumgebung auch nicht durch ein Software- oder Treiberupdate zerschießt, sollte man sich vom einwandfrei konfigurierten System ein Image erstellen – z. B. mit Acronis TrueImage 11. Nebenbei ist TrueImage auch ein ausgezeichnetes Backup-Tool, denn von euren musikalischen Geistesblitzen solltet ihr auch regelmäßig Backups machen!

Fazit: Technik vergessen – Musik machen!

Mit all den genannten Einstellungen, komme ich auf einem betagten Dell Dimension 5000 mit P4 3,2 GHz HT und 3GB RAM sowie dem oft genannten MOTU 828 MK II auf stabile 128 Samples oder 3,4 ms Latenz. Ich arbeitet aber meist mit 256 Samples und etwa 5ms, da mir das für mein “Feeling” beim Einspielen ausreicht. Beim Mixen gehts dann rauf auf 2048 Samples und hyperstabile Performance – auch bei mehreren duzend Spuren.

Die Wohlfühl-Effekte während der Aufnahme erzeuge ich wie oben beschrieben über ein externes Effektgerät und nutze häufig das Direct-Monitoring.Für virtuelle Instrumente wird die Latenz runtergeschraubt, aufgenommen, eingefroren und wieder etwas hochgesetzt. Mein System läuft – und eures auch bald!

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5 Responses

  1. Sill.Vio

    Bin beeindruckt von diesem Artikel. Wenn jedes Problem so angenehm im Internet behandelt wäre, könnte man dieses ganze Gestammel in den Foren ignorieren. Vielen Dank *kniefall :-)*

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  2. Sill.Vio

    Achso ähm… will ja nicht klugscheißen, aber vielleicht willst Du es nach 4 Jahren noch korrigieren.
    24bit = 3Byte

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  3. Mischl

    Fachlich fundiert und sehr unterhaltsam geschrieben!
    Selbst schon Bekanntes liest man ohne Langeweile weiter.
    Gibts davon noch mehr?

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