Ultimate Audio Interface Guide

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Hallo liebe Freunde des Recordings und der Musikproduktion,

da ich nun schon häufiger danach gefragt worden bin, hier ein Update zu meinem früheren Guide "Audio Interfaces - Wie funktioniert es und was brauche ich?". Ziel dieses neuen Guides soll es sein etwas tiefer in die Materie einzusteigen und wenn man so will ein Kompendium zu bilden, durch das sowohl Einsteiger als auch erfahrenere Interfacebesitzer mehr über die Funktionsweise, Anwendungstheorie und Ausstattungsmöglichkeiten von Audio Interfaces lernen können. Dazu werde ich sowohl schnöde Tabellen und Diagramme als auch (hoffentlich) locker lesbare Texte zur Illustration verwenden. Ich habe mit der Zeit gelernt, informative und sauber formulierte Texte schätzen zu wissen. Demnach kann es sein, dass dem einem oder anderen der Text trotz meiner Bemühungen etwas trocken vorkommt. Für den Fall hoffe ich die Zeit zu haben, noch eine FAQ schreiben zu können, in der sich das Wissen dieses Guides komprimiert und undetailliert abrufen lässt.

Ein kurzes Statement zu der (nicht mehr existenten) Audio-Interfaces Marktübersicht. Dieser Post wurde von einem Moderator ohne mein Wissen / Zutun entfernt - und womit? mit Recht! (wie ich finde). Nicht nur habe ich mit dem Post mein Ziel NICHT erfüllen können, die verschiedenen Preissegmente für Interfaces durch einen populären Vertreter jedes Segments gegenüber zustellen, sondern war der Thread auch durch mangelhafte Nachforschung unfairer Weise Käufer-polarisierend, so dass ich u.a. auch schon Anfragen erhielt, Interface XY zu der Liste hinzuzufügen. Ich trauere dem Post - auch wenn er sich großer Beliebtheit erfreut hat - nicht hinterher und hoffe auch, dass es etwas Vergleichbares nicht wieder geben wird.

Dann wollen wir mal loslegen!

1. Was ist ein Audio Interface?
In der Regel (und im Zuge dieses Guides insbesondere) verstehen wir unter einem Audio Interface ein Gerät, welches sich an einen Computer und heutzutage auch Tablets und sogar Smartphones anschließen lässt um Ton aufzunehmen und/oder auszugeben. Natürlich bestätigt auch hier die Ausnahme die Regel, so findet man auch Audio-Interfaces in Mischpulten, die man für sich nicht als Computer (oder eines der anderen genannten Geräte) zählen würde. Schaut man genauer hin, ist ein Audio Interface genau das, was der englische Name beschreibt: Eine Schnittstelle (Interface) zur Welt des Tons (Audio), welche gerade in Studios und in Konzerthallen vielfältige Formen annehmen kann.

Der geneigte Einsteiger mag sich jetzt denken: "Toll, so was hab ich schon in meinem PC! Nennt sich Soundkarte!". Das ist zwar Grundlegend richtig - auch eine konventionelle Computersoundkarte ist ein Audio Interface - jedoch sind deren Anschlüsse (meist die so gut wie jedem bekannte 3,5mm Klinke oder vielleicht sogar TOSLINK) für Medienkonsumenten ausgelegt und nicht für solche, die gesagte Medien produzieren möchten. Die Industrie hat in eigentlich allen technischen Bereichen den grandiosen Einfall gehabt, unterschiedliche Anwendungsfälle durch an den Anwendungsfall angepasste Datenformate und dazugehörige Anschlussformate ("Stecker" und "Buchsen") zu trennen. Daher ist es auch nicht weiter verwunderlich, dass, wenn man einem normalen Medienkonsumenten einen Studioüblichen XLR Stecker zeigt, dieser einem nur einen fragenden Blick zurückwerfen kann. Eine PC Soundkarte ist demnach für den Konsumenten ausgelegt: sie ist günstig und bietet eben das, was man als Konsument braucht, vorzugsweise Audio Wiedergabe und Aufnahme eines Handelsüblichen Headset ohne große Spielereien und Komplikationen. Dies steht im krassen Widerspruch zum Audioproduzenten, der hochqualitative Aufnahmen anfertigen möchte und dazu auch die passenden Anschlüsse braucht, an die er den Rest seiner Studiotechnik anschließen kann. Dafür ist der Audioproduzent auch bereit, einen deutlich höheren Preis zu zahlen. Es gibt zwar auch Soundkarten im Preisnievau günstiger bis mittelständiger Interfaces, jedoch ist der Konsument mehr an der Wiedergabe als an der Aufnahme interessiert, weshalb der Kostenpunkt bei der Soundkarte bei der Audioausgabe liegt und bei dem Studio Audio Interface eher bei der Audioaufnahme.
Anders als bei PC Soundkarten, die mehr oder weniger alle das gleiche können, nur eben schlecht oder nicht so schlecht, liegt bei Wahl eines Audio Interfaces ein erhebliches Augenmerk auf dem Feature-Umfang des Geräts. Wer sich also ein Interface kaufen möchte, muss sich erst mal klar werden, was er eigentlich damit machen möchte.

2. Was kann ein Audio Interface?
Wir wenden uns also nun Fragen der Art zu "Ich möchte meine Gitarre aufnehmen, was muss mein Interface dazu können?". Anstatt alle Permutationen dieser Frage einzeln zu beantworten, wollen wir uns die grundlegenden Funktionen eines Audio-Interfaces ansehen und beschreiben, in welchen Ausführungen diese kommen können.

Die Hauptfunktionen eines Audio-Interfaces lassen sich beschreiben als: Audioaufnahme, Audioausgabe und Anschlussmöglichkeiten an den "Host" - das Computerartige Gerät, das wir um die Schnittstelle zur Welt des Tons erweitern wollen.

2.1 Audioaufnahme
Die Aufnahme eines analogen Audiosignals ist die primäre und häufigste Aufgabe eines Audio-Interfaces. Doch analoges Audio ist nicht gleich analoges Audio... Tatsächlich mag sich der eine oder andere Fragen "was ist überhaupt ein analoges Audio dingens.. Signal..?". Diese Frage lässt sich zwar Mathematisch schnell beantworten, dies dürfte jedoch den wenigsten mit dieser Frage wirklich helfen. Praxisorientierter lässt sich sagen, analog ist die Form des Tons, wie er aus der Gitarre oder dem Mikrofon oder dem Synthesizer kommt - auch hier bestätigt die Ausnahme die Regel. Wir machen demnach eine Unterscheidung nach der aufzunehmenden Audioquelle:

- Mikrophon
Das tolle an Mikrophonen ist wohl, dass wir damit alles aufnehmen können, was wir auch so als Mensch hören können (und noch viel mehr!). Das Problem ist, dass sich unser Gehör dynamisch an das, was es gerade hört anpasst, was das Mikrophon (noch) nicht kann. Aber das ist ein anderes Thema. Entsprechend werden Mikrophone zur Aufnahme von Gesang, Akustischen Gitarren, Schlagzeugen und weiteren klassischen Instrumenten verwendet. Das Funktionsprinzip ist dabei (trotz vieler interessanter Ausführungen) immer das gleiche: Die Schallwelle regt eine Membran ähnlich unserem Trommelfell im Ohr zum schwingen an. Selbige Schwingung wird dann durch physikalische Effekte in ein äquivalente elektrische Spannung gewandelt und über den Anschluss ausgeben.

Jetzt wird es leider etwas technischer, jedoch ist es wichtig zu verstehen, wie verschiedene Arten von Mikrophonen funktionieren, um zu verstehen, warum Audio Interfaces etwas namens "Phantomspeisung" besitzen und wann man diese braucht.
Wir unterscheiden zunächst zwei Hauptgruppen von Mikrophonen, welche je einen unterschiedlichen physikalischen Effekt benutzen, um Luftdruck, aka. Ton in eine Spannung umzusetzen: Dynamische Mikrophone, z.B. das klassische Shure SM58 oder Bändchenmikrophone machen sich das Faradaysche Induktionsgesetz zu nutze um mit einer mit der Membran verbundenen Spule und einem Magneten im Mikrophon eine Spannung zu erzeugen. Beide Enden der Spule gehen als symmetrisches Signal auf das XLR-Kabel. Bei dieser Methode hat man von Natur aus eine "moderate" Ausgangsimpedanz und kann ohne größere Nebenwirkungen ein paar Meter Kabel durchgehen. Kondensator Mikrophone nutzen die Membran als eine Seite eines geladenen Kondensators, und nutzen die resultierenden Kapazitätsschwankungen dieses Aufbaus aus um eine Spannung zu erzeugen. Dazu muss der Kondensator jedoch erst einmal elektrisch geladen werden, dazu gibt es die Phantomspeisung (meist 48V) welche über das Mikrophonkabel direkt vom Audio Interface oder Mischpult oder was auch immer direkt an das Mikrophon geliefert wird. Anders als diese Spulen-Konstruktion beim dynamischen Mikrophon ist dieser Aufbau von Natur aus sehr hochohmig, weshalb stets von einem im Mikrophon integrierten Mikrophonverstärker (NICHT VOR Verstärker) eine Impedanzwandlung ohne Spannungsverstärkung durchgeführt wird, um die Ausgangsimpedanz in etwa der des dynamischen Mikrophons anzupassen und das Signal symmetrisch zu machen. Durch diese Impedanzwandlung bekommt das Signal deutlich mehr Energie (die durch den Mikrophonverstärker aus der Phantomspeisung dem Signal zugeführt wird, Energieerhaltungssatz und so..) und kann auch längere Kabelstrecken problemlos überwinden.

Kommt das Signal (aus welchem Mikrophon auch immer) dann im Audio Interface an, ist es eher uninteressant, wie viel Energie das Signal tatsächlich hat, sondern nur die Spannung ist ausschlaggebend. Die ist mit Werten von teilweise gut unter einem Volt weit zu gering um vom Analog-Digital-Wandel in ein digitales Signal umgesetzt werden zu können. Daher wird das Mikrophon Signal im Audio Interface von einem direkt am Mikrophon-Eingang sitzendem MikrophonVORverstärker zunächst auf ungefähr Studio-Line Level angehoben. Mit dieser Verstärkung geht immer auch eine gewollte oder nicht gewollte Klangfärbung einher. Die meisten Interfacehersteller setzen auf eine möglichst saubere Verstärkung, jedoch gibt es auch separat erhältliche Röhrenvorverstärker, welche absichtlich das Spektrum verändern, um den Sound "wärmer" klingen zu lassen.

- E-Gitarre / E-Bass
E-Gitarren erzeugen das elektrische Tonsignal auf andere Weise wie ein Mikrophon (auch wenn auch hier Spulen und Magenete im Spiel sind) und können je nach Pickup unterschiedlich laut sein. Ich möchte nicht weiter auf die Funktionsweise eingehen, sondern lediglich darauf aufmerksam machen, dass für gute Gitarrenaufnahmen ein Hi-Z (hochohmiger) Eingang benötigt wird, welcher gerne auch Instrumenteneingang genannt wird. Wir reden hier davon, die Gitarre direkt und ohne Verstärker an das Interface anzuschließen (um ggf. den Verstärker am PC zu simulieren). chris_kah hat hier sehr schön erklärt, warum ein Hi-Z Eingang essentiell ist für eine gute Gitarrenaufnahme.

- E-Gitarren Verstärker oder andere Verstärker
Dieser Punkt ist sehr sehr wichtig! Versucht NIE den Boxenausgang eures 10/25/50/100/200/500/1000W Gitarrenverstärkers (oder irgendeines Verstärkers) direkt an ein Audio-Interface anzuschließen! Ich kann euch versprechen, dass ihr damit in 99% der Fälle den Eingang, wenn nicht das gesamte Interface zerbrutzelt! Das liegt ganz einfach daran, dass Boxen sehr sehr viel Energie brauchen, um zu schwingen und eben lauten Ton zu erzeugen (irgendwo muss die Energie ja her kommen). Tausende mal mehr als das, was man für gewöhnlich aus einem Mikrophon, Gitarre oder sonstiger Tonquelle bekommt. Interfaces sind schlicht nicht auf so etwas ausgelegt.
"Aber wie kann ich denn jetzt den geilen Sound meines Röhrenamps aufnehmen??" höre ich euch fragen. Nun, da habt ihr mehrere Möglichkeiten. Die erste und einfachste Möglichkeit: euer Verstärker hat einen speziell dafür ausgelegten Ausgang, den ihr an einen Line-Eingang eures Interfaces anschließen könnt (zu Line später mehr). Dieser Ausgang greift den Ton meist zwischen Vorverstärker und Endstufe des Amps ab und emuliert ggf. einen Boxensound drauf (z.B. JVM205H). Das heißt jedoch natürlich, dass ihr Endstufe und Box, welche auch Klangfärbend wirken, in der Aufnahme nicht hören werdet. Möchte man Verstärkersound satt haben, benötigt man ein Mikrophon, welches vor der Box positioniert wird, um den Sound aufzunehmen. Ich habe Leute sagen hören, das wirke irgendwie unprofessionell, ist jedoch das professionellste, was man tun kann. Richtige Toningenieure arbeiten noch mit verschiedenen Mikrophonen, um die richtige Klangfarbe zu erhalten. Möchte man unbedingt das Tonsignal aus der Endstufe haben, gibt es auch hierfür spezielle Technik, die die überschüssige Energie aus dem Signal nimmt, damit man das Signal wieder an ein Audio-Interface verfüttern kann.

- Line Signale von Consumer Gear, Studio Gear und Schallplattenspielern
Line Signale bezeichnen analoge Audiosignale, welche eine genormte "Lautstärke" haben. Leider ist es so, dass Line auch nicht immer gleich Line ist. Die meiste Audiotechnik für Konsumenten versteht unter Line-Pegel eine andere Lautstärke als Studiotechnik. Dieser Unterschied ist jedoch "kompensierbar", weshalb eine Art von Line-Eingang am Interface genügt. Line Eingänge werden z.B. benötigt, wenn man einen eigenen tollen Röhren Mikrophon-Vorverstäker hat, den man Verwenden möchte. Dieser Verstärkt das Mikrophonsignal auf Line Pegel, so dass es von dem Analog/Digital-Wandler des Audio Interfaces gemessen und somit aufgenommen werden kann. Plattenspieler benötigen Teilweise separate Vorverstärker, welche man dann ebenfalls an den Line-Eingang anschließen kann, andere haben einen Vorverstärker integriert. Viel mehr gibts dazu eigentlich auch nicht zu sagen.

- Digitale Audiosignale von Studio Gear
Häufig sieht man Interfaces, die laut Beschreibung deutlich mehr Kanäle aufnehmen können, als sie Klinke- oder XLR-Buchsen haben. Solche Interfaces haben dann meist eine (häufig optische) ADAT oder AES/EBU oder S/PDIF Schnittstelle, an die man externe Analog/Digital-Wandler (mit oder ohne Mikrophon-Vorverstärker) anschließen kann. Das mag dem einen oder anderen heuchlerisch Vorkommen, aber die Anzahl Kanäle wird nun einmal bei einem Interface dadurch bestimmt, wie viele Kanäle es gleichzeitig an den PC übertragen kann, und nicht wie viele individuell nutzbare Eingänge es hat.

- MIDI
Auch klassisches MIDI Equipment gibt es heutzutage noch. Wer MIDI braucht, sollte daher darauf achten, dass das Interface ein MIDI Ein-/Ausgang hat. Ende :p


2.2 Audioausgabe

Quasi genau so wichtig wie die Aufnahme ist bei einem Audio Interface die Möglichkeit, Audio Signale auszugeben. Zum Glück gibt es bei der Ausgabe nicht so viele Formate um die man sich kümmern muss, deswegen lässt sich dieses Thema vergleichsweise schnell abhandeln. Nichts desto trotz gibt es auch hier einige Punkte, die man bei der Auswahl eines Interfaces berücksichtigen sollte. Zunächst muss einem dazu klar werden, welche Arten von Boxen / Kopfhörern etc. für ein Audio Interface geeignet sind. So werdet ihr mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit kein Audio Interface finden, an dass ihr eure Wohnzimmer Hifi-Boxen hängen könnt, um euren angestaubten Yamaha Verstärker zu ersetzen. Audio Interfaces sind keine Verstärkerendstufen. Stattdessen hat sich im Studiobereich das Modell von aktiven Boxen etabliert, d.h. die Boxen besitzen jeweils in dem Gehäuse einen (hoffentlich) für genau diese Box ausgelegten Verstärker, und benötigen daher im Gegensatz zu Wohnzimmerboxen einen eigenen Stromanschluss. Das Audiosignal wird meist über 6,3mm Stereo Klinke oder XLR (zu den verschiedenen Steckerformaten später mehr) auf Studio Line Pegel (siehe oben) an die Boxen übertragen. Meist ist dafür für jeden Kanal (bei Stereo also Links und Rechts) ein Ausgang am Interface vorgesehen. Diese Anschlüsse sind symmetrisch und die Monitore müssen dementsprechend für symmetrische Eingangssignale ausgelegt sein (eigentlich alle Monitore sind das). Wenn man jedoch umbedingt einen HiFi-Verstärker anschließen möchte (auch dafür kann es gute Gründe geben) findet man an Audio Interfaces gelegentlich auch True-Stereo Ausgänge in Form von 6,3mm Stereo Klinge, 2x 6,3mm Mono Klinke oder Cinch (nicht verwechseln mit S/PDIF Cinch!).
Typischerweise findet man Interfaces mit zwischen 2 und 12 Line Ausgängen. Jetzt mag man sich fragen, wozu man so viele Ausgänge braucht. Nicht nur Boxen werden an diese Ausgänge angeschlossen sondern quasi sämtliches analoges Studio Gear wird mit analogen Audio Signalen auf Line Pegel versorgt. Dies umfasst besonders Profi-Geräte wie Analoge Summierer, Gater, Filter und Equalizer und so weiter und so fort. Man sollte an dieser Stelle vielleicht sagen, dass wenn man einfach fürs Mastering mehrere Boxenpaare an einem Interface haben möchte, tun es häufig auch Monitor Controller.
Der letzte und vielleicht wichtigste Grund, passende Audioausgänge zu haben ist der des Monitorings. Fast alle Musiker und Sänger tragen bei der Aufnahme Kopfhörer, auf denen Sie sich und den Rest der Musik hören können. Audio Interfaces haben dafür eigentlich immer mindestens einen Kopfhörerausgang, welcher per-se nicht kompatibel mit den früher genannten Line Ausgängen ist und Stereo-Sound aus einem Anschluss ausgibt. Häufig fällt im Zusammenhang mit dem Kopfhörerausgang das Wort Direct Monitoring. Dies bedeutet, dass die Stimme des Sängers direkt nach der Aufnahme im Interface wieder auf die Kopfhörer gelegt wird, ohne durch den Computer wandern zu müssen. Dies hält die Latenz (Zeitdifferenz zwischen Singen des Tons bis man ihn auf den Kopfhörern hört) gering. Hohe Latenzen sind unangenehm für Musiker und können sie aus dem Takt bringen.

2.3 Anschluss an den Computer

Zu guter Letzt muss das aufgenommene Tonsignal ja irgendwie in den Computer, um dort von einer Software aufgenommen und in einer Audiodatei gespeichert zu werden, das ist ja schließlich der Sinn des ganzen. Auch muss der Ton, den wir am PC wiedergeben auf unsere Studioboxen gelangen. Dies geschieht über die Computerschnittstelle des Audio Interfaces. Das sind z.B. USB, Firewire, Thunderbolt und co. . Auch wenn einem der Zusammenhang nicht sofort klar sein mag, besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der gewählten Computerschnittstelle und der bestmöglichen Audioqualität die wir erreichen können und der Anzahl Audioquellen die wir gleichzeitig aufnehmen können (wenn wir z.B. eine Band beim Jam aufnehmen). Da ich die beiden Themen jedoch nicht zu sehr vermischen möchte, sei hier lediglich gesagt, dass die maximale Datenrate des Anschlusses der Kennwert ist, der hierfür relevant ist.

Im folgenden wird häufiger das Wort "Treiber" fallen. Der Treiber ist ein spezielles Stück Software, welches die Kommunikation zwischen Computer und Audio Interface regelt, ähnlich einer Sprache. Stabile Treiber sind eine wichtige Voraussetzungen für gute Aufnahmen und einen guten Workflow und schon so manche Firma hat sich durch Treiber einen Namen gemacht oder seinen Namen ruiniert.

- USB 1.x
Hier werde ich nicht viel zu sagen. USB 1.x ist veraltet und den Anforderungen moderner Audio Interfaces nicht mehr gewachsen. Kauft kein Interface mit USB 1.0. Der Vollständigkeit halber: Die Datenrate von USB 1.0 beträgt 1.5Mbit/s oder 12Mbit/s

- USB 2.0
Auch wenn USB 3.0 bereits etabliert ist, gibt es noch viele gute Geräte mit USB 2.0 Schnittstelle auf dem Markt und manche Hersteller setzen selbst bei Neuentwicklungen noch auf den lange Zeit erfolgreichen USB Standard. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: So gut wie jeder PC (und über On-The-Go Adapter auch Tablets und Smartphones) hat einen USB 2.0 Anschluss und dank seiner Verbreitung haben viele Entwickler wertvolle Erfahrungen sammeln können um gute und stabile Treiber schreiben. Treiber sind jedoch auch die größte Schwäche von USB, denn kein anderer Anschluss hat - bedingt durch die Vielfalt an Geräten, die man per USB anschließen kann - so viel Verzweiflung bei Audio Interface Besitzern verursacht wie USB. Es empfiehlt sich also auf den Ruf des Herstellers in Sachen USB Treiber zu achten: RME glänzt durch Treiber die nie Probleme machen, andere Firmen, besonders im unteren Preissegment haben häufig mit USB zu kämpfen. Das gute: Wie Native Instruments gezeigt hat, kann man diese Fehler auch Jahre nach Produktvorstellung noch korrigieren.

Kleinere Interfaces können ihren Strombedarf allein durch den USB Anschluss decken, bei teureren / größeren Interfaces findet man hingegen schnell einen separaten Stromanschluss. Jede USB 2.0 Schnittstelle unterstützt Datenraten von mindestens bis zu 12 Mbit/s, häufig von bis zu 480 Mbit/s. Da sich jedoch ggf. mehrere Geräte diese Datenrate teilen und neben den Audio Daten noch andere Daten übertragen werden (sogenannter Overhead), fällt die tatsächliche Datenrate etwas geringer aus.

- USB 3.x
Wenn auch schon verbreitet ist USB 3.0 immer noch nicht an allen Computern anzutreffen. Sollte der eigene PC also keinen USB 3.0 Port haben, fällt dieser also logischerweise raus. Vor- und Nachteile sind ähnlich wie bei USB2.0, nur unterstützt USB3.0 Datenraten von bis zu 5000 Mbit/s und leidet unter Kindheitsfehlern und hinkt daher USB 2.0 in Sachen Stabilität etwas nach. Auch können USB3.0 Anschlüsse mehr Strom liefern, was Vorteilhaft ist, wenn man dem Audio Interface keine eigene Stromversorgung gönnen möchte.
USB 3.1 sei hier nur Vollständigkeitshalber erwähnt, da es quasi gerade erst herausgekommen ist. Gleich wie USB 3.0, nur dass Datenraten von bis zu 10000 Mbit/s möglich sind... und man den Stecker nicht mehr falsch herum rein stecken kann :D

Cable USB [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], by Mariofergo (Own work), from Wikimedia Commons


- Firewire
Der ewige Konkurrent zu USB. Litt Firewire zwar nicht so unter Treiberproblemen wie USB - vermutlich auch deshalb, weil man meist nur ein Firewire Gerät am PC hängen hat - konnte sich Firewire bei normalen Anwendern nie richtig durchsetzen und ist nur noch an wenigen PCs zu finden. Nichts desto trotz eine gute Wahl für Interfaces, sollte ein Anschluss vorhanden sein, oder sollte man Willig sein, einen per PCI(e) Karte nachzurüsten. Die Standards sind spezifiziert nach Firewire 400, 800 und anderen. Die Zahl gibt dabei die angestrebte maximale Übertragungsrate an. Firewire 400 z.B. also 400Mbit/s.

FireWire stekker [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], by Einde at nl.wikipedia, from Wikimedia Commons


- Thunderbolt
In gewisser Weise Apples Nachfolger für Firewire auch wenn der Standard von Intel entwickelt wird. Bei Geräten aus dem Apfelwald häufig anzutreffen ist dieser Anschluss bei (Windows) PCs noch nicht ganz so verbreitet. Die Datenraten muten utopisch an: 10000 Mbit/s bei Thunderbolt 1, 20000 Mbit/s bei TB2 und gar 40000 bei TB3 (noch nicht fertig). Über Treiberstabilität lässt sich noch nicht viel sagen, da der Standard neu ist und Treiber auf Apple Geräten ohnehin meist stabiler sind als bei Windows, auch wenn Microsoft da in den letzten Jahren sehr gut aufgeholt hat.

Thunderbolt-Connector [CC0], by Heavysilence (Own work), from Wikimedia Commons


- PCI und PCIe
PCI ist in vielerlei Hinsicht eine spezielle Wahl für Audio-Interfaces. Denn anders als die anderen genannten Standards ist PCI ein PC interner Anschluss, d.h. ihr benötigt schonmal einen Desktop PC. PCI mag man kennen, wenn man schonmal einen konventionelle PC Soundkarte verbaut hat. Das sind einfach Platinenslots auf dem Mainboard des PCs, dessen Anschlüsse über die Rückseite hinausgeführt werden. Und da liegt auch schon die Krux des ganzen. Da der Platz für die Anschlüsse einer PCI Karte stark begrenzt ist, ist eigentlich die einzige wirkliche Option, die Ein und Ausgänge des Audio Interfaces über ein sogenanntes Breakout-Kabel oder Breakout-Box zu legen. Hier mal ein Beispiel, wie das aussehen kann: Link. Ist also im Grunde kein Problem und kann bei Studios sogar gewünscht sein. Sämtliche Drehregler etc. verschwinden dann natürlich und müssen über Software auf dem PC eingestellt werden. PCI ist ein wahrer Monolith an Performance und Stabilität der kaum Wünsche offen lässt. Da jedoch die Portabilität bei PCI Audio Interfaces gegen Null geht, ist der Markt auf hoch spezialisierte oder hoch performante und dementsprechend teure Systeme limitiert.

Ich kann niemanden mehr empfehlen, ein reines PCI Interface zu kaufen, da PCI zunehmend komplett von PCI express (PCIe) abgelöst wird und spätestens der nächste PC / das nächste Mainboard keinen PCI Slot mehr haben wird. Auch ist die Datenrate mit 133Mbit/s bis 533Mbit/s etwas begrenzt.

PCIe ist dementsprechend die Wahl, wenn man etwas PC internes sucht. PCIe unterstützt Datenraten von mindestens 2000 Mbit/s bis hin zu unfassbaren 15000 Mbit/s


So damit hätten den möglichen Funktionsumfang eines Audio Interfaces abgedeckt. Doch es gibt noch weitere wichtige Kennwerte, die eine wichtige Rolle bei der Auswahl eines Interfaces spielen. Auf diese werde ich in dem nächstem Kapitel zur Theorie der Audioverarbeitung kommen. Auch haben ich noch kein Wort darüber verloren, welche Form die Ein und Ausgänge des Interfaces annehmen können. Darauf komme ich in dem Kapitel "Audio und Steckerformate" zu sprechen. Also kurz einen Kaffee holen und weiter gehts!

3. Theorie der Audioverarbeitung
Audio Processing beschreibt den Prozess, Audio Information zu analysieren, generieren, umzusetzen... halt Audio zu verarbeiten. Wer an dieser Stelle am liebsten gar nicht weiter lesen möchte, weil ihn Theorie eigentlich noch nie interessiert hat - dem rate ich das Kapitel zumindest doch zu überfliegen. Denn auch wenn man schon so in etwa weiß, dass 96kHz besser sind als 48kHz, wird man sich später doch über das eine oder andere Phänomen wundern, welches man sich mit etwas Verständnis über dieses Thema gut selber erklären kann.

3.1 Analog/Digital und Digital/Analog Wandlung
Sollte man den Unterschied zwischen Analog und Digital nicht kennen, rate ich jetzt schnellsten auf Wikipedia zu gehen und etwas Wissen über dieses Thema nachzuholen. Als Grundlage sei gesagt, dass wir unter einem analogen Audio Signal eine zeit- und werte-kontinuierliches Signal verstehen, also z.B. eine Spannung oder aber auch Licht, das wir theoretisch zu jedem Zeitpunkt, also z.B. Zeitpunkt x und Zeitpunkt x + 1 Picosekunde (ein Milliardstel einer Sekunde), messen können und zwei unterschiedliche Werte erhalten werden, z.b. 1.500000V und 1.500001V. Bei digitalen Signalen sind wir zeit- und werte-diskret, also genau das "Gegenteil" von analog: Wir können nur zu festen Zeitpunkten, z.b. nur jede Millisekunde messen und die gemessenen Werte können nur Werte annehmen wie 1.0V, 1.1V aber nichts dazwischen, also z.B. nicht 1.15V. Klingt jetzt alles schön und gut, aber was heißt das, und was ist wo? Sehr allgemein ausgedrückt würde man wohl damit weg kommen zu sagen, das alles was mit Computern zu tun hat Digital ist und alles anderes Analog.

Es ist also eine klare Grenze vorhanden zwischen Analog und Digital. Und damit sind wir schon wieder beim Audio-Interface angekommen, denn genau das bildet die Grenze zwischen der digitalen Computerwelt und der analogen Mikrophon / Gitarren / Boxen ... Welt. Denken wir also zunächst über den Fall nach, bei dem wir ein analoges Mikrophon-Signal mit dem PC aufnehmen wollen. Dazu muss das Audio-Interface das analoge Signal in ein digitales wandeln (man sagt auch umsetzen). Wenn man ein bisschen darüber nachdenkt, sollte schnell klar werden, dass dabei Information verloren gehen MUSS. Schließlich können wir bei bei dem digitalen Signal weder den Wert des Signals zwischen den beiden Messzeitpunkten darstellen, noch den Wert bis auf alle Nachkommastellen genau angeben (Ginge auch gar nicht, den so viel Information wie in einem analogen Signal vorhanden ist, passt nicht auf alle Festplatten dieser Welt! Sie ist schier unendlich.)

Wir müssen also quantifizieren wie gut unser Interface das analoge Signal misst. Dafür sind zwei Kennwerte entscheidend. Die Samplerate, welche beschreibt, wie viele Messungen des analogen Signals das Interface pro Sekunde macht und die Samplegröße, welche beschreibt wie genau diese Messung ist. Die üblichen Sampleraten bei Audio-Interfaces sind 44.1kHz, 48kHz, 96kHz und 192kHz. Ein Kilohertz (kHz) entspricht 1000 Messungen pro Sekunde. Höhere Werte gibt es durchaus auch noch, sind jedoch selten und es ist fragwürdig, wie stark man den Mehrwert an Messungen noch "hört". Höchste Relevanz hat in diesem Zusammenhang auch das Shannon'sche-Abtasttheorem (richtig, Shannon, nicht nur Nyquist). Ohne auf die mathematischen Details einzugehen besagt dieses Theorem, dass ein digitales Signal maximal Frequenzen bis zur Hälfte der Abtastfrequenz enthalten kann, alles andere zerfällt in Zweideutigkeit. Wir wissen, dass das menschliche Gehör in seinen jungen Jahren bis zu 22kHz Töne hören kann. Nehmen wir das x2 kommen wir auf, oh Wunder 44kHz, (fast) die Abtastrate mit der alle Audio CDs laufen. Apropos CDs: Deren standardisierte Samplegröße Beträgt 16bit. Die meisten Interfaces, die man heute kaufen kann, unterstützen Samplegrößen von 16 oder 24 bit. Mehr heißt auch hier besser, jedoch ist wieder fraglich in wie fern es Sinn macht, mehr Daten aufzunehmen, wenn man den Unterschied eh quasi nicht hören kann. Wenn man anständige Aufnahmen machen möchte, sollte man meiner Meinung nach mindestens auf ein Interface setzen, welches 48kHz / 24bit Aufnahmen machen kann. Fun Fact: wenn ihr bei der Audio-Wiedergabe Knackser hört, ist das häufig ein Artefakt von falsche Sampleraten anpassen. Z.b. wenn das Mp3 File das ihr abspielt 44.1kHz Samplerate hat, das Interface oder die Soundkarte jedoch auf 48kHz eingestellt ist. Oder anders herum.

Samplerate und Samplegröße sind jedoch noch für etwas ganz anderes interessant: Erinnert ihr euch, wie ich zu jeder Anschlussart eine Datenrate angegeben habe? Die kommt jetzt ins Spiel. Manchen wir mal ein ganz konkretes Beispiel. Wir nehmen ein Schlagzeug und ein Piano gleichzeitig auf. Dafür brauchen wir nicht weniger als 14 Mikrophone um ein optimales Klangbild zu erhalten. Rechnen wir doch mal auf, was da an Audio Daten so zusammen kommt, wenn wir mit 48kHz und 24bit aufnehmen. Einfache Mathematik besagt: 24 bit * 48000/s * 14 = 16128000 bit/s = 16,280Mbit/s... whupps.. mit USB 1.x oder USB2.0 ohne Fullspeed wären wir hier schon angeschmiert. 14 Mikrophone mag jetzt viel klingen, wenn man jedoch davon ausgeht, dass die tatsächliche Datenrate von USB geringer ausfällt als angegeben (weil z.B. noch andere Geräte am selben Controller hängen) und man vielleicht noch Boxen dran hat, die ja auch bedient werden müssen, ist man schon mit 8 Mikrophonen bedient. Nehmen wir mit 192kHz auf, ist dann schon bei 2-3 Mikrophonen Schluss. Ärgerlich. Gut, dass neuere Standards bei USB und co. mit höheren Datenraten das Problem für uns lösen.


3.2 Vorverstärker
Wie bereits in Kapitel 2.1 erwähnt, haben Audio Interfaces an gewissen Eingängen Vorverstärker verbaut, um ein leises Signal, wie z.b. das von einem Mikrophon auf die genormte Lautstärke eines Line Pegels zu Verstärken, damit es von dem Analog/Digital-Wandler des Audio-Interfaces ordentlich gemessen werden kann. Hier möchte ich nun etwas mehr über Vorverstärker und ihre Eigenschaften eingehen. Normalerweise wünscht man sich Vorverstärker, die das leise Signal lauter machen, ohne es zu verzerren. Wir sprechen von linearer Verstärkung. Deswegen verstehen wir unter "guten" Vorverstärkern auch welche, die Signale besonders linear verstärken, also keine neuen Geräusche hinzufügen, die vorher nicht da waren. Entsprechend kann man für besonders gute Vorverstärker auch ein gutes Stückchen mehr Geld auf den Tisch legen als für schlechte oder gewöhnliche. Auch hier muss man wieder selber entscheiden, ob man wirklich glaub einen Unterschied zu hören, wenn die Beinchen des Vorverstäker-Bausteins mit gesegnetem Gold ummantelt sind.
Jedoch haben uns schon Gitarrenverstärker gezeigt, dass guter Sound nichts mit linearer Verstärkung zu tun hat... häufig im Gegenteil. Deswegen gibt es auch durchaus Röhrenbasierte Mikrophon-Vorverstärker, welche der Stimme einen warmen Sound geben sollen. Die Klangfärbung spielt hier also auch eine beachtenswerte Rolle.



3.3 Balanced / Unbalanced oder. Symmetrisch und Unsymmetrisch
Diese Worte beschreiben Methoden zur Übertragung von Signalen. Für Musiker bedeutet dies meistens, was für ein Kabel sie nehmen müssen, um zwei Geräte miteinander zu verbinden. Als Beispiel für die unsymmetrische Übertragung nehmen wir uns wieder das Beispiel der E-Gitarre her. Jeder weiß, dass man ein Mono Klinken Kabel nimmt um E-Gitarre und Verstärker zu verbinden. Das Kabel besteht aus Schirmung, welche (hoffentlich) auf Erde liegt und Innenleiter, welcher das Tonsignal trägt. Was nun passiert, wenn bei schlecht geschirmten Kabeln eine Elektromagnetische Störquelle dazu kommt, weiß jeder der mal ein Handy neben seinen PC Boxen liegen hatte. Richtig, es werden laute und hässliche Störgeräusche in das Kabel eingekoppelt. Das man dieses Problem jedoch durch ein paar Vorkehrungen gut in den Griff bekommt, kann man leicht daran erkennen, das man heute immer noch unsymmetrische Gitarrenkabel nimmt, obwohl es längst alternativen gäbe. Das liegt zum einen daran, dass das Gitarrensignal schon vergleichsweise laut ist, und Störungen meist sehr leise sind und daher kaum wahrnehmbar sind.

Jetzt denken wir wieder an das Mikrophon zurück. Was wird wohl passieren, wenn wir das leise Mikrophon Signal über ein unsymmetrisches Kabel übertragen und dort ebenfalls leise Störungen eingekoppelt werden, die dann zusammen mit dem Mikrophon Signal am Vorverstärker landen. Richtig: Die Störungen werden ebenfalls verstärkt und sind deutlich zu hören!
Deshalb verwenden Mikrophone auch eigentlich immer symmetrische Kabel für die Übertragung. Dort haben wir neben der Schirmung zwei Innenleiter, die das Signal jeweils 180° Phasenverschoben übertragen (was hier einer Negierung entspricht). Wenn wir diese beiden Signale aufaddieren kommt also immer 0 dabei heraus. Was passiert also, wenn jetzt eine Störung eingekoppelt wird? Zunächst: da die beiden Innenleiter sehr nah beieinander liegen, wird quasi immer in beide das gleiche von außen eingekoppelt. Die Störung kann aber nicht die Negierung berücksichtigen. Würden wir also bei einem ungestörten Signal +5V und -5V messen, und dieses dann mit einer Störquelle von einfach gesprochen 1V stören, würden wir messen 6V und -4V. Die Summe ist nicht mehr 0 und die Störung ist genau die Summe durch Zwei. Somit kann der Empfänger die Störung rausrechnen und nur das echte Signal bleibt über. Toll oder?

Daher wundert es auch nicht weiter, wenn die Anschlüsse für unsere Studio Monitore jeweils eine Stereo-Klinke Buchse für Links und Rechts haben. Statt Stereo übertragen wir hier ein symmetrisches Signal über jedes Kabel.


4. Stecker- und Audioformate
Wir haben nun schon viel über das geredet, was in ein Audio-Interface rein oder raus geht, sind dabei jedoch noch nicht weiter auf die verschiedenen Stecker und Buchsen eingegangen, die normalerweise dafür genutzt werden. Da es nicht für jeden Eingang DEN einzig wahren Standard gibt, möchte ich in diesem Kapitel die verschiedenen Typen an Steckern / Buchsen auflisten die es gibt, deren vor und Nachteile erläutern und dann darauf eingehen, welche Stecker / Buchsen wofür benutzt werden und welche man adaptieren kann und welche man nicht adaptieren sollte.


- Cinch / RCA
Ist ein auch oder gerade im Consumer-Bereich weit verbreiteter Standardstecker und werden meist bei analogen Signalen auf Line-Pegel verwendet (Ob Studio-Line oder Consumer-Line wird durch die angeschlossenen Geräte bestimmt!). Allerdings ist der Stecker aufgrund seiner einfachen Struktur nur in der Lage unsymmetrische Signale zu übertragen. Entsprechend wird ein Stecker pro Audio Kanal benötigt. Man sollte nicht versuchen symmetrische Signale über Cinch zu übertragen, da dort die Längengleichheit der beiden Innenleiter nicht gewährleistet ist. Auch ist bei Cinch die Impedanz nicht strikt genormt, weshalb der Anschluss bei Audio-Interfaces höchstens für den Anschluss von unsymmetrischen Boxen oder eines Verstärkers in Frage kommt. Entsprechend billig sind die Kabel und Stecker meistens.

Es hat sich jedoch eine andere Anwendung für den Cinch Stecker entwickelt, nämlich Coaxial S/PDIF für digitale Signale. Man findet bei dieser Anwendung einen Anschluss für jede Senderichtung (also immer ein zweier paar Cinch).


Cinch-Buchse
[GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], by The original uploader was Wollschaf at German Wikipedia, from Wikimedia Commons

Cinch-Stecker
[GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], by Wollschaf, from Wikimedia Commons


- XLR
XLR hat sich in der Studio und Veranstaltungstechnik immer wieder als besonders robust und zuverlässig erwiesen. Am häufigsten tritt er in der 3-Pol Konfiguration auf, wodurch also entweder ein Stereo Signal oder ein symmetrisches Mono Signal über das Kabel übertragen werden kann. Dafür ist der Stecker vergleichsweise groß und teuer.


Xlr-connectors
[GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)], by No machine-readable author provided. Mxp assumed (based on copyright claims)., from Wikimedia Commons

Dual XLR TRS connectors on Zoom H5
[CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], by SkywalkerPL (Own work), from Wikimedia Commons


- 6,3mm Klinke (1/4" / quarter-inch Jack / TRS)
Jeder Gitarrist kennt diesen Stecker wie seine Gitarre selbst. Auch der bekannte Klinkenstecker hat sich immer wieder als zuverlässig erwiesen und ist in verschiedenen Ausführungen von 2 - 3 oder aber auch mehr Kontakten zu bekommen. Entsprechend muss bei Buchsen darauf geachtet werden, ob es sich um Mono oder Stereo Buchsen handelt. Die Stecker / Buchsen sind zwar untereinander kompatibel, jedoch geht dann eben ggf. der rechte Kanal verloren oder man nutzt ein Kabel nicht voll aus.


Jack plug
[Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)], by User000name, Ed g2s, Peo~commonswiki from Wikimedia Commons

- BNC
BNC wird in den meisten Fällen für ein so genanntes Word Clock Signal verwendet. Dies ist nur in größeren Studio Setups wirklich notwendig und ich werde daher nicht weiter darauf eingehen.

Female_BNC_Connector.jpg



- MIDI
Der "klassische" MIDI Stecker nach DIN-5-Format. Auch wenn viele neue Geräte USB benutzen, um MIDI Daten direkt an den Rechner zu übertragen, gibt es noch viele tolle Synthesizer da draußen, neu oder alt, welche noch klassisch über diesen Stecker an das Audio Interface angeschlossen werden, welches dann die MIDI-Daten über die PC-Schnittstelle wie z.B. wieder USB an den PC weiterleitet.


Midi ports and cable
[GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], by :en:pretzelpaws with a Canon EOS-10D camera. Cropped 2/9/05 using the GIMP. (en:Image:Midi_ports_and_cable.jpg), from Wikimedia Commons


- Optical TOSLINK
TOSLINK ist ein optischer Verbindungsstecker und wird für digitale PCM-Datensignale verwendet. Der vielleicht häufigste Anwendungsfall ist wohl, weitere Mikrophon-Vorverstärker oder andere Ein-/Ausgänge an das Interface anzuschließen. Formate, die über diese Leitung laufen umfassen S/PDIF (alternativ zum koaxialem cinch S/PDIF), ADAT I/O, SMUX oder andere. Auch hier ist entscheidend, dass zwei kompatible Geräte über diesen Anschluss verbunden werden, damit sich beide Seiten verständigen können.


W OpticalDigitalAudio InputJack
[GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], by e3uematsu (Own work (本人撮影)), from Wikimedia Commons

TOSLINK
[Public domain], by User Cyvh on en.wikipedia, from Wikimedia Commons

- Ethernet
Es soll heute ja schon Leute geben, die nicht wissen wofür diese Stecker / Buchsenkombination dient. Allerdings wird der Ethernet Anschluss bei einem Audio Interface seltener dazu benutzt, um über das Interface z.B. Facebook aufrufen zu können, sondern um mehrere Kompatible Interfaces zusammen zu schalten. Die MOTU AVB Serie ist dafür ein gutes Beispiel.


RJ-45-Stecker-und-Buechse
[Attribution], von Der ursprünglich hochladende Benutzer war Hieke in der Wikipedia auf Deutsch (Übertragen aus de.wikipedia nach Commons.), vom Wikimedia Commons


Man wird noch andere Buchsen an einem Interface finden können, z.B. einen gewöhnlichen Stromanschluss. Ich glaube jedoch nicht, dass es für diese Stecker einen größeren Erklärungsbedarf gibt. Natürlich gibt es auch an jedem Interface eine Buchse für die PC-Schnitstelle, USB, Firewire etc. Ein paar Bilder zu diesen Steckern gibt es in Kapitel 2.3.


Schlusswort

So, ich denke, das "wärs erstmal". Ich hoffe dass dieser Guide sowohl Einsteigern wie auch Hobby-Recordern helfen wird, sich das richtige Interface für den Zweck zu kaufen und ggf. besser damit umzugehen. Bei Unklarheiten sollte jedoch unbedingt ein Thread hier im Unterforum aufgemacht werden, es gibt immer aktive Nutzer hier, die gerne und (meist) kompetent helfen können. Ich werde wohl auch diesen Guide über die Zeit immer wieder mal etwas aufpolieren, jedoch bin ich mit dem Guide in der aktuellen Form zufrieden genug um ihn heraus zu geben.

In diesem Sinne - viel Grüße und gute Aufnahmen

Max

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Und noch ein paar schnelle Disclaimers:
- Der Artikel ist über längere Zeit entstanden und es kann daher leider zu Wiederholungen in verschiedenen Passagen kommen / Referenzen zu anderen Passagen fehlen. Wenn euch etwas in dieser Art auffällt, bitte mir schreiben.
- Um den Artikel leicht Verständlich zu halten, werden Begriffe wie z.B. "Lautstärke" lasch genutzt um eine Funktion oder Phänomen sinnbildlich zu beschreiben, auch wenn der Begriff aus technischer Sicht nicht angebracht ist.
- Ich tippe und schreibe sehr viel am PC. Dabei versuche ich ein gutes Mittel zwischen Zeitaufwand (aka. meinem Spaß am tippen) und Leserlichkeit / Rechtschreibung zu finden. Sicherlich werdet ihr in meinen Texten viele Fehler finden, jedoch denke ich nicht, dass diese sich wirklich auf die Qualität des Textes auswirken und daher von mir nicht sonderlich beachtet werden. Sollte jemand etwas findet, kann er es mir bzw. einem Mod natürlich schreiben.:rolleyes:

By Xaser rev1.0
 
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