Студии звукозаписи попадают в "сети"

Анализ рынка современного ПО показывает, что аппаратные мощности современных компьютеров не позволяют использовать программное обеспечение "на всю катушку". Переход на новые характеристики аудио 32-64 бита/192 КГц и многоканальный звук подняли аппаратные требования к РС сразу в несколько раз. Со стороны ПО очевидно развитие синтезаторов с физическим моделированием, мощных сэмплеров и эффект-процессоров с 64-битной обработкой. Их пока достаточно мало, а испытуемые и разрабатываемые алгоритмы требуют очень больших мощностей и емкостей. Ресурсов РС стало катастрофически не хватать. Это привело сразу к нескольким промежуточным решениям… Они не являются конечными, поскольку ситуация с профессиональным звуком так или иначе напоминает раздувшийся мыльный пузырь. Но на сегодня очевидны четыре направления:

1. Дополнительные платы и интерфейсы обработки. Появление специальных PCI и Firewire плат (например, TC Electronics Powercore), разгружающих CPU компьютера за счет собственных процессоров. Это решение очень дорогое, поскольку одна такая плата или интерфейс стоят порядка $1.000, а ее мощности хватает на работу только с небольшим количеством программных эффект-процессоров.
   
   
   Семейство устройств TC Electronics Powercore

2. Специализированные системные блоки. На выставке "Музыка-Москва-2004" была продемонстрирована линейка системных блоков серии Shuttle XPC, базирующихся на CPU Intel Pentium 4. В них предусмотрена специальная технология Hyper Threading, предназначенная для обеспечения виртуального двухпроцессорного конвейера обработки данных. И хотя все базируется только на одном процессоре, данная технология позволяет существенно увеличить производительность, что особенно важно при обработке большого количества аудио-данных.
   
   
   Shuttle SN85G4

3. Усовершенствование ПО - функция "Freeze". Ни для кого не секрет, что графические оболочки профессиональных звуковых программ перегружены функциями и информацией. С середины этого года стали появляться разработки, включающие функцию замораживания, позволяющую отключать неиспользуемые модули. Это экономит ресурсы CPU. Сначала в этом сегменте появилась программа FX Freeze, производства FX-MAX (www.fx-max.com), являющаяся специальным VST-модулем, способным существенно разгрузить CPU и RAM. Чуть позже, в начале сентября, вышла третья версия Steinberg Cubase SX, в которой функция замораживания стала неотъемлемым элементом рабочего процесса.
4. Распределение вычислительной мощности на несколько компьютеров в рамках единой локальной сети. Это, пожалуй, самый интересный и благодарный виток развития ситуации. Причем мы имеем сразу несколько вариантов решений от различных производителей, что делает тему еще интереснее.

Первые три пункта имеют существенные недостатки, то есть, дополнительные платы, ультрамодные системные блоки, метод функции замораживания предполагают освобождение части ресурсов РС, но пользователь не застрахован от того, что завтра выйдет новый плагин или следующая версия его любимой программы, которые используют отвоеванный выигрыш в мощностях.

Распределение нагрузки на несколько РС или Mac является более разумным с точки зрения организации рабочего процесса. Но, вместе с тем, стоит отметить, что все предложенные решения являются дорогими. В данном материале мы подробно остановимся на четвертом пункте.

Распределение вычислительной мощности на несколько компьютеров в рамках единой локальной сети

Не привязываясь к именам разработчиков, можно отметить что на этот момент существует два основных метода создания локальных мультимедийных сетей. Первый основан на обычных Ethernet-решениях и IP-протоколах, соответственно, данные передаются через сетевые кабели и для коммутации необходимы сетевые карты или модемы. В большинстве случаев мы имеем дело с системами, состоящими из головной машины и вспомогательных рабочих станций.

В основе второго метода лежит принцип коммутации профессиональных студий звукозаписи. То есть, используются цифровые звуковые интерфейсы стандартов S/PDIF, ADAT, TDIF или AES. Данные передаются по цифровым звуковым кабелям. Иерархически данные сети могут быть построены различно.

У обоих подходов есть свои плюсы и минусы. Например, создавая локальную Ethernet-сеть, звукорежиссеру или обыкновенному компьютерному музыканту, поставившему перед собой задачу нарастить вычислительные мощности своей студии, придется освоить основы системного администрирования. Ряд программ предлагает свою командную систему, что еще более усложняет задачу. Но вместе с тем, следует отметить, что в данном случае используются широко распространенные стандартные решения.

В "звуковой" коммутации все очень тривиально - взаимодействие между компьютерами происходит на уровне цифровых аудио-каналов. Настройка таких сетей достаточно проста. Представьте, что вы подключаете к компьютеру внешний эффект-процессор. Digital Out вашего звукового интерфейса (платы) коммутируется на Digital In устройства, и соответственно, Digital Out устройства соединяется с Digital In интерфейса. Таким же образом вместо внешнего эффект-процессора можно подключить дополнительный компьютер и использовать его ресурсы. Недостатки данных решений - в стоимости. Если сетевая карта или модем стоят практически копейки, то звуковой интерфейс с цифровым входом/выходом - гораздо дороже, а в варианте сети их нужно несколько. Но есть явный плюс - вопросы синхронизации и компенсации задержек решаются на уровне драйверов. Второй плюс - "звуковая" коммутация мультиплатформенна, то есть, в ряде случаев, она может бес проблемно обеспечивать работу Мас и РС в рамках одной сети.

В качестве первого примера построения локальной сети рассмотрим вариант, предложенный RMLabs SAWStudio.

Работа по TCP/IP в RMLabs SAWStudio

Автор SAWStudio Боб Лентини (Bob Lentini) занимается профессиональными разработками в области звука более 30 лет. Да и самой программе пошел уже 12-й год. За все время своего существования SAWStudio показала себя как профессиональная и вместе с тем обособленная оболочка. В ней используется собственный формат плагинов, а также предусмотрена специальная среда программирования для разработки новых модулей. Кстати, это один из ключевых моментов - программировать в SAWStudio можно все самостоятельно.

Поскольку RMLabs занимается только профессиональными решениями, данная компания - одна из первых, кто столкнулся с проблемами ресурсов и начал ее решать. За основу была взята стандартная локальная сеть Ethernet 100 base-T с протоколом TCP/IP. Иерархическая модель от RMLabs включает машины трех типов:

• Host/Master - головная машина.
• Slave - подчиненный компьютер. Управляется через сеть набором из десяти команд, поступающих с головной машины. Slave-компьютер хранит в себе копии сессий и воспроизводит все за счет собственного аудио-интерфейса. Когда головная машина начинает воспроизведение, подчиненные принимают команду, синхронизируются с Master через сеть. При этом никаких дополнительных устройств для синхронизации или внешних сигналов типа SMPTE или MTC не нужно.
• Remote - машина удаленного управления. В ее арсенале 34 команды для управления главным компьютером. Она не работает непосредственно с аудио-информацией, а предназначена только для управления. По существу, это обычный модуль ДУ головной машины.

Вся система рассчитана на один главный и до восьми Remote или Slave компьютеров в любых комбинациях.

Как это все работает…

Собрав локальную сеть из нескольких компьютеров с использованием протокола TCP/IP необходимо на каждую из машин установить SAWStudio. После этого следует рассчитать иерархию или другими словами определиться с Host/Master, Remote и Slave. Определившись, необходимо зайти в закладку Options программы на каждом из компьютеров и установить для них один из режимов:

• Activate TCP/IP Host/Master Mode - активизировать режим головной машины. При активизации компьютера в качестве головной машины на экране отобразится вся структура сети.
• Activate TCP/IP Slave Mode - активизировать режим подчиненного компьютера.
• Activate TCP/IP Remote Mode - активизировать режим управляющего компьютера.

Другие необходимые функции в закладке Options:

• TCP/IP Port - выбор порта TCP/IP. Для Master и Slave он должен быть одинаковым.
• TCP/IP Host Computer Name/Address - TCP/IP-адрес головной машины, указывается на Slave и Remote машинах.
• TCP/IP Slave Sync Latency Adjust - компенсация задержки в сетях и интерфейсах.

Вся информация, касающаяся автоматизации, конфигурации микшера, путей к аудио-файлам и т.п. хранится в специальных EDL-файлах (Edit Decision List). Именно с ними и работают машины трех типов. Причем, если говорить о подчиненных компьютерах, то для каждой сессии они имеют собственные EDL-файлы и используют их для воспроизведения аудио.

Воспроизводят они все, как говорилось ранее, через свои собственные звуковые интерфейсы. Таким образом, файл мультитрека распределен между головной и подчиненными машинами. Это очень удобно. Например, на одном компьютере проигрывается видео и голос, на другом звуковые спецэффекты, на третьем - музыка. Все аудио-выходы коммутируются на внешний аппаратный микшер. Также предусмотрена возможность, чтобы сигналы с подчиненных машин поступали в программный микшер головного компьютера через его аудио-интерфейс.

Вариантов коммутаций - масса. Также очень хорошо, что не нужно дополнительной синхронизации. Таким образом, можно сделать вывод, что вариант, предложенный RMLabs, является ничем иным как командной системой для множества компьютеров, объединенных интерфейсом SAWStudio.

При этом каждый компьютер, будь он Master или Slave является самостоятельной рабочей станцией, в рамках которой можно делать редактирование, производить обработку эффектами и т.п. Головной компьютер управляет подчиненными набором только из 10 стандартных команд, в числе которых открытие/закрытие сессий, запись, воспроизведение, останов, выбор позиции. Remote-машины могут управлять головной за счет использования набора из 34 команд. В их число не входит управление эффект-процессорами, что немного неудобно, но разработчики предполагают увеличение количества команд и усовершенствование модели.

Среди недостатков этой системы стоит отметить системные требования программы SAW Studio к установке: Pentium II - 450 МГц и выше, более 384 Мб RAM, видеокарта, поддерживающая разрешение 1024х786 с 65.000 цветов. Поскольку интерфейс несколько перегружен, то SAWStudio рекомендовано использовать в режиме "двух мониторов" (Dual Monitors). То есть, на компьютеры придется раскошелиться.

VST System Link в Nuendo и Cubase

Технология VST System Link, или сокращенно VSL, была разработана компанией Steinberg для коммутации и распределения нагрузки на несколько компьютеров, использующих программное обеспечение от этой фирмы. Коммутация на практике не представляет из себя ничего сложного. Нужно иметь два и более компьютеров (до восьми) со звуковыми интерфейсами, имеющими цифровые входы/выходы, драйвера стандарта ASIO 2.0.

Сети VST System Link не строятся по типу иерархии "клиент-сервер", и все компьютеры в них являются равноценными "peer-to-peer". При этом на программно-аппаратном уровне решаются все проблемы с синхронизацией и задержками. Плюс ко всему, РС и Мас могут коммутироваться бес проблемно, поскольку стандарты VST и ASIO распространены на обеих платформах.

Как это работает...

Рассмотрим первые этапы настройки на примере подключения двух компьютеров, назовем их "Компьютер 1" и "Компьютер 2".

1. Механическая коммутация цифровых входов выходов. Цифровой аудио-выход Компьютера 1 коммутируется на цифровой аудио-вход Компьютера 2, цифровой выход Компьютера 2 коммутируется на цифровой вход Компьютера 1.
2. Синхронизация. На Компьютере 1 в панели управления ASIO-драйверов для звукового интерфейса указываем его как Clock Master. На втором компьютере устанавливаем Clock Slaves. Если в сети используется более двух компьютеров, то нужно помнить, что Clock Master'ом может быть только один из них.
3. Компенсация задержки. Не выходя из панелей управления ASIO-драйверов настраиваем параметры задержек. Чем меньше указанный размер буфера (buffer size), тем меньше задержка. Рекомендовано - 12 мс и меньше.
4. Загрузка программ. Загружаем на обоих компьютерах программы Nuendo или Cubase, и первым делом посещаем опцию Project Setup. Частоты дискретизации проектов должны совпадать.
5. Активизация VST System Link. Входим на обоих компьютерах в окно Device Setup из закладки Device. Выбираем строку VST System Link. Устанавливаем указатель Active в активное положение. При удачной коммутации индикаторы R и T засветятся, а в нижнем списке появится название и номер второго компьютера. По желанию их можно изменить. Активизируем указатель Online. Теперь при запуске на воспроизведение с транспортной панели одного компьютера должен запускаться другой - система активизирована.
6. Распределение аудио-потоков. На Компьютере 1 запускаем аудио-файл на циклическое воспроизведение. На Компьютере 2 активизируем цифровой вход, на микшере устанавливаем VST System Link Bus, на который направляется сигнал с цифрового входа. Индикаторы должны стать активными. Производим обратное действие от Компьютера 2 по отношению к Компьютеру 1. Следующими этапами идет непосредственно настройка полученной системы в целом. Вариантов коммутации может быть много. Например, один компьютер вы хотите использовать как микшер, а второй как процессор эффектов. Или же, Компьютер 1 может быть MIDI-секвенсором, а Компьютер 2 - VSTi-синтезатором. Все это описано в стандартных методах коммутации System Link. И тут, кстати, очень многое зависит от ваших финансовых возможностей. Например, имея интерфейсы с обычными цифровыми стерео входами/выходами, мы можем задействовать только две цепи обработки или два VST-инструмента. Чем больше цифровых входов/выходов, тем больше возможностей. В частности, компания Steinberg выпустила специальную плату VSL 2020 (~$400), предназначенную для подобных целей. Количество цифровых каналов в ней составляет 32 ADAT + 1 S/PDIF. Причем для того, чтобы использовать сторонний компьютер в качестве VST-эффект-процессора или инструмента, можно воспользоваться специальной программой V-STACK, являющейся ничем иным, а многоканальным VST-микшером, аналогом того, что есть в Cubase или Nuendo.

Steinberg VSL2020

Спецификация:

• 32 каналов ADAT - два оптических интерфейса ADAT I/O с поддержкой S/MUX.
• S/PDIF I/O - поддержка AES/EBU либо стандартного S/PDIF
• Аналоговые входы/выходы - небалансные (-10 дБв) стерео (разъемы RCA - "тюльпаны")
• Синхронизация - SuperClock (FS 256) и WordClock I/O с разъемом BNC.
• 1 вход/выход MIDI - разъемы DIN-5.
• Аудио-характеристики - 24-бита с частотой дискретизации 32, 44.1, 48, 88.2 или 96 КГц.
• Задержка - 32 сэмпла (1 мс).
• Минимальные требования к установке: Pentium - 233 МГц, 128 Мб RAM (свободных), Windows 2000/XP.

Эта PCI-плата является оптимальным решением для реализации технологии VST System Link. Она может использоваться как для создания мощной станции синтеза, так и для сложного эффект-процессинга. При использовании нескольких мощных компьютеров с установленными VSL 2020 возможно получить самую продвинутую на сегодняшний день студию, ресурсы которой практически не ограничены.

Подытожим…

В принципе, большинство современных идей и разработок в области мультимедийных локальных сетей вращаются вокруг двух вышеприведенных решений. Мы уже рассматривали в софт-рейтингах программы FX Teleport и apulSoft WormHole, которые используют стандартные локальные сети Ethernet для управления процессами и передачи непосредственно самих аудиоданных. Это далеко не лучшие решения, поэтому более подробно останавливаться на них не стоит.

Если сравнивать варианты от RMLabs и Steinberg, то в обоих случаях мы получаем распределение вычислительных мощностей на несколько компьютеров, но разработчиками применены совершенно различные методы достижения цели. Оба варианта предусматривают быструю настройку и бес проблемную работу.

Если посмотреть на все с точки зрения пользователя современного ПО, то возникает ряд вопросов. Наверняка многие из вас работали с такими серьезными программами типа Native Instruments Absynth, IK Multimedia SampleTank, Tascam GigaStudio и т.п. Эти виртуальные синтезаторы/сэмплеры потребляют просто огромное количество ресурсов. И толку от внедрения того же System Link, если компьютер может "потянуть" только один инструмент, очень мало. То же самое касается и эффект-процессинга. Программный ревербератор нового поколения Waves IR-1 имеет системные требования Pentium-4 - 2 ГГц. То есть, технология VST System Link только чуть-чуть поправляет сложившуюся ситуацию - получается, что на каждый мощный инструмент или эффект-процессор необходим отдельный компьютер.

В варианте RMLabs мы не подразумеваем наличие системы "синтезатор-сэмплер", а пользуемся сразу несколькими однотипными станциями, работающими взаимосвязанно. Это другой способ распределения нагрузки, причем не являющиеся худшим по сравнению с изобретением Steinberg. Разница, где физически находится обрабатываемый MIDI или аудио-трек не существенна.

А можно ли это реализовать с помощью MIDI?

Скорее всего ситуация будет развиваться в этом направлении. Имея MIDI-клавиатуру с большим количеством программируемых контроллеров, можно создать сложную систему управления сразу несколькими рабочими станциями. Большинство современного ПО позволяет управлять своими функциями с помощью MIDI-команд. В принципе, "прошить" клавиатуру, подключив ее сразу к нескольким компьютерам вполне возможно. Этот вариант может стать альтернативой решению от RMLabs. Причем необходим единый стандарт синхронизации и управления для ряда программ, установленных на разных компьютерах, разработанный таким образом, чтобы стало возможно синхронизировать перемотку, старт, останов и т.п., как это реализовано в SAWStudio. Пока же все находится на стадии разработки.

Хотя стоит упомянуть программу n-Track Studio (www.fasoft.com), которая позволяет использовать эффект-процессоры относительно входящего сигнала, а также синхронизацию с внешними устройствами и программами по MIDI (MTC). Стоит она очень недорого (порядка $70). На базе n-Track Studio можно создать внешний компьютер-эффект-процессор или MIDI-инструмент по аналогии с предложением от Steinberg. С поддержкой VST, DX, ASIO в последней версии n-Track Studio проблем нет.

Что такое KVM?

KVM - это аббревиатура от Keyboard, Video, Mouse. По существу, это решение позволяет использовать один монитор, одну мышь и одну клавиатуру для нескольких компьютеров одновременно. Выполнено все в виде специального модуля переключений (switch-box). На нашем рынке имеется огромное количество различных KVM-модулей от разных производителей. Средняя цена такого разветвителя-переключателя на 4 - 8 компьютеров варьируется от 150 до 400 у.е., что сравнимо с покупкой одного комплекта монитор/мышь/клавиатура. На этом действительно можно сэкономить. Для студий звукозаписи на базе локальных сетей такой вариант комплектации рекомендован как разработчиками ПО, так и специалистами. Единственный минус в устройствах KVM - отсутствие моделей с поддержкой режима двух мониторов (Dual Monitor Mode), что для профессионального звукового ПО является необходимым требованием.

В завершение

Таким образом, оптимальная конфигурация современной студии выглядит следующим образом: KVM-устройство, несколько системных блоков с инсталлированными SAWStudio или Cubase/Nuendo/V-STACK и профессиональными звуковыми интерфейсами с цифровыми входами/выходами. Также интересным может стать использование n-Track Studio.