• im Gegensatz zu Produktionen mit Mehrspurtonbandmaschinen bietet das Harddiskrecording u.a. folgende Vorteile:
  
  
  1. sofortige Wiedergabe und/oder Aufnahme an beliebigen "Session-Zeiten" in der Timeline
  2. gleichzeitiger und sofortiger Zugriff auf mehrere Audiofiles (auch ohne Umspulen)
  3. wiederholter Zugriff auf gleiche Audio-Dateien verbraucht keinen zusätzlichen Speicherplatz; Audio-Pausen verbrauchen ebenfalls keinen Speicherplatz (Anmerkung: Stille durch Ausblendung ist keine Pause; unter Pause verstehen wir hier eine regionenlose Passage).
  4. Editierung der Audio-Daten (Audio Files) über die "Regionen" ist in der Zeit frei, schnell und leicht durchzuführen; der Umgang mit diesen Regionen lehnt sich an Gepflogenheiten der Textverarbeitung an. Bei Kenntnis der sog. "Shortcuts" ist diese Arbeit noch erheblich schneller und effektiver zu machen.
  5. die Editierung der Automation anhand von Graphen nahezu aller Parameter ist einfach und höchst komplex; dies stellt die eigentliche große Leistung eines modernen HD-Systems dar. Ergebnisse werden eindeutig und wiederholbar als Session abgespeichert. Eine eindeutige Timeline sorgt für samplegenaue Zeit-Verhälnisse im Ablauf der Samples und der zugeordneten Steuerungen.
  6. Integrierung eines professionellen Mischpultes (Vor- und Nachteile siehe Bemerkungen zum Logic2)
  7. Surround-Mixer mit ähnlichen Eigenschaften wie gewohnt bei Stereo-Panning
  8. die Einbindung von Plug-Ins macht aus dem integrierten Mixer ein sehr komplexes und effektives Werkzeug zur Echtzeitklangbearbeitung bzw. für andere Studioaufgaben (Audiomatrix, Effektgerät)
  9. Die Anbindung von Video macht aus dem Klanggerät eine Standalone-Multimediamaschine.
     
     
• als Nachteile speziell des HD-Recordingsystems Protools sind folgende Gesichtspunkte relevant (die Softwarehersteller sind dabei, diese Nachteile zu beheben):
  
  
  1. In-Kompatibilität zwischen den unterschiedlichen Plattformen und Software-Releases {normalerweise keine Aufwärtskompatibilität!}
  2. die Wiederherstellung des Archiv-Masters mit allen originalen Dateen ist umständlich (alle Soundfiles, die Session und alle nötigen anderen Informationen müssen vorliegen und die Applikation gestartet und die Session "zum Laufen" gebracht werden). Man sollte das Produktionsergebnis daher plattformunabhängig mastern, damit die Master-Soundfiles stets zugänglich sind: das Abspielen einer fertigen Produktion von Tonträger ist einfach, so einfach wie ein Band auflegen und los geht's (fast immer).
  3. nach einigen Jahren ist aus Gründen veränderter, unkompatibler Medien und veränderter System- und Anwendungssoftware eine Re-Installation eventuell unmöglich, so dass eine Kopie des gesamten Masters auf aktuelle Standards {Hard- und Software, Medium} notwendig wird. Dies ist zeitraubend und kostspielig.
  4. für eine dauerhafte Archivierung (das heißt länger als 20 Jahre) gibt es zur Zeit noch keine Erfahrunswerte.
     In diesem Zusammenhang sei auf die Problematik der Digitalisierung von Archiven hingewiesen.
  5. Orientierung des Zeitablaufs in einer starren Timeline - es ist eher nicht üblich, Klänge nach Belieben während des Betriebes herumzuschieben.
  6. Die Festlegung einer "Session"-Samplerate; die Verwaltung von Soundfiles mit unterschiedlicher SRates, Samplesize, Kanalzahl und unterschiedlichen Fileformaten ist eingeschränkt (in LE unmöglich).
     allerdings ist eine Konvertierung in die wichtigsten Formate in der Regel möglich (mit unterschiedlichen Applikationen)
  7. es werden zur Zeit keine interleaved Multichannel-Soundfiles akzeptiert, sondern nur Monofiles (Multi-Mono)!
     man bedenke, dass gerade die freie Bearbeitung einzelner Kanäle (also auch getrennt die linken oder rechten Kanäle von Stereo bzw. der einzelnen Surroundkanäle) ein Grundverlangen ist und in interleaved-Audioformaten schwierig zu realisieren ist.
  8. Zur Zeit werden außer lokalen Festplatten keine andere Massenspeicher wie CD-Laufwerke bzw. Audio-CD`s, Memorysticks und vor allem keine Netzvolumes akzeptiert (es sind übrigens auch keine Aliasse erlaubt).
     Bemerkung zur Soundfileverwaltung über das Netzt: natürlich gibt es ftp-Programme, die einen Zugang über das Netz erlauben; jüngst hat digidesign einen ftp-ähnlichen Service kreiert mit dem Namen "DigiDelivery" (Es heißt dort: To make a DigiDelivery, the sender first logs into his account on a DigiDelivery server. This server may belong to the sender, the recipient, or someone else entirely. Unlike some other delivery systems, DigiDelivery does not require both sender and recipient to have matching hardware or to subscribe to the same network. Anyone can exchange files, as long as the sender has an account on a DigiDelivery appliance). Ein Echtzeitzugriff ist allerdings nicht vorgesehen.
  9. Die Anbindung ausschließlich von digidesign-Hardware schränkt im Studiobetrieb erheblich die Flexibilität ein; das betrifft z.B. die aktuellen Firewire-Audiointerfaces, die in Protools NICHT angesprochen werden können. Als Ursache dafür gilt, dass eine Einbindung von ASIO nicht vorgesehen ist!
     ASIO (Audio Stream/ Input/Output) wurde von Steinberg entwickelt und ist ein plattformübergreifendes Multikanal-Audio-Übertragungsprotokoll, das von vielen Herstellern von Audio/MIDI Programmen verwendet wird. Es erlaubt diesen Programmen auf die Mehrfachkanalfähigkeiten einer grossen Zahl von Soundkarten zuzugreifen.
     Das ASIO Interface stellt eine einheitliche Schnittstelle zur Verfügung, über die Audio/MIDI Programme Zugang zu allen verfügbaren Ein- und Ausgängen einer Soundkarte hat. Der Nutzer kann diese Ein- und Ausgänge nach Belieben für Aufnahme oder Wiedergabe mittels ASIO-kompatibler Software nutzen.
     
     
• Eine Alternative aufgrund der Nachteile von Protools in Punkt 5 bis 9 stellt z.B. die Software "TH-S" dar, eine Audiosoftware für den Theaterbetrieb:
  • beliebiger Start/Pause/Stop einzelner Zuspieler / Klangteile / Video
  • eine Veränderung der zu nutzenden Soundfileplaylist während des Ablaufs und eine szenische Orientierung durch Snapshotlisten
  • die Einbindung von Soundfilefs unterschiedlicher Samplesize, Samplerate, Interleave-Multichannelfiles von nahezu allen Massenspeichern incl. Rechner-CD-Laufwerken, CD-Player und neuerdings auch DVD-Olayer (mit Bild!) und die Einbidung von Netzvolumes (sogar mithilfe von Alias-Files)
  • die Nutzung nahezu von jeder Art von Audio-Interfaces
    
    
• Alternativen aufgrund der Nachteile besonders in Punkt 6. / SR-Konvertierung stellen zum Beispiel die Software "Live" und Melodyne dar. Live bietet
  • einen Echtzeitsamplerateconvert durch Granularsynthese in 4 verschiedenen Algorithmen. Dadurch kann der starre Zeitverlauf in weitem Maße aufgebrochen werden und sogar einer Beatvorgabe nachgeführt werden.
  • die ganz freie Zuspielung in den Player in live mit komfortabler Loopunterstützung.
    
    
• Andere HD-Recording-Software: Ardour (linux); LogicAudio,

dabei treten folgende Gesichtspunkte zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit auf:

• die Audio-Kapazität der Festplatten wird bestimmt durch
  
  
  1. die Festplatten-Kapazität (zur Zeit mindestens 80 GB; die Obergrenze liegt inzwischen im TeraByte-Bereich)
  2. nutzer-definierte Parameter:
     Samplerate 44.1 oder 48 kHz ,
     Samplesize bzw. Auflösung 16 oder 24 Bit,
     Soundfileformat AIFF, SD2 oder WAVES in Mono!
  3. in gewissem Maß auch von der formatierten Blockgröße.
     
     
• Kurzbeschreibung eines Festplattenaufbaues:
  • Kurzgeschichte: erste Festplatten gibt es seit 1956 (IBM); 1979 erste 5 1/4 -Zoll-Laufwerke von Seagate; 1981 Einführung der SCSI-Schnittstelle; 1982 Vorläufer der IDE- und ATA-Schnittstelle, 1989 ATA-Bus-Standardisierung (Advanced Technology Attachment); 1999 erste Microdrives (1 Zoll-Platten). Die Speicherdichte stieg von ca. 300 Bit/qcm 1956 bis auf ca. 10 GBit/qcm im Jahre 2003.
  • Weitere ATA-Protokolle:
    • FastATA oder ATA-2 (1996) mit Verdopplung der Transferrate auf 8,4 MByte/s
    • ATAPI oder ATA-4 für Anschluss von CD- oder DVD-ROMs
    • UltraATA/66 (ATA-5), UltraATA/100 (ATA-6), UltraATA/133 erreichen Transferraten von max. 66, 100, 133 MByte/s
    • SerialATA (einfacheres Kabel!), Transferraten bis zu 150 MByte/s
    • EIDE (enhanced IDE)
  • SCSI-Festplatten: SCSI-Platten sind in Reihe geschaltet (entweder max. 8 oder max 16 Geräte); jedes Gerät hat zwei Buchsen, das letzte Gerät wird terminiert; jedes Gerät muss auf eine unterschiedliche ID-Nummer geschaltet sein. SCSI-Platten sind teurer als IDE, vorzufinden im High-End-Bereich.
  • SCSI-Arten gibt es als 8-Bit SCSI-Bus und 50-poligen Steckern oder 16-Bit SCSI-Bus und 68-poligen Steckern:
    • SCSI-1 (1986): 5 MHz Bustakt, 8-Bit-Bus (5 MByte/s)
    • SCSI-2 oder "fast" (1990): 10 MHz Bustakt mit 8- oder 16-Bit (fast narrow 10 MByte/s, fast wide 20 MByte/s)
    • SCSI-3 oder "ultra" (1996):
    • Ultra mit 20 MHz.
      Ultra2 mit 40 MHz,
      Ultra160 mit 40 MHz und Kennung bei steigender und fallender Taktflanke,
      Ultra320 mit 80 MHz Bustakt bis zu 320 MByte/s
    • Serial SCSI (serielles Kabel mit mehreren km Länge) bis zu 400 MByte/s
  • Festplatten bestehen aus typisch 2 bis 8 übereinandergestapelten Magnetplatten mit ebensoviel Plattenarmen in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse. An den Arm-Enden sind doppelt so viele Schreib-und Leseköpfe montiert, die von oben und unten berührungslos die Magnetisierung der Plattenoberfläche abtasten bzw. erzeugen können (lesen, schreiben).
  • Die Arme werden gemeinsam durch einen Schrittmotor (Aktuator) bewegt.
    Der Plattenstapel dreht sich gemeinsam mit typisch 7200 UpM., angetrieben durch einen Motor.
  • Jede der einzelnen Plattenoberflächen wird in konzentrische "Spuren" unterteilt (Abstand kleiner als 1 mycro; Dichte zwischen 1000 und 10000 Spuren pro cm)
  • Jede Spur wird in max. 256 "Sektoren" unterteilt (manchmal werden Sektoren auch als Blöcke bezeichnet). Jeder Sektor enthält mindestens 512 Byte, bestehend aus etwa 450 Byte Nutzdaten sowie 40 bis 100 Byte für Präambel und ECC-Fehlerkorrektur. Ein Sektor bildet die kleinste adressierbare Einheit (das heißt: kleinere Aufteilungen sind nicht möglich!). Zwischen den Sektoren befindet sich eine kleine Lücke.
  • Alle Sektoren übereinander auf den Platten mit deren Ober- und Unter-Seiten bilden einen "Zylinder", der wegen der starren Armverbindung gemeinsam erreicht wird (bei gleicher Kopfposition wird ein ganzer Zylinder erreicht). Eine Platte hat zwischen 16000 und max. 65536 Zylinder. Die Nummerierung erfolgt von außen nach innen; die innerste Spur wird oft als Parkposition genutzt (Autopark).
  • Ein Sektor wird eindeutig identifiziert durch seine Zylinder-, Kopf- und Sektornummer (CHS-Modus (Cylinder/Head/Sector) (diese Kennung steht in der Präambel, die beim Formatieren geschrieben wird); Adressierung ist auch Hauptinhalt des IDE/ATA-Registersatzes in der Controllersteuerung, wo u.a. Sektorzahlregister, Sektornummerregister, Zylindernummerregister, Laufwerkregister eingerichtet sind.
  • da auf den inneren Bereichen weniger Platz vorhanden ist als auf den äußeren, werden auch mit zunehmenden Radius immer mehr Sektoren angelegt.
  • Zum eigentlichen Plattenstapel plus Kopfträger und Antriebsmotoren gehört noch die Steuerelektronik (Controller), bestehend aus Kodierer / Dekodierer (analoge Kopfsignale umgewandelt in digitale gemäß der genutzten Kodierung, etwa PRML), Datenformatierer (Trennung Nutzdaten und Steuerdaten sowie Umwandlung von seriellen in parallele Ströme), Hostadapter (Schnittstelle zum Systembus, Pufferspeicher)
  • IDE/ATA-Festplatten werden über ein 40-poliges Flachbandkabel / Steckverbinder mit der Mutterplatine verbunden. Max. 2 Festplatten pro Kabel sind möglich (Master und Slave). Auch 80-polige Verbinder sind inzwischen vorgesehen (schnellerer Transfer).
    
    
• die Schnelligkeit bzw. Leistungsfähigkeit, mit der der Datenzugriff auf bzw. von der Festplatten erfolgt, bestimmt sich
  • durch die mechanischen und verwaltungstechnischen Vorgaben (siehe oben):
    Umdrehungszahl pro Minute (7200 typisch), Anzahl der Köpfe bzw. Platten (2 bis 4 Platten), Zugriffszeit (Zeit zur neuen Kopfpositionierung = 3 bis 10 ms), Latenzzeit (mittlere Wartezeit = eine halbe Umdrehung), Transferrate (Transfer zwischen Platte und Controler, 60 bis 100 MByte/s), Sektorgröße (512 Byte), Pufferspeicher (512 kByte bis 16 MByte).
  • durch die Zusammenschaltung der Festplatten etwa als RAID-System (wo die gesamte mechanische Bewegung der RAID-Platten synchronisiert wird und z.B. der Datendurchsatz bei RAID-0-Platten leicht auf das Doppelte zu steigern ist)
  • durch die Schnelligkeit der Busse: IDE bzw. Ultra-ATA (40-polig oder 80-polig), SCSI, Firewire, USB (vorzugsweise USB2) sowie der internen Rechnerbusse
  • durch die geometrische Lage der Daten auf der Platte: Außenpartitionen sind erheblich schneller zugänglich als innen liegende
    (beachte im Bild unten: die Harddisks "G4_325_Daten" und "G4_325_Audio" sind zwei Partitionen ein und der selben Festplatte, deren äußere Partition "Daten" deutlich schneller ist als die "innen" angebrachte Partition "Audio"!)
  • durch die Fragmentierung der Files sowie deren Größe: je kleiner, desto langsamer (weil der Anteil der Verwaltungsdaten gegenüber den Sampledaten um so größer ist, je kleiner das Audiofile ist) - allerdings ist die Größe von Audiofiles nur in Ausnahmefällen "klein".
  • durch die Größe des Volume-Cache / Pufferspeicher (RAM)

folgende Liste ist das Ergebnis von Benchmarktests mithilfe des Programms Norton-Utility Version 6 (Mac) aus dem Jahre 2003:
die Übersicht zeigt in der linken Spalte die Namen der getesteten Festplatten, welche einzelnen Rechnern zugeordnet sind bzw. als Systemplatten fest auf diesen Rechnern installiert sind.

• Man erkennt, dass die selbe Festplatte in schnellen Hosts schneller als in einem langsamen ist: beachte "PM933_Intern_45GB" und deren Gesamtperformance, wo diese IBM-Deskstar-IDE-Platte in einem G4 mit 933 MHz eingebaut ist im Vergleich zu "G4_324_Intern45GB", wo sie in einem älteren G4 mit 400 MHz eingebaut ist
• Man erkennt, dass Netzwerkvolumes so schnell sind wie das Netzwerk selbst:
  das sehr schnelle RAID-System auf dem Linux-PC Nicola ist einmal unter "G4_324_RAID_Nicola" mit einem 100-MBit-Ethernet gemessen und dann unter "PM9600_RAID_Nicola" mit einem 10-MBit-Ethernet: in beiden Fällen erreicht die Geschwindigkeit optimale Werte von max. 11 MB/sec bzw. 0,9 MB/sec entsprechend der Ethernetgeschwindigkeit.
• Das gleiche gilt für eine relativ schnelle Festplatte "NVico", die mit Firewire und USB1 ausgerüstet ist:
  mit Firewire erreicht sie bis zu 29 MB/sec, mit USB-1 nur 0,86 MB/sec!
• Ähnliche Beobachtungen kann man bei den beiden Festplatten 9GB_SCSI und 18GB_SCSI machen: im langsamen PowerMac 9600 erreicht man mit ihnen eine Transfergeschwindigkeiten von ca. 7,5 MB/sec, mit der ATTO-PCI-Karte in einem 450-MHz-G4 ca. 25 MB/sec!
• Es überrascht nicht,
  • dass der schnellste Transfer im schnellsten Rechner mit der neuesten Festplatte erreicht wird: ca, 41 MB/sec durch "PM933_Edgard", mit dem theoretisch mehr als 200 Stereospuren abspielbar wären!
  • dass die langsamste Rate in einem USB-Stick erreicht wird: gerade 0,6 MB/sec (hier dürften 3 Monofiles bzw. ein Stereosignal gerade spielbar sein!)
• Beobachtbar ist, dass in der Regel die Lese- und Schreibgeschwindigkeit ähnlich bzw. gleich ist.

Erläuterung zu einigen Messmethoden:

• die Gesamtbewetung richtet sich relativ nach einem fiktiven Rechner PM6100/60!
• Direktes Lesen und direktes Schreiben: 1 MB Daten werden dreimal in einer eingelesenen bzw. geschriebenen Datengröße zwischen 4 Byte und 4 kB variiert; er ist ein Überblick über die allgemeine Volume-Leistung und eine Mittelung bei der Arbeit mit allen möglichen Datenlängen (eher untypisch für Audio).
• das sequentielle Lesen und Schreiben von unterschiedlichen Blockgrößen zeigt den Umgang des gesamten Rechnersystems mit diesen Blockgrößen: wenn die formatierten Blöcke auf der HD groß sind, ist ein Transfer mit kleinen Datenblöcken ungünstig und langsam; entsprechend ist bei kleinen formatierten Blöcken der Transfer von großen Datenmengen ungünstiger; diese Tests umgehen den integrierten Volume-Cache-Speicher absichtlich , so dass die eigentliche Volume-Leistung erscheint (typisch für Audio).

Weitere Benchmarktests wurden Anfang 2005 im Rahmen des KT-Labors mit dem Programm X-Bench gemacht (Xbench was developed to provide a comprehensive benchmarking solution for Mac OS X. Xbench is useful not only for comparing the relative speeds of two different Macintoshes, but also for optimizing performance on a single machine. Xbench is accompanied by a website that allows graphical side-by-side comparison of any out of thousands of submitted benchmarks).

Bei der Geschwindigkeits- und Kapazitäts-Schätzung merke man sich:
bei 44.1 kHz Sample-Rate und 16-Bit-Auflösung beansprucht 1 Minute Stereo ziemlich genau 10 MB Speicherplatz.

Weitere Informationen zu Soundfile-Formaten siehe Links und das Referat Audioformate.

Übersicht SCSI-Platten (siehe auch Transtec bzw. Transtec-Artikel):

Zur Geschichte der Festpalttennutzung bei Protools:

Das Schreiben-und-Lesen-Konzept der Audiofiles von Festplatte hat dank der rasenden technischen Entwicklung in den letzten Jahren interessante Veränderungen erfahren: die Protools-III-Systeme (NuBus und PCI) vor ca. 10 Jahren verfügten noch über einen eigenen SCSI-Controler jeweils auf der Disk-I/O-Karte (diesen SCSI-Bus bezeichnete man als "digi-Bus"), weil man davon ausgehen musste, dass die Mac-SCSI-Ports zu langsam sind. Dieser Extra-SCSI-Port war in der Lage, 16 Audiofiles zur gleichen Zeit sicher zu bedienen (entspricht einem Datentransfer von ca. 1,4 MB/s).

Diese Geschwindigkeit ist, verglichen mit der aktuell möglichen, gering: man bedenke, dass bereits das historische SCSI-1-Protokoll 5 MB/s vorsah, im "fast" oder "wide"-Modus aber bereits doppelt so viel und im "fast+wide"-Modus bis zu 20 MB/s transportieren konnte - siehe Bild oben! -.
Man bedenke, dass momentan nur noch Festplatten zu kaufen sind, die 30 MB/s und mehr bringen!
Man bedenke, dass die von den Herstellern angegebenen Transferraten nur kurz und unter günstigsten Bedingungen eingehalten werden und dass die Effizienz bzw. die gemittelte Transferrate über längere Zeit bei 60% bis 70% der maximalen Rate liegt!

Aus dieser Sicht stellte der langsame 8-Bit-breite "Narrow"-digi-Bus ein schwerwiegendes Nadelöhr dar! Digidesign lieferte übrigens nur spezielle SCSI-Kabel mit einer exotischen Buchse an der Kartenseite und ausgerechnet einem alten 50-poligen SCSI-1-Stecker auf der Festplattenseite, was unweigerlich im Studiobetrieb Adapter bzw. unzulässig lange Adapterkabel zur Folge hatte und den sicheren Betrieb beeinträchtigte bzw. unter ungünstigen Bedingungen unmöglich machte (wenn Dank eines falschen Adapters das Higher-Byte nicht ordnungsgemäß abgeschlossen ist).

Die neueren Systeme sehen diesen digi-Bus nicht mehr vor! Die Nutzer können große und preiswerte Ultra-ATA-Platten (IDE-Platten-Familie) an ihren internen Ultra-ATA-Bus des G4 bzw. G5 anschließen. Von Pro Tools werden alle angemeldeten internen und externen Volumes akzeptiert (USB, Firewire) soweit es keine Netz-Volumes und Daten-CD bzw. -DVD sind.
Allerdings wird erwartet, dass die Einbindung auch von Netz-Servern bald möglich sein wird, zumal der 100 MBit-Transfer (inzwischen Gigabit!) über Switche längst üblich und auch durchaus schnell genug ist (schneller als DVD-Laufwerke!).

Die Ethernet-Konfiguration mit 100 MBit wird im TU-Studio von allen Macs und den Linux-Maschinen unterstützt. Bei einer Messung kann man den tatsächlichen Datentransfer über das Netz messen:
es kommen etwa 10 MB/s für das 100MBit-Ethernet und etwa 1,2 MB/s beim alten 10 MBit-Ethernet zustande!

Wenn man sich vergegenwärtigt, dass für 32 Voices maximal 10/(60*16) * 2,5 MB/s gefordert werden, so wird klar, dass ein 100Mbit-Netzwerk etwa 128 Voices in der Lage wäre zu bedienen!

Firmenspezifikationen für folgende im Studio mehrfach vorhandenen Festplatten sagen:

• SCSI-Festplatte SEAGATE ST39236LW (9 GB UltraWide)
  je nach Sektorstruktur werden für die Gesamtperformance zwischen 18.5 MB/s und maximal 39.4 MB/s angegeben!
  
• In den G4's eingebaute IDE-Platten IBM DTLA-307045 : ein tatsächlich gemessener Durchsatz (Lesen & Schreiben) bei der Kopie eines größeren Audiofiles ergibt nur ca. 9,5 MB/s und erreicht damit gerade auch die Netzgeschwindigkeit. (siehe IBM-Platten)
• Eine wirklich schnelle Kopie wird in dem RAID-System erreicht: es schafft bis zu ca. 90 MB/s!!).

Beachten sie hierzu auch die Firmenangaben bzw. Kataloge zum Stichwort Massenspeicher (siehe "Links").