Thunderbolt接口:HD世界的协议

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大约四分之一个世纪前——Human League登上了榜单,Ronald Reagan还是总统,Mac Plus刚发布,Compaq开始制造CPU快达16MHz的计算机——FireWire接口还只是一个构想。到了90年代中期(伴随USB)开始显现出优势,并一直持续到现在,而在未来的数年里,也会继续为我们服务。

在今天这个对数据需求极大的世界里,硬盘的的计量单位已由M变为了T,专业音频录制正朝着更高的解析度迈进,视频进入了高清时代,音频和视频都需要流畅地经过整个系统,计算机与外部设备间大量数据的传输需求变得更为紧迫。

Intel的Thunderbolt协议就是为今日的大数据需求所设计的。不过,你可能会首先想到,“我所有的FireWire、USB、eSATA、以太网和其它接口独立的设备都不能用了——还有PCIe卡,”注意,所有这些接口都能与Thunderbolt兼容。标准的Thunderbolt转FireWire适配器售价不到30$(Thunderbolt转以太网适配器连线同样也是),还有兼容所有长度PCIe卡的Thunderbolt转PCIe卡盒子。所以,虽然Thunderbolt是未来的趋势,但并没有遗忘过去。

Thunderbolt接口内的数据流
Thunderbolt接口内的数据流

Thunderbolt技术基础

通常来说,Thunderbolt的工作原理是,计算机和外部设备间的数据使用多路传输构架通过两个通道(PCI Express用于数据转移,DisplayPort用于视频)进行双向传输。两个通道都能以高达10 Gb每秒的速度同时进行传输,支持即插即用以及热插拔操作。

PCI Express是用于计算机内部的高速总线,正因为此,内部的计算机卡比通过FireWire或USB传输的外部设备享有更多速度和性能上的优势。由于Thunderbolt的出现,PCI Express的性能被带到了计算机外部。DisplayPort能同时处理高于1080p的分辨率以及最多8个音频通道,是音视频应用的理想选择。对于计算机操作系统而言,Thunderbolt设备与PCI Express或DisplayPort设备类似,所以它们可以使用已有的标准驱动。

还记得FireWire警告过,不要将音频接口与硬盘在同一端口上进行菊花链吗?对10 Gbps的带宽来说,这根本不是问题。同时,因为协议并不是基于总线的,所以端口之间或上行/下行方向间是不会共享带宽的。

铜线连接可以延长至3米,为总线供电设备提供大约10W的电力。光纤连接能扩展到十米,不过,你将失去总线供电的能力。按照菊花链进行配置,最多支持七个设备(也就是Apple所说的“MacBook Pro可串联6台外设”),其中包括最多两个高清DisplayPort显示输出。Thunderbolt为20针,与Mini DisplayPort(mDP)的连接头相同,兼容DisplayPort接口的显示设备、mDP接口的显示器以及mDP至HDMI/DVI/VGA等接口的转接头。

笔记本?这将改变一切

便携性和设备的独立性已经越发变得重要了,音频行业已经将一些不太重要的应用交给了iPad,比如远程控制。Thunderbolt的处女秀是在Apple的笔记本上,如今也开始在以Windows为基础的机器中出现。因为外部设备注入的强大性能,所以Thunderbolt在笔记本上的应用让人非常兴奋。

现在,笔记本可以通过Thunderbolt扩展底架(比如Magma的ExpressBox 3T或Sonnet的Echo Express),利用多个PCIe卡的处理性能。
现在,笔记本可以通过Thunderbolt扩展底架(比如Magma的ExpressBox 3T或Sonnet的Echo Express),利用多个PCIe卡的处理性能。

虽然像iPad这样的平板以及最高级的笔记本还无法达到台式机的水平,但配备了Thunderbolt的笔记本基本上可以当做强大外部设备的控制中心使用,这样既能获得性能,又兼具便携性。更重要地是,因为Intel在设计Thunderbolt时,考虑了专业音视频的需要,所以在低延迟和精确的时间同步上也做了加强。同一领域的Thunderbolt设备之间可以8纳秒的速度进行同步,远好于任何其他的互联技术。

Thunderbolt也会影响计算机的制造。例如,现在Windows笔记本的连接口有以太网、HDMI、VGA、音频输入、音频输出、三个USB端口和一个ExpressCard卡槽。这些都很占用空间,影响到笔记本的尺寸和重量,也增加了费用。而Thunderbolt只需要一个小的连接口,就能处理所有类型的视频和音频,所以笔记本会变得更薄,更轻,更容易连接。现在的笔记本更多地被用作设备的“大脑”使用,因此,Thunderbolt的出现将为移动音频创作提供新的可能。

随着“大型录音室”的衰落,便携性已成为一个备受关注的问题。因为越来越少的商业录音棚能够负担具有良好声学的房屋,合作的客户也大多预算有限,所以越来越多人选择在具有优质声学条件的地方(比如音乐厅)进行远程录音。因为台式机的体积庞大,噪声过大,所以不适宜于便携性的录音。带有固态硬盘的笔记本和由Thunderbolt驱动的外部设备会提供一个精简、便携、安静的录音配置,满足高质量现场录音的需求——无论是为电影收录音频元素,或者在声学条件良好的空间录制弦乐四重奏。Universal Audio的Apollo是音频领域首个完全利用Thunderbolt优势的音频接口,因为这个原因,已经在许多便携录音项目中崭露头角。

音频和视频

因为具有比FireWire快12倍,比USB 2快20倍的带宽,Thunderbolt让笔记本有了与台式机抗衡的能力;Thunderbolt真正出彩的地方是其混合音视频、备份和分享为一体的精密生态系统。想象一下传统的后期制作情形,视频会在工作站之间来回传递,音频和视频的资源库会同时被多个用户使用——Thunderbolt正是为这种情况而生的。Thunderbolt可以缩短录音室花在数据传输上的时间,大大提高生产力,节省成本。

Universal Audio的Apollo音频接口是音频接口市场中首款提供Thunderbolt连接能力的专业音频外部设备。
Universal Audio的Apollo音频接口是音频接口市场中首款提供Thunderbolt连接能力的专业音频外部设备。

Thunderbolt也为备份带来了福音。通常有人说“如果数据只存在于一处,那么它并不能算作真正的数据”,但任何试图备份Tb级数据的人都知道,这是一项无比耗费时间的工作。不常进行备份的人主要是因为害怕麻烦或担心时间的消耗,如果能以更少的时间完成这项工作,应该会吸引很多人去做。

针对HD世界的协议

多年来,外部设备都受制于I/O。无论计算机内部的计算速度有多快,打印机的打印速度就那么快,调制解调器的速度也要看电话公司的脸色,像硬盘这样的外部设备更是亟需高速的生产能力。数据流已经变得越来越稠密了。电视从黑白变为彩色,再到宽屏,再到高清。电影从单声道音轨转变为多声道环绕声。音频录制也由24bit/96 kHz(甚至192kHz)取代了16bit/44.1 kHz。而且,所有这些数据流经常一起工作——在没有Thunderbolt之前,将所有数据从计算机搬运到外部设备中,就像四车道的高速公路因为道路整修缩减为一条后那样拥堵不堪。

Thunderbolt,虽然相对较新,但潜力已经相当明显,它不仅是数据的需求,也预示着未来,现在已经有大量的公司开始采用。最重要的是,作为“第一个吃螃蟹的人”,不用再担心风险,因为Thunderbolt兼容过去的外部设备。Thunderbolt将在高清音频和视频的市场中证明自己的价值。当越来越多的消费者和专业设备开始向这个方向转型,Thunderbolt的时代也就不远了。

原文地址:http://www.uaudio.com/blog/thunderbolt-basics/