PC/Mac

USB?Tunderbolt?PC/Macの外部接続端子と伝送速度について

通常DAWを使用する際には、PC/Macとオーディオインターフェースを接続してオーディオ信号を扱います。

また、外付けストレージに録音をしたり、オーディオファイルを置いておいたり、ライブラリを置いたり、DAWだけではなく、デジタルカメラの画像を取り込んだり、携帯電話のバックアップを作成する際にもPC/Macと接続します。

当然、外付け機器とPC/MacはUSBやThunderboltなどのケーブルで接続するわけですが、このUSBやThunderboltは規格や世代によって伝送速度が違います。伝送速度に関しては速いは遅いを兼ねるとでも言いましょうか、当然のように速ければ速いほど優秀です。

というわけで、今回はPCと外部機器を接続する際の伝送規格やその速度などについて解説していきたいと思います。

DAWで必要な伝送速度について

TEST3

さて、速ければ速いほど良いことは確実なのですが、DAWで実際に必要な速度はどの程度なのでしょうか。

一般的に使用される.wavや.aiffの非圧縮音源を例にとると、96kHz24bitステレオファイルで大体70MB/分位です。これをモノラルトラックで単位を秒に置き換えると0.583MB/sとなります。仮に100個のモノラルオーディオトラックがあるセッションを再生する場合には58.3MB/sで毎秒58.3MBのデータがケーブルを通過している、と考えることが出来ます。

あくまでも理論値で実際にこの通りの数値は出ないのですが、かなり大型のセッションファイルでも毎秒100MB位の伝送速度が出ていれば十分ということになります。ちなみにこれはUSB 2.0の理論上の伝送速度(60MB/s)では厳しく、USB 3.0の理論上の伝送速度(500MB/s)では余裕でこなせる程度のデータ量です。

この場合どちらかと言うと、HDDの書き込み・読み込み速度がボトルネックになりますが、今回は伝送速度についてのみ考えていきます。

2008年にUSB 3.0規格が発表されるまでは、ProTools HDに代表されるPCIe接続などのインターフェースを使用しない限り、大規模なセッションのMIXは実質的に出来ませんでした。が現在では前述の96kHz24bitが100トラックあっても問題なく録音再生が行えます。

つまり、現在使用されているUSB 3.0以上の規格であれば、DAWの外付けオーディオドライブとして使う分には問題ない、ということになります。

しかし、例えばセッションファイルのバックアップであったり、オーディオデータの移動などの作業では伝送速度が速いに越したことはなく、可能な限り高速な伝送インターフェースを使用するのがよいでしょう。

 

代表的な伝送形式

PC/Macと外部機器を接続するインターフェースには多くの種類がありますが、現在、一般的に普及しているシリアルバス規格はUSBとThunderbolt、PCI Expressの3つになってくるでしょうか。

以前はIEEE1394規格、通称Firewire企画の製品もありましたが、現在目にすることはほとんどありません。余談ですが、私が太古の昔に使用していたDAW用マシンではFirewire 400規格の外付けHDDを使用していました。そこからFirewire 800、Thunderbolt、Thunderbolt 2、Thunderbolt 3(USB 3.2 Gen2)とアップグレードされてきています。

今回の記事では現在主流になっているオーディオインターフェースの規格に合わせて、USB規格とThunderbolt規格に絞って解説を行っていきます。

 

USB規格

DAW関連機器だけでなく、マウスやキーボードを接続したり、携帯電話の充電まで出来てしまうUSB規格とは何者なのでしょうか。

USBはUniversal Serial Busの頭文字を取った略称で、Universalを汎用と訳して「汎用シリアルバス」と和訳されていることもあります。WindowsOS、MacOSのどちらでも使用されている伝送規格で、初代は1996年に仕様が発行されています。

この規格は一方通行ながら下方互換があり、例えばUSB3.2 Gen 1ポートにUSB 1.0の機器を接続しても認識されます、この場合の伝送速度はUSB 1.0相当になります。逆にUSB 1.0のポートにUSB 3.2 Gen 2の機器を接続しても認識しなかったりします。

USB 1.0

初代USB(USB 1.0)の理論上の最大伝送速度は1.5MB/Sで簡単に外部機器を接続・解除出来る規格としては画期的だったものの、大きなファイルを転送するなどの目的には少し厳しい伝送速度でした。当時コンピューターで使用されていた伝送規格はSCSI(スカジー)やIDEあたりがメジャーどころでしょうか。これらの伝送よりもUSB 1.0の方が格段に遅く、現在のような大容量の外付けドライブを使用するような用途での使用は考えられないものでした。

ちなみにSCSIインターフェースは大型のコネクタでPC-9801などと外部機器の接続に使われていましたが、現在ではまずお目にかかることはありません。しかし、現代でも伝送に使用する伝送コマンドはSCSIコマンドが使用されています。詳しくは触れませんがUASPってやつです。すごいことですよね。

USB 1.1

1998年に仕様が発行されたUSB規格で伝送速度はUSB 1.0と同様1.5MB/sの規格です。

違いは電源管理に関する部分だけです。

USB 2.0

2000年に仕様発行された次世代USB規格です。いわゆるHigh-Speed USBと書いてあるものはこのUSB 2.0です。理論上の最大伝送速度は60MB/s。USB 1.0の40倍です。技術の進歩の速度にビックリです。この4年間で何があったのでしょう。

最大ケーブル長は5mまでと規格されています。ここまでは旧規格になるのでサクサク行きます。

USB 3.0

2008年に仕様発行された規格で、直後にはその速度からSuperSpeed USBと呼ばれていました。コネクタにSSマークが記されていたりします。中身が青いコネクタはUSB 3.0の特徴です(すべてが青いわけではないし、青ければ3.0なわけでもないです)。理論上の最大伝送速度は500MB/sです。個人的には、この規格の発表でFirewire800規格に止めが刺された印象です。

仕様としては5Gbps=625MB/sの速度が出るはずなのですが、10ビット分のデータ中8ビットだけを使用しているため、実効値は4Gbps=500MB/sとなっています。

個人的には外付けSATA SSDはこの規格で十分だと考えています。SATA規格の理論上の上限速度が6Gbps=750MB/sで実際には500MB/sを少し超える程度です。多くのSSDはこのあたりを目指して作られているので、SATA SSDを外付けする分には十分だと思います。100MB/s出てれば96kHz24bitで100トラックのセッションを走らせられます。その5倍出てるので十分だと考えます。

電源面でも今まで500mAが上限だった電流量が900mAに引き上げられました。また、最大ケーブル長は3mまでに短縮されています。

USB 3.1 Gen 1

2013年に再定義されたUSB 3.0のことです。騙されてはいけません。当然伝送速度も給電電流も同一です。Genは「ゲン」じゃなくて「ジェン」と読みます。Generationの頭三文字でGenです。Gen 1(ジェンワン)は第一世代と訳します。

あたかもUSB 3.0よりも高速なものとして宣伝されているケースがありますが、USB 3.0と完全に同一のものです。気を付けましょう。繰り返しになりますが、騙されてはいけません。

USB 3.1 Gen 2

USB 3.1規格の本命はこっちです。Gen 2では最大伝送速度が1.21GB/sまで引き上げられました。あまり耳にしませんが、SuperSpeedPlus USBという公式な呼び名がついています。外付けドライブが内部バス用のSATA 3の速度を超えました。まぁ、この頃には内臓ドライブはNVMe M.2に置き換わっていましたが・・・。

注意点は両端に接続する機器と接続用のケーブル、使用する場合にはUSBハブも含めて、すべてがUSB 3.1 Gen 2に対応していないと1.21GB/sの速度は出ないところと、使用できる最大ケーブル長が1mまでに制限されている点です。

この規格の伝送速度はSATA SSDの書き込み・読み込み速度を超えているので、最大限活かすためにはSATA SSDでRAIDを組む必要があります。後発の規格が出そろった今となってはNVMeを繋ぐには速度不足だし、使われない規格かも知れません。

最大電流は通常1000mAですが両機器が対応していて、かつ両端がType-Cのコネクタを使用した場合に限り3Aまでの電流を流すことが可能です。

USB 3.2 Gen 1

2017年仕様発行。本当に紛らわしくてやめていただきたいのですが、これもUSB 3.0のことを指します。速くなった印象を受けますが、そんなことはありません。USB 3.0と全く同一のものです。繰り返しになりますが、騙されてはいけません。

ちなみに、USB 3.2規格では名前の後ろに通信に使用するレーン数を記載したりもします。このUSB 3.2 Gen 1はUSB 3.2 Gen 1×1と表記されることもありますが、これもUSB 3.0と同一のものです。

USB 3.2 Gen 1×2

これはUSB 3.2 Gen 1を2レーン使用して通信する規格で、伝送速度は倍の10Gbpsが出ます。いろいろな資料をあさってみたのですが、本来USB3.0の倍であれば実効値は8Gbps=1GB/sとなるはずなのですが、その部分についての記述を発見することが出来ませんでした。

実はわたくしはこの規格自体は知っていたのですが、使用されている機器に巡り合ったことがありません。規格としては2レーンを使用するためにケーブルの両端がType-C端子である必要があります。両端Type-Cのケーブルは基本的に全結線の製品しか存在しないはずなのですが、信頼できるメーカー製のものを使うのがよいと思います。最大ケーブル長は2mです。

USB 3.2 Gen 2

本当に紛らわしい名前です。この項目ではUSB 3.2 Gen 2×1を解説しています。

USB 3.2 Gen 2×1はUSB 3.2 Gen 2のシングルレーン伝送規格です。勘の良い方はお気づきかもしれませんが、USB 3.1 Gen 2と全く同一の規格です。シングルレーンなので、Type-Cコネクタ以外のケーブルも許容されます。

USB 3.2 Gen 2×2

1レーンあたり1.21GB/sの2レーン伝送なので単純計算では倍の2.42GB/sの伝送速度です。実際に手元にあるNVMe SSDケースを使ってベンチマークをかけましたが、2GB/sを下回りました・・・。しかし、それでも十分な伝送速度と言えると思います。

USB4

2019年にThunderbolt 3をもとにリリースされた規格で、これまでのUSB規格に加えてThunderbolt 3との互換性を持つ規格です。正式名称はUSB4 Gen 3です。小数点超えてアップグレードしたのだからGen〇を一回リセットしてほしいところです。

理論上の最大伝送速度は1レーンあたり20Gbps=2.5GB/sで2レーン伝送も盛り込まれています。2レーンだと理論値で5GB/sという驚異的な伝送速度になります。普及するのでしょうか・・・。

Thunderbolt規格

Thunderbolt規格は2011年にFirewireでUSBに惨敗したappleから発表された規格で、当然のように長きにわたって独自規格になっていました。

奇しくも2011年の3月に17インチのMacBook Proを購入した筆者は、この使い道のわからないコネクタを尻目にFirewire800接続のHDDで作業をしていました。

Thunderbolt 1

発表当時は当然1なんて付いていなかったのですが、便宜上1を付けて解説していきます。

2011年に発表・実装された伝送規格で、当時主流だったUSB 3.0の倍、10Gbps=1.21GB/sの伝送速度を有しています。また、給電能力も10WとUSB 3.0の倍以上の性能を有していました。ケーブル長は通常のケーブルでは3mまでと標準的ですが、光変換ケーブルを使用することで60mまでのデータ伝送を可能にしていました。やっぱりどっかぶっ飛んでます。

コネクタ形状がMini Display Portと同じ形状で、実際に外部ディスプレイを接続することも可能だったため、多くの人はディスプレイを接続して使用していました。また、PCIe通信も可能なために、現代では当たり前になっている外部GPUの接続も当時から可能でした。対応製品が入手困難でしたが。

USB規格との違いはデイジーチェーン接続にも対応している点です。デイジーチェーンとは、PCからオーディオインターフェースのThunderbolt端子に接続し、そのオーディオインターフェースにもう一つ付いているThunderbolt端子から別のThunderbolt機器に接続することで、Firewire規格に引き続き採用されています。

Thunderbolt 2

2013年にIntelから誕生した規格です。Thunderbolt 1を2レーン化した規格で、最大伝送速度は倍の20Gbps=2.5GB/sに達します。

この頃から対応製品がリリースされ始めましたが、まだapple色が強く、対応製品は希少で高価でした。

ちなみに、私は現在でもThunderbolt 2規格のオーディオインターフェースであるUniversal Audio apollo8pを現役で使用しています。コネクタをThunderbolt 3に変更するアタッチメントもラインナップされているのですが、apple製のThunderbolt 3→2変換で不自由なく使用出来ているのでそのままになっています。

Thunderbolt 3

こちらは2015年に仕様発行された規格で現行のMacシリーズに搭載されています。理論上の最大伝送速度は40Gbps=5GB/sですが、実際にデータ伝送に使用可能な帯域は22Gbps=2.7GB/s程度です。この規格ではUSB type-Cコネクタが採用されていますが、後方互換を持っています。変換必要ですが。

また、PC/Mac側のThunderbolt 3はUSB 3.2 Gen 2と互換性を持ちます。は?

つまり、Thunderbolt 3が搭載されているPC/MacをUSB 3.2 Gen 2×2機器と両端USB Type-Cコネクタのケーブルで接続すると、USB 3.2 Gen 2×2接続として機能するということです。逆は無理ですが。

そして、USB4の項目で前述のとおり、この規格をもとにUSB4が策定されました。そしてUSB4はThunderbolt 3と後方互換を持ちます。もうThunderbolt規格なくした方がよいのではないかと思います。

さらに、使用可能なケーブルの制約が物凄く多いです。

まず、最大伝送速度を発揮するためにはUSB Type-Cコネクタを両端に持ったケーブルで0.8m以内のケーブルを使用する必要があります。これはUSB 3.x系と互換性を持ったパッシブケーブルでのお話です。メーカー製だと0.5mのものが多い印象です。いくらなんでも短すぎると感じます。

それ以上の長さが必要な場合、アクティブケーブルを使用する必要があるのですが、このアクティブケーブルはUSB 3.x系と互換性がありません。USB機器と接続すると2.0接続になります。多くのメーカーではコネクタ部分にかなりわかりやすくThunderbolt 3用である旨を表示しているのですが、挿そうと思えば挿せてしまうのでただ接続するだけなのに注意力が必要になります。あとどちらもケーブルもそれなりに高級品です。

Thunderbolt 4

まだ実際に搭載されている機器は見たことがありませんが、規格としては2020年に仕様発行されています。USB4をサポートした規格とのことですが、それならもう名前もUSB4でよいのではないかと思います。

執筆段階の印象ですが、この規格についてはまだまだ揺れそうです。

 

DAWにおすすめの規格

ここまで技術仕様的な部分を見てきましたが、ここからはどの規格に対応した製品がおすすめなのかを考えていきます。

と言っても、Thunderboltを採用している機器は実質的にMac専用という感じになっているので、ご了承ください。

規格自体をオススメするというのもおかしい話ですが、先に言ってしまうと結局のところ入手性や互換性を考えるとUSBが良い、となります。

 

Windowsユーザーにオススメ

Windowsユーザーの方にはオーディオインターフェース、外付けドライブともにUSB規格の製品がおすすめです。

近年ではオーディオインターフェースもUSB3.0(=USB 3.1 Gen 1=USB 3.2 Gen 1×1)規格に対応した製品が多いですが、16chトラック程度の同時録音での実使用上はUSB 2.0規格のオーディオインターフェースでも全く問題ないですし、SSLのようにコネクタ形状がUSB Type-Cになっている製品でも伝送はUSB 2.0のものが多いです。電源容量のためにType-Cを採用している感じでしょうか。

SOLID STATE LOGIC / SSL2+

SOLID STATE LOGIC / SSL2+

また、USB 3.0以上の伝送規格を採用しているオーディオインターフェースには、伝送速度を活かしたDSPエフェクト機能などが実装されている製品が多いです。それらの製品の多くはThunderboltと両対応だったりします。

ANTELOPE AUDIO / Discrete 4 Synergy Core

ANTELOPE AUDIO / Discrete 4 Synergy Core

オーディオデータやセッションファイル、ライブラリなどに使用する外付けドライブはUSB 3.0以上の規格であれば問題ないです。HDDを使用している場合などには書き込み・読み込み速度が150MB/sも出てればよい方なので、USB 3.0がボトルネックになることはあり得ません。

SATA SSDを使用する場合にもUSB 3.0の速度があれば問題ないです。

NVMe SSDを使用する場合には可能な限り高速なUSB 3.2 Gen 2×2接続を採用したいところですが、耐久性の面でも発熱管理の面でも価格的な面でも現状ではSATA SSD+USB 3.0で十分だと考えます。

 

Macユーザーにオススメ

私自身がThunderbolt接続のオーディオインターフェースを使用しているのですが、特段メーカーにこだわりが無ければUSB接続のオーディオインターフェースを使用するのが良いと思います。

USB 3.0以上の伝送速度を備えたオーディオインターフェースを選択する理由は、伝送速度を活かしたDSP機能によるところが大きいです。その機能に重きを置くのであればThunderbolt接続のオーディオインターフェースも候補になります。実際のメーカーとしてはUniversal AudioやAntelope Audioあたりの製品が相当します。

UNIVERSAL AUDIO  / APOLLO TWIN X / DUO Heritage Edition

UNIVERSAL AUDIO / APOLLO TWIN X / DUO Heritage Edition

また、Apogeeなどのapple寄りのメーカーでは多入力のオーディオインターフェースにThunderboltを採用していたりします。ノートPCでもアナログ32IN/32OUTが実現可能です。

APOGEE / Symphony I/O MKII Thunderbolt 16x16 A I/O+16x16 A I/O

APOGEE / Symphony I/O MKII Thunderbolt 16×16 A I/O+16×16 A I/O

外付けドライブにはWindows機同様、圧倒的にUSB規格のものがおすすめです。

まずは入手性について、Thunderbolt対応製品は入手性が悪く、リリースしているメーカーも限られます。そのためUSB製品と比較して相対的に高価格です。前述のとおり、SATA SSDと接続する場合には伝送速度はUSB 3.0もあれば十分なので、Thunderbolt規格はオーバースペックになります。

また、長年のappleユーザーとしてはこんなことは言いたくないのですが、長年のユーザーだからこそ味わってきたことがあります。それは、Thunderbolt規格がいつまで続くかわからない、という点です。Macをアップグレードしたらいままで使用してきた外部機器が一斉に使えなくなることがあり得ます。というか、人生で2度程経験しました。使えたとしてもapple純正の高価格な変換ケーブルにまみれることになります。

今後の流れとしてはUSB規格とThunderbolt規格は互換性を持ったまま継続していきそうですが、それならUSBでよいのです。マシンの更新のたびに周辺機器を総取っ換えしないといけないメーカーがあるでしょうか。あるんです。そう、アップルならね。取り乱しました。

☆まとめ☆

  • 規格の進歩が凄すぎる!
  • Thunderboltは実質Mac専用!
  • 将来性は圧倒的にUSB!

 

最後に

後半でだいぶ愚痴っぽくなってしまいました。申し訳ないです。

今回は伝送規格についてみてきましたが私自身もコンピューターは使うのが専門なので、調べるまで知らなかったことなどが多く勉強になりました。

実際、高速伝送に関しては映像屋さんがとても詳しいです。映像データは音楽データに比べるとはるかにサイズが大きいので、それを保存するための伝送経路も高速である必要があります。NVMeのRAIDなんてなんに使うのかと思っていたら録画に使うそうです。

今後USB4とThunderbolt 4でどうなるのか不安ですが、Macユーザーでも特にこだわりがない限りはUSB規格の製品を選んでおいた方が安全なことは間違いありません。

最後までご覧いただきありがとうございます。音楽とはほとんど関係のない記事となりましたが、なにかのお役に立てればうれしいです。


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