Латентность довольно неприятная и зловредная штука,  это может подтвердить каждый, кто когда-либо с ней сталкивался и было бы здорово если не вовсе от нее избавиться, то хотя бы свести к минимуму. В этой статье мы дадим четкое опрееление латентности, рассмотрим причины ее возникновения и возможные методы борьбы.

Латентность в цифровых аудио системах может стать причиной многих бед — как технического характера, таких как асинхронность нескольких дорожек аудио при работе в режиме овердаббинг, так и оказать негативное влияние на исполнение партии музыкантом или исполнителем, оказывая влияние на корректный мониторинг сигнала. Но прежде чем перейти непосредственно к разговору о латентности и возможности на нее повлиять, дадим этому понятию четкое определение.

В цифровых аудио системах под латентностью понимают время, требуемое системе для ввода и вывода аналогового аудиосигнала в память компьютера, что выражается в результате в некоторой задержке.


Общая латентноость системы, то есть полный цикл от ввода аудио сигнала до его вывода, определяется несколькими факторами. На некоторые из них, например размер буффера, пользователь имеет возможность повлиять, другие же, такие как применяемые в аудиоинтерфейсе АЦП и ЦАП, имеют фиксированное производителем значение. Рассмотрим каждый из них в отдельности и остановимся поближе на тех, на которые мы можем повлиять.

Общая латентноость системы

Типичная блок схема ввода- вывода аудио информации в цифровую рабочую станцию( DAW)

АЦП (аналогово-цифровое преобразование) – на данном этапе аналоговый аудиосигнал преобразовывается в цифровую форму, более привычную для компьютерной техники. Это вносит сравнительно малую задержку и зависит от используемых в преобразователях чипов, которые могут изменятся от производителя к производителю . В среднем значения колеблятся в пределах 0,5 мс. Возможности повлиять на эту цифру у пользователя нет. Да и снижать ее, к примеру до 0,2 мс, скажем прямо смысла особого не имеет.


Тракт передачи цифрового аудио сигнала в память компьютера. Латентность также может изменятся в зависимости от используемого протокола передачи данных (USB, FireWire, PCI, PCIe и так далее). Однако на данный момент, благодаря высокой скорости передачи данных, эти задержки настолько мизерные, что, как правило в стандартных ситуациях, в расчете общей латентности ими вполне можно принебречь.

Буффер ввода информации. На данном этапе полученные при аналогово-цифровом преобразовании данные вводятся в память компьютера. Этот процесс сопровождается интенсивным использованием вычислительных рессурсов, что делает необходимым использование предварительного накопления данных, чем и занимается буффер. Размер буффера, измеряемый в количестве дискретных отсчетов (сэмпл), зависит от способностей процессора и является основной причиной возникновения задержки. В общем и целом можно сказать, что более мощный процессор позволяет установить более низкое значение буффера. И соответственно наоборот. При этом, в случае если значение буффера окажется слишком малым, а процессор не достаточно быстрым, то возникает риск перегрузки процессора информацией, которую он будет не успевать обрабатывать, что сказывается в слышимых артефактах, таких как глитчи и дропаутс – очень неприятные на слух дефекты, которые очень сложно удалить в последствии из записи.


Аудиодрайвер. Производители цифрового аудио оборудования прикладывают довольно много усилий для обеспечения их продукции стабильным и эффективным в своей работе програмным обеспечением (драйвер), поскольку это также влияет на общее значение латентности. Повлиять на эту задержку пользователь возможности не имеет. С помощью различных эмуляций (ASIO, EASI, MAS) стандартных аудио драйдеров Windows (WDM), а также Mac (Core Audio) можно избежать экстремально высоких значений латентности, так как это стандартное програмное обеспечение не было разработано с учетом потребностей профессиональной работы в среде аудио и может вызывать задержки до 75(!) мс.

Буффер вывода информации. Здесь происходит аналогичный процесс как и при вводе информации в компьютер, только в обратном направлении.

Тракт передачи цифрового аудио сигнала на ЦАП

ЦАП (цифро-аналоговое преобразование) – процесс обратный описанному на этапе АЦП, в результате которого реконструируется оригинальный аналоговый сигнал. Возможности повлиять на скорость выполнения днной операции у пользователя нет.


Как уже было сказанно выше, пользователь имеет возможность повлиять на латентность, изменяя размер буффера с помощью програмного обеспечения. Чем больше будет это значение, измеряемое в семплах, тем больше будет результируемая латентность, измеряемая уже в миллисекундах. При этом мало, кто задумывается, что частота дискретизации напрямую влияет на латентность сигнала при одной и той же величине буффера.  Поясним.

Частота дискретизации определяет количество семплов в секунду (более подробно о технологии оцифровки сигналов, вы можете прочесть в статье «Цифровое представление аудиосигналов»). Таким образом, чем выше частота дискретизации, тем больше семплов будут представлять форму оригинальной аналоговой волны. Поскольку время при этом остается неизменным, то это также означает, что при более высокой частоте дискретизации, каждый индивидуально взятый семпл будет короче, чем был бы при более низкой частоте дискретизации. Для большей наглядности рассмотрим пример. При частоте дискретизации 44.1 КГц, стандартной для CD,  аплитуда аналогового аудио сигнала будет замеряна 44,100 раз в секунду, что в результате даст 44,100 семплов.


ждый такой семпл будет иметь длительность равную 1/44,100 секунды, что равняется 0,022 милисекунды. Если мы установим объем буффера на 256 сэплов, что является расхожим  значением, то это будет означать, что результируемая задержка, вызванная буфферизацией,  будет составлять 256 х 0,022 = 5,8 мс. А теперь рассмотрим аналогичную ситуацию, но частота дискретизации при этом будет составлять 96 КГц. Не сложно заключить, что длительность одного индивидуально взятого семпла в данном случае будет составлять 1/96,000 = 0,01 мс, что значительно меньше, чем в предыдущем сценарии. Это также в свою очередь означает, что задержка, при том же значении объема буффера (256 сэмплов) составит 256 х 0,01 = 2,66 мс. Как видите, результат на лицо.

Не стоит забывать, что общая задержка, при вводе и выводе сигнала будет в два раза больше, так как в выше приведенном примере речь шла только об одном направлении – вводе информации.

Грубо говоря общую задержку в системе можно посчитать опираясь на следующую формулу:

(размер буффера / частота дискретизации) * 2

Для получения более точных значений к полученному результату необходимо будет прибавить фиксированные задержки, такие как аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразование (обычно в пределах 0,5 мс на каждую операцию) и задержки, вызванные аудио драйвером.


Как показывают многочисленные исследования задержки менее 11 миллисекунд человеческий мозг не воспринимает и просто напросто игнорирует. Более высокие значения уже регестрируются и могут восприниматься как дискомфорт и даже иметь более негативные последствия, вплоть до полной дизориентации. Поэтому в идеальном случае общая латентность всей системы не должна превышать 11 миллисекунд. И, как мы убедились, мы можем эффективно уменьшить значение латентности, вызванную необходимостью буфферизации сигнла, увеличив частоту дискретизации сигнала, при сохранении всех других переменных.

Конечно, у этого есть и свои недостатки. Если в прошлом, идя на такой шаг нужно было учитывать дополнительные затраты вычислительных рессурсов компьютера, то сегодня это уже не представляет особой проблемы, если вы конечно не используете совсем уж старую лошадку для этих целей или не производите многоканальную запись.

Кстати, последующая обработка цифрового сигнала с высокой частотой дискретизации будет также требовать повышенных затрат мощности, так как вашей DAW придется обсчитывать большeе количество семплов в секунду. Особенно это становится заметно при работе над крупными проектами, содержащими десятки дорожек аудио. Рано или поздно вам либо придется ограничить количество используемых модулей обработки (плагинов), либо производить промежуточный рендеринг отдельных каналов или групп, что разумеется будет ограничивать вас в гибкости.


Если вы находите данную статью информативной и, возможно, интересной для ваших друзей или коллег, то автор будет рад, если вы ею с ними поделитесь или порекомендуете. Вашим комментариям или мыслям на тему я также буду рад.

Если вы не желаете пропустить следующую статью, обзор нового оборудования и другие новости с портала YourSoundPath и хотите быть своевременно о них уведомлены, то рекомендую подписаться на почтовую рассылку с помощью формуляра ниже.

 

Примеры употребления слова латентность в литературе.

Лишь в одном, во всеобъемлющем отношении латентность еще есть актуальность.

Но в чистом отношении латентность есть лишь пауза в живом дыхании актуальности, в которой Ты остается присутствующим.


Нильская группа не может освободиться от оков латентности из-за жестоких социальных притеснений.

Мать двух метагигантов умудрилась завуалировать тайные мысли с такой тщательностью, какую ни один из нас при еЕ латентности не считал возможной.

Я представляю себе, насколько совмещение ее генов с нашими ускорит умственное развитие тану — от латентности к активности!

Элизабет — не просто талантливый образец латентности, как ты или Розмар.

Свой новый анализ коэффициентов метапсихической латентности Грегги выпустил пятитысячным тиражом!

Медленно очисти от кожуры этот ядовитый плод и высоси из него все соки: скрытые комплексы, обширную, но — против ожиданий — не приведшую к полной деградации душевную травму, связанную с потерей золотого торквеса, фантастические метафункции принуждения, психокинеза, творчества, ясновидения, вновь запертые в клетке латентности, чтобы никогда больше не выйти на свободу.

Каждое действительное отношение в мире осуществляется в чередовании актуальности и латентности, каждое взятое в отдельности Ты должно окуклиться в Оно, чтобы вновь отрастить себе крылья.

Этой жажды непрерывности не удовлетворяет жизненный ритм чистого отношения, смена актуальности и латентности, в которой убывают лишь сила нашего отношения и присутствие в настоящем, но отнюдь не первоприсутствие.

Все земляне в большей или меньшей степени обладают латентностью, — заключил Тула-Эку.


И лишь немногие неприкаянные души всегда уязвимы, всегда мечутся между латентностью и сознательным контролем над своими высшими умственными силами.

Сампсон с его безнадежной латентностью абсолютно неподходящая партия для молодой женщины, одаренной такими мощными метафункциями.

Лишь обладающие по-настоящему сильной латентностью могут рассчитывать на успешный исход тренировок.

Скажем, Джон располагает сильной латентностью в телепатии и слабой — в целительстве, а Джейн — как раз наоборот.

Источник: библиотека Максима Мошкова

Латентность оперативной памяти — что это такое?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector