Этот пример показов, как измерить задержку аудио устройства. Пример использует audioLatencyMeasurementExampleApp, который, в свою очередь, использует audioPlayerRecorder вместе с тестовым сигналом и перекрестной корреляцией для определения задержки. Чтобы избежать интерференции доступа к диску, тестовый сигнал загружается в dsp. Сначала объект AsyncBuffer, и системы координат передаются из этого объекта через аудио устройство.
В общих чертах задержка определяется как время, с которого аудиосигнал входит в систему, до ее выхода. В цепи цифровой обработки аудио существует несколько параметров, которые вызывают задержку:
Оборудование (включая преобразование A/D и D/A)
Аудио драйверы, которые взаимодействуют со звуковой картой системы
Частота дискретизации
Образцы по системе координат (buffer size)
Алгоритмическая задержка (например, задержка, введенная фильтром или аудио эффекта)
В этом примере показано, как измерить задержку туда и обратно. То есть задержка, возникающая при воспроизведении аудио через устройство, закольцовывании аудио с помощью кабеля физического шлейфа и записи шлейфа аудио с тем же аудио устройством. В порядок вычисления задержки для собственного аудио устройства необходимо подключить аудио выход и аудио в портах с помощью шлейфного кабеля.
Задержка скругления не разбивает измерение между выходом и задержкой входа. Он измеряет только совокупный эффект этих двух. Кроме того, большинство практичных приложений не будут использовать настройку шлейфа. Обычно цепь обработки состоит из записи аудио, обработки его и игры обработанного аудио. Однако задержка должна быть одинаковой в любом случае при условии, что другие факторы (формат кадра, частота дискретизации, задержка алгоритма) не изменяются.
Меньшие форматы кадра и более высокие частоты дискретизации уменьшают задержку округления. Однако компромисс является более высокой вероятностью возникновения отсева (переполнения/недоисполнения).
В дополнение к потенциально увеличивающейся задержке, количество обработки, участвующей в аудио алгоритме, также может вызвать отсев.
Функция audioLatencyMeasurementExampleApp вычисляет задержку округления в миллисекундах для заданной настройки. Также представлены переполнения и недоиспользования. Если переполнения/недоисписания не равны нулю, результаты, вероятно, являются недопустимыми. Для примера:
audioLatencyMeasurementExampleApp('SamplesPerFrame',64,'SampleRate',48e3) % The measurements in this example were done on macOS. For most % measurements, a Steinberg UR22 external USB device was used. For the % measurements with custom I/O channels, an RME Fireface UFX+ device was % used. This RME device has lower latency than the Steinberg device for a % given sample rate/frame size combination. Measurements on Windows using % ASIO drivers should result in similar values.
Trial(s) done for frameSize 64.
ans =
1×5 table
SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms Overruns Underruns
_______________ ______________ __________ ________ _________
64 48 8.3125 0 0
Обработка в реальном времени на операционной системе общего назначения возможна только в том случае, если вы минимизируете другие задачи, выполняемые компьютером. Рекомендуется:
Закройте все другие программы
Убедитесь, что недоиспользования/переполнения не происходит
Используйте достаточно большой buffer size (SamplesPerFrame), чтобы гарантировать согласованное поведение без отсева
Убедитесь, что настройки вашего оборудования (buffer size, частота дискретизации) соответствуют входным параметрам measureLatency
В Windows можно использовать функцию asiosettings для запуска диалогового окна, чтобы управлять настройками оборудования. На macOS необходимо запустить Setup Audio MIDI.
При использовании ASIO (или CoreAudio с Mac OS) измерения задержки непротиворечивы, пока отсева не происходят. Для небольших размеров буфера возможно получить чистое измерение в одном образце и выпадает в следующем. Опции Ntrials могут использоваться, чтобы гарантировать последовательное поведение отсева при измерении задержки. Для примера, чтобы выполнить 3 измерения, используйте:
audioLatencyMeasurementExampleApp('SamplesPerFrame',96,... 'SampleRate',48e3,'Ntrials',3)
Trial(s) done for frameSize 96.
ans =
3×5 table
SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms Overruns Underruns
_______________ ______________ __________ ________ _________
96 48 10.312 0 0
96 48 10.312 0 0
96 48 10.312 0 0
На macOS также можно попробовать разные форматы кадра, не меняя аппаратных настроек. Чтобы сделать это удобным, можно задать вектор SamplesPerFrame:
BufferSizes = [64;96;128]; t = audioLatencyMeasurementExampleApp('SamplesPerFrame',BufferSizes) % Notice that for every sample increment in the buffer size, the additional % latency is 3*SamplesPerFrameIncrement/SampleRate (macOS only).
Trial(s) done for frameSize 64.
Trial(s) done for frameSize 96.
Trial(s) done for frameSize 128.
t =
3×5 table
SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms Overruns Underruns
_______________ ______________ __________ ________ _________
64 48 8.3125 0 0
96 48 10.312 0 0
128 48 12.312 0 0
В частности, в предыдущем примере шаг является
3*[128-96, 96-64]/48e3 % In addition, notice that the actual buffering latency is also determined % by 3*SamplesPerFrame/SampleRate. Subtracting this value from the measured % latency gives a measure of the latency introduced by the device (combined % effect of A/D conversion, D/A conversion, and drivers). The numbers above % indicate about 4.3125 ms latency due to device-specific factors. t.Latency_ms - 3*BufferSizes/48
ans =
0.0020 0.0020
ans =
4.3125
4.3125
4.3125
Измерения, выполненные до сих пор, предполагают, что канал # 1 используется и для входа, и для выхода. Если ваше устройство имеет шлейфный кабель, подключенный к другим каналам, можно задать их с помощью опции IOChannels для measureLatency. Это задается как вектор с 2 элементами, соответствующий входному и выходному каналам, которые будут использоваться (измерение всегда по моно сигналу). Например, для RME Fireface UFX +:
audioLatencyMeasurementExampleApp('SamplesPerFrame',[32 64 96],... 'SampleRate',96e3,'Device','Fireface UFX+ (23767940)',... 'IOChannels',[1 3])
Trial(s) done for frameSize 32.
Trial(s) done for frameSize 64.
Trial(s) done for frameSize 96.
ans =
3×5 table
SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms Overruns Underruns
_______________ ______________ __________ _________ __________
32 96 2.6458 0 32
64 96 3.6458 0 0
96 96 4.6458 0 0
Измерения до сих пор не включали задержку алгоритма. Поэтому они представляют минимальную задержку скругления, которая может быть достигнута для данного устройства, buffer size и частоту дискретизации. Можно добавить КИХ-фильтра линейной фазы в цепь обработки, чтобы убедиться, что измерения задержки выполняются должным образом. Кроме того, он обеспечивает способ проверки робастности обработки звука в реальном времени при заданной рабочей нагрузке. Для примера,
L = 961; Fs = 48e3; audioLatencyMeasurementExampleApp('SamplesPerFrame',128,... 'SampleRate',Fs,'FilterLength',L,'Ntrials',3) % The latency introduced by the filter is given by the filter's % group-delay. GroupDelay = (L-1)/2/Fs % The group delay accounts for the 10 ms of additional latency when using a % 961-tap linear-phase FIR filter vs. the minimal achievable latency.
Trial(s) done for frameSize 128.
ans =
3×6 table
SamplesPerFrame SampleRate_kHz FilterLength Latency_ms Overruns Underruns
_______________ ______________ ____________ __________ ________ _________
128 48 961 22.312 0 0
128 48 961 22.312 0 0
128 48 961 22.312 0 0
GroupDelay =
0.0100
%The latency measurements are determined by cross-correlating a source %audio signal with a delayed version of the signal that results after %loopback through the audio device. You can use the Plot option in %measureLatency to plot the original and delayed signal along with the %cross correlation: audioLatencyMeasurementExampleApp('SamplesPerFrame',128,'Plot',true) % If the optional FIR filtering is used, the waveforms are not affected % because the filter used has a broader bandwidth than the test audio % signal.
Trial(s) done for frameSize 128.
Plotting...
ans =
1×5 table
SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms Overruns Underruns
_______________ ______________ __________ ________ _________
128 48 12.312 0 0
