主要内容

测量音频延迟

这个例子展示了如何测量音频设备的延迟。这个例子使用audioLatencyMeasurementExampleApp,它又使用audioPlayerRecorder以及一个测试信号和交叉相关来确定延迟。为了避免硬盘访问干扰,测试信号被加载到dsp中。首先是AsyncBuffer对象,然后帧通过音频设备从该对象流化。

介绍

概括地说,延迟定义为从音频信号进入系统到退出的时间。在数字音频处理链中,有多个导致延迟的参数:

  1. 硬件(包括A/D和D/A转换)

  2. 与系统声卡通信的音频驱动程序

  3. 采样率

  4. 每帧样本(缓冲区大小)

  5. 算法延迟(例如,由过滤器或音频效果引起的延迟)

这个例子展示了如何测量往返延迟。即,通过设备播放音频、用物理环回电缆将音频环回、用相同的音频设备记录环回音频时所产生的延迟。为了计算您自己的音频设备的延迟,您需要使用环回电缆连接音频输出和音频端口。

往返延迟不会分解输出延迟和输入延迟之间的度量。它只衡量两者的综合效应。而且,大多数实际应用程序不会使用环回设置。通常,处理链包括录制音频、处理音频和播放处理后的音频。然而,只要其他因素(帧大小、采样率、算法延迟)不变,所涉及的延迟应该是相同的。

硬件延迟

较小的帧大小和较高的采样率降低了往返延迟。然而,权衡是一个更高的可能性的退出发生(溢出/溢出)。

除了潜在地增加延迟外,音频算法所涉及的处理量也可能导致退出。

使用audiolatencymeasurementexampleapp.m.测量延迟

函数audioLatencyMeasurementExampleApp计算给定设置的往返延迟,以毫秒为单位。还提出了超限和欠限。如果溢出/溢出不为零,则结果可能无效。例如:

audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”, 64,“SampleRate”48岁的e3)%本例中的测量是在macOS上完成的。对于大多数%测量,使用Steinberg UR22外置USB设备。为%测量与自定义I/O通道,一个RME Fireface UFX+设备%使用。该RME设备具有比Steinberg设备更低的延迟给定采样率/帧大小组合。使用% ASIO驱动程序应该得到相似的值。
对frameSize 64进行了试验。ans = 1×5表SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms超支欠载运行很有用  _______________ ______________ __________ ________ _________ 64 48 8.3125 0 0

测量延迟时的一些提示

只有将计算机正在执行的其他任务降到最低,通用操作系统上的实时处理才可能实现。建议:

  1. 关闭所有其他程序

  2. 确保没有发生溢出/溢出

  3. 使用足够大的缓冲区(SamplesPerFrame)来确保一致的无退出行为

  4. 确保硬件设置(缓冲区大小,采样率)与measureLatency的输入相匹配

在Windows上,您可以使用asiosettings功能来启动对话框来控制硬件设置。在macOS上,您应该启动Audio MIDI设置。

当使用ASIO(或CoreAudio与Mac OS)时,延迟测量是一致的,只要没有退出发生。对于较小的缓冲区,可以在一个实例中获得一个干净的度量值,然后在下一个实例中退出。Ntrials选项可用于在测量延迟时确保一致的退出行为。例如,要执行3个测量,使用:

audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”, 96,...“SampleRate”48岁的e3,“Ntrials”3)
对frameSize 96进行了试验。ans = 3×5表SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms超支欠载运行很有用  _______________ ______________ __________ ________ _________ 96年48 10.312 0 0 96 48 10.312 0 0 96 48 10.312 0 0

不同缓冲区大小的测量值

在macOS上,也可以在不改变硬件设置的情况下尝试不同的帧大小。为了方便起见,你可以指定一个向量SamplesPerFrame:

BufferSizes = (64; 96; 128);t = audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”BufferSizes)注意,对于缓冲区大小的每一个增量,附加的% latency is 3*SamplesPerFrameIncrement/SampleRate(仅限macOS)。
对frameSize 64进行了试验。对frameSize 96进行了试验。对128帧进行了试验。t = 3×5表SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms超支欠载运行很有用  _______________ ______________ __________ ________ _________ 64年48 8.3125 0 0 96 48 10.312 0 0 128 48 12.312 0 0

具体地说,在前面的示例中,增量为

3 * (128 - 96, 96 - 64) / 48 e3另外,请注意实际的缓冲延迟也是确定的% 3 * SamplesPerFrame / SampleRate。从测量值中减去这个值%延迟给出设备引入的延迟的度量(合并)%效果的A/D转换,D/A转换,和驱动器)。上面的数字%表示由于设备特定因素导致的约4.3125 ms延迟。t.Latency_ms - 3 * BufferSizes / 48
Ans = 0.0020 0.0020 Ans = 4.3125 4.3125 4.3125

指定自定义输入/输出通道

到目前为止所执行的测量假定通道#1同时用于输入和输出。如果您的设备有一个环回电缆连接到其他通道,您可以使用IOChannels选项来指定它们。这被指定为一个2元素向量,对应于要使用的输入和输出通道(测量总是在一个单声道信号上)。例如,RME Fireface UFX+:

audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”(32 64 96),...“SampleRate”96年e3,“设备”“Fireface UFX + (23767940) '...“IOChannels”1, [3])
对frameSize 32进行了试验。对frameSize 64进行了试验。对frameSize 96进行了试验。ans = 3×5表SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms超支欠载运行很有用  _______________ ______________ __________ _________ __________ 32 0 32 64 96 2.6458 96 3.6458 0 0 96 96 4.6458 0 0

算法的延迟

到目前为止,测量还没有包括算法延迟。因此,它们表示对于给定设备、缓冲区大小和采样率可以实现的最小往返延迟。您可以在处理链中添加一个线性相位FIR滤波器,以验证延迟测量是否符合预期。此外,该算法还提供了一种在给定工作负载下验证实时音频处理鲁棒性的方法。例如,

L = 961;Fs = 48 e3;audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”, 128,...“SampleRate”Fs,“FilterLength”L,“Ntrials”3)%由过滤器引入的延迟由过滤器的给出%群延迟。GroupDelay = (l - 1) / 2 / Fs当使用a时,组延迟占额外的10毫秒延迟% 961-抽头线性相位FIR滤波器与最小可实现延迟。
对128帧进行了试验。ans = 3×6表SamplesPerFrame SampleRate_kHz FilterLength Latency_ms超支欠载运行很有用  _______________ ______________ ____________ __________ ________ _________ 128 48 961 128 0 0 22.312 48 961 22.312 0 0 128 48 961 22.312 0 0 GroupDelay = 0.0100

绘制原始和记录信号

延迟度量是由源的相互关联决定的%音频信号与延迟版本后的结果的信号%环回通过音频设备。中可以使用Plot选项% measurelency来绘制原始和延迟信号随%互相关:audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”, 128,“阴谋”,真正的)%如果使用可选的FIR滤波,波形不受影响%,因为所用的过滤器比测试音频的带宽更宽%的信号。
对128帧进行了试验。策划……ans = 1×5表SamplesPerFrame SampleRate_kHz Latency_ms超支欠载运行很有用  _______________ ______________ __________ ________ _________ 128 48 12.312 0 0