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测量音频延迟

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这个例子展示了如何测量音频设备的延迟。这个例子使用了audioLatencyMeasurementExampleApp，它反过来使用audioPlayerRecorder以及测试信号和相互关联来确定延迟。为了避免磁盘访问干扰，测试信号被加载到dsp中。AsyncBuffer对象，然后帧从该对象通过音频设备传输。

简介

一般来说，延迟定义为从音频信号进入系统到它退出的时间。在数字音频处理链中，有多个参数会导致延迟:

  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入的延迟)

这个例子展示了如何测量往返延迟。即通过设备播放音频、使用物理环回电缆回环音频和使用同一音频设备录制环回音频时的延迟时间。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输入端口。

往返延迟不会分解输出延迟和输入延迟之间的度量。它只衡量了两者的综合效应。而且，大多数实际应用程序不会使用环回设置。通常，处理链由录制音频、处理音频和播放处理后的音频组成。然而，只要其他因素(帧大小、采样率、算法延迟)不改变，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，代价是更高的退出几率(超支/不足)。

除了可能增加延迟外，音频算法中涉及的处理量也可能导致掉线。

使用audioLatencyMeasurementExampleApp.m测量延迟

函数audioLatencyMeasurementExampleApp为给定的设置计算以毫秒为单位的往返延迟。还提出了超支和欠付。如果超出/不足不为零，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%测量时，使用斯坦伯格UR22外接USB设备。为%测量与自定义I/O通道，一个RME Fireface UFX+设备%使用。此RME设备具有比Steinberg设备更低的延迟%给定的采样率/帧大小组合。使用Windows的测量% ASIO驱动程序应该得到类似的值。
试验(s)为frameSize 64。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

只有最小化计算机执行的其他任务，才能在通用操作系统上实现实时处理。建议:

  1. 关闭所有其他程序

  2. 确保不发生资金不足/超支

  3. 使用足够大的缓冲区大小(SamplesPerFrame)来确保一致的无遗漏行为

  4. 确保您的硬件设置(缓冲区大小、采样率)与measureLatency的输入相匹配

在Windows上，可以使用asiosettings函数启动对话框来控制硬件设置。在macOS上，你应该启动音频MIDI设置。

当使用ASIO(或Mac OS的CoreAudio)时，只要没有掉线，延迟测量是一致的。对于较小的缓冲区大小，有可能在一个实例中获得干净的测量，而在下一个实例中放弃。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)
试验(s)为frameSize 96。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

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，你可以指定一个向量SamplesPerFrame:

BufferSizes = [64;96;128];t = audioLatencyMeasurementExampleApp(“SamplesPerFrame”BufferSizes)注意，每增加一个样本缓冲区大小，额外的%延迟是3*SamplesPerFrameIncrement/SampleRate(仅macOS)。
试验(s)为frameSize 64。试验(s)为frameSize 96。试验(s)为frameSize 128。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

具体来说，在前面的示例中，增量为

3 * (128 - 96, 96 - 64) / 48 e3此外，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% latency给出了设备引入的延迟的度量(组合%的影响A/D转换，D/A转换和驱动程序)。以上数字%表示由于设备特定的因素导致大约4.3125毫秒的延迟。. latency_ms - 3*BufferSizes/48
Ans = 0.0020 0.0020 Ans = 4.3125 4.3125

指定自定义输入/输出通道

到目前为止执行的测量假设通道#1同时用于输入和输出。如果您的设备有连接到其他通道的环回电缆，您可以使用IOChannels选项来测量相关性。这被指定为一个2元向量，对应于要使用的输入和输出通道(测量总是在单声道信号上)。例如，对于RME Fireface UFX+:

audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”，[32 64 96]，.．.“SampleRate”96年e3,“设备”，“Fireface UFX+(23767940)”，.．.“IOChannels”1, [3])
试验(s)为frameSize 32。试验(s)为frameSize 64。试验(s)为frameSize 96。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

目前的测量还不包括算法延迟。因此，它们代表了对于给定设备、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，它还提供了一种验证在给定工作负载下实时音频处理的鲁棒性的方法。例如,

L = 961;Fs = 48e3;audioLatencyMeasurementExampleApp (“SamplesPerFrame”, 128,.．.“SampleRate”Fs,“FilterLength”L,“Ntrials”3)由过滤器引入的延迟由过滤器给出%群延迟。GroupDelay = (L-1)/2/Fs组延迟占10毫秒的额外延迟时，使用% 961-tap线性相位FIR滤波器vs.最小可实现延迟。
试验(s)为frameSize 128。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

绘制原始和记录的信号

延迟测量是通过相互关联一个源来确定的。%的音频信号与延迟版本的信号后的结果%通过音频设备环回。中可以使用Plot选项%measureLatency表示原始信号和延迟信号%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%，因为所用滤波器的带宽比测试音频宽%的信号。
试验(s)为frameSize 128。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