Настройка частоты дискретизации
Настройка аудиокарты и ПО. Разбор типичных ошибок.
Это часть цикла материалов о том, как измерять аудиотехнику на основе полученного 20-ти летнего опыта. Особое внимание уделено различным ошибкам допускаемых не только новичками, но и заслуженными известными авторами. В основном материалы сделаны для авторов обзоров и их читателей.
Для многих является неочевидным, что настройки частоты дискретизации и разрядности в ПО зачастую не влияют на конечный режим работы звуковой карты. Есть несколько вариантов доступных интерфейсов для записи и воспроизведения в ОС Windows.
Интерфейсы в ПО можно разделить на две категории:
Из драйвера устройства, данные из двух интерфейсов могут как напрямую проходить на ЦАП/АЦП, так и проходить через микшер уже в драйвере устройства (или аппаратный под управлением драйвера).
Для тестирования устройств важно выбрать интерфейс так, чтоб данные проходили мимо всех возможных микшеров.
В интерфейсе звуковой подсистемы ОС Windows есть множество “режимов/названий уровней/блоков”.
Для многих является неочевидным, что настройки частоты дискретизации и разрядности в ПО зачастую не влияют на конечный режим работы звуковой карты. Есть несколько вариантов доступных интерфейсов для записи и воспроизведения в ОС Windows.
Интерфейсы в ПО можно разделить на две категории:
- Основной вывод звуковых данных через штатную звуковую систему ОС со своим системным микшером
- ASIO - альтернативный вывод мимо системного микшера ОС.
Из драйвера устройства, данные из двух интерфейсов могут как напрямую проходить на ЦАП/АЦП, так и проходить через микшер уже в драйвере устройства (или аппаратный под управлением драйвера).
Для тестирования устройств важно выбрать интерфейс так, чтоб данные проходили мимо всех возможных микшеров.
В интерфейсе звуковой подсистемы ОС Windows есть множество “режимов/названий уровней/блоков”.
WDM (DirectSound, MME, WASAPI Shared, Win Sound)
Это основные названия штатной подсистемы звука ОС.
Отправляют сигнал в общий микшер ОС, который работает на строго определенной частоте дискретизации, указанный в системных настройках ОС.
Отправляют сигнал в общий микшер ОС, который работает на строго определенной частоте дискретизации, указанный в системных настройках ОС.
Настройки записи в панели управления AE-9 и панели Windows
Настройки воспроизведения в панели управления Nu Audio и панели Windows
У некоторых звуковых карт общая частота может выбираться прямо в собственной панели управления. Эти настройки синхронизируются с настройками звуковой подсистемы ОС Windows.
Т.е. если запустить тест на частоте 192 кГц, а в ОС выбрана частота в 48 кГц, то сигнал из ПО выйдет в 192 кГц, далее в микшере сконвертируется в 48 кГц и поступит в звуковое устройство на воспроизведение. Аналогично и запись будет сделана в 48 кГц и далее из микшера отправиться в ПО с апсемплом в 192 кГц. На выходе АЧХ будет обрываться выше 24 кГц.
Т.е. если запустить тест на частоте 192 кГц, а в ОС выбрана частота в 48 кГц, то сигнал из ПО выйдет в 192 кГц, далее в микшере сконвертируется в 48 кГц и поступит в звуковое устройство на воспроизведение. Аналогично и запись будет сделана в 48 кГц и далее из микшера отправиться в ПО с апсемплом в 192 кГц. На выходе АЧХ будет обрываться выше 24 кГц.
Резкий провал на шумовой полке выше 20 кГц
Нет провала на шумовой полке выше 20 кГц
Дополнительно будет провал и на шумовой полке - отчетливый маркер, что тест сделан некорректно. В RMAA луп тесте это видно еще при настройке уровней.
АЧХ - Разница между тестами для 192 кГц / 24 бит
Шумовая полка - Разница между тестами для 192 кГц / 24 бит
Гармонические искажения - Разница между тестами для 192 кГц / 24 бит
В режимах, где на воспроизведении или записи выбрано 44/48 кГц видно резкий обрыв АЧХ. При этом в остальных тестах, резкий обрыв на шумовой полки будет только при записи в 44/48 кГц, в то время как настройка воспроизведения в 44/48 кГц на шумовой полке сказываться не будет.
Если выбрать одинаковые частоты в ОС и ПО, то АЧХ не будет обрезаться. Однако сигнал все равно пройдет через микшер ОС, где преобразования все равно будут и они ухудшат конечный результат. Степень деградации сигнала через микшер ОС зависит от версии ОС. Формально в Windows XP микшер был наименее плохим.
Если выбрать одинаковые частоты в ОС и ПО, то АЧХ не будет обрезаться. Однако сигнал все равно пройдет через микшер ОС, где преобразования все равно будут и они ухудшат конечный результат. Степень деградации сигнала через микшер ОС зависит от версии ОС. Формально в Windows XP микшер был наименее плохим.
ASIO, WASAPI Exclusive (EXCL) и Kernel Streaming
Это варианты альтернативного ввода/вывода и спец. режимы подсистемы Windows. Обычно они сами синхронизируют частоту воспроизведения с драйвером звуковой карты и звуковой поток проходит мимо микшера ОС.
Обычно сигнал идет монопольно. Если какое-то устройство воспроизводит звуковой поток, для для всех остальных программ звуковая карта становится недоступна. Иногда в драйверах для ASIO делают исключение и на выходе звуковой карты может быть одновременное воспроизведение из WASAPI Exclusive и ASIO. В этом случае используется дополнительный микшер уже звуковой карты (программный или аппаратный).
Обычно сигнал идет монопольно. Если какое-то устройство воспроизводит звуковой поток, для для всех остальных программ звуковая карта становится недоступна. Иногда в драйверах для ASIO делают исключение и на выходе звуковой карты может быть одновременное воспроизведение из WASAPI Exclusive и ASIO. В этом случае используется дополнительный микшер уже звуковой карты (программный или аппаратный).
Kernel Streaming или WASAPI Exclusive
Режим Kernel Streaming был в подсистеме Windows XP, а WASAPI Exclusive пришел ему на замену в Windows 7/10. Иногда в ПО под Windows 7/10 предлагается Kernel Streaming вместо WASAPI Exclusive - это просто название перекочевало еще из ПО, сделанное под XP. При этом по возможности стоить отдельно проверить корректность работы режима с названием Kernel Streaming под Windows 7/10 в качестве WASAPI Exclusive.
ASIO или WASAPI Exclusive
Основное различие заключается в том, что в ASIO возможно выставить меньший буфер и тем самым получить меньшую задержку при воспроизведении и записи. Это не влияет на качество сигнала, но важно при игре вживую на виртуальном инструменте. Дополнительно, чем ниже устанавливается задержка, тем больше требуется ресурсов со стороны компьютера и при малом буфере может появляться треск при воспроизведении или записи. В остальном качество может зависеть от драйвера устройства. Иногда делают “кривое ASIO” или могут быть иные глюки.
С точки зрения измерений важен другой момент. Обычно, если в ПО выбрано ASIO, то для записи и воспроизведения доступно только одно устройство. Для WASAPI Exclusive (и прочих) для записи можно выбрать одно устройство, а для воспроизведения другое.
С точки зрения измерений важен другой момент. Обычно, если в ПО выбрано ASIO, то для записи и воспроизведения доступно только одно устройство. Для WASAPI Exclusive (и прочих) для записи можно выбрать одно устройство, а для воспроизведения другое.
WDM - разные устройства на запись и воспроизведение
ASIO - одно устройство
У RMAA и ARTA нет поддержки WASAPI Exclusive для записи, соответственно в них предпочтительно делать тесты только в ASIO одним устройством.
Что делать, если запись и воспроизведение надо сделать в ASIO разными устройствами?
Для этого надо запустить необходимое ПО в двух экземплярах. В первом ПО выбрать ASIO одного устройства на запись, во втором, другое с ASIO на воспроизведение.
Если при повторном запуске приложение на запускается, т.к. уже одна версия запущена, то тут надо “курить интернет” на настройки в текущей ОС. Иногда это превращается в танцы с бубнами.
В RMAA есть возможность делать тесты как петлей в режиме реального времени (синхронно), так и несинхронно, запуская воспроизведение и запись произвольно с некоторым рассинхроном по времени. Это распространяется на все тесты в RMAA.
В ARTA и REW лишь некоторые тесты возможно делать в несинхронном режиме. Для остальных тестов возможен только синхронный режим, где получается выбор между ASIO и менее качественным WDM. Тут полезно более критично отнестись к выбору “железа”, например в лаборатории RAA для измерений наушников используется связка из E-MU1616m (запись) с xDuoo XD-05 (воспроизведение с усилением), соединенные по SPDIF. Это позволяет везде задействовать только один ASIO драйвер в любом ПО.
Дополнительно в RMAA и REW есть возможность сохранять исходные тестовые сигналы, а потом открывать их на анализ, что серьезно упрощает проведения тестирования. В этом случае тестовый файл можно воспроизвести с любого устройства, сделать запись любым удобным ПО с возможностью записи, а в аудиоредакторе убрать все лишнее. Иногда бывает, что запустить тестовый файл в короткое время затруднительно, либо из-за некоторых особенностей начало и конец файла могут искажаться и это требует дополнительных действий в подготовке тестового сигнала перед воспроизведением и обработки после записи. Об этом будет отдельный материал или материалы. На данный момент в RMAA есть возможность сохранить и сделать анализ всех тестов, в REW, к сожалению, только некоторых.
Для воспроизведения тестовых файлов рекомендую foobar2000 с Wasapi Exclusive, а для записи Audacity, WaveSpectra или Adobe Audition.
Из опыта тестирования различных устройств, WASAPI Exclusive всегда работал стабильно, в то время как с ASIO порой были сложности. У бытовых карт, например у ASUS U7, цифровой выход банально не доступен в ASIO.
ASIO может быть предпочтительно с проф. картами, где большое количество каналов на вход и выход и они не укладываются стандартные конфигурации стерео/5.1/7.1.
Соответственно, для новичков имеет смысл тестировать в первую очередь в WASAPI Exclusive, а в тех случаях, когда результаты будут получаться странными, делать альтернативный тест через ASIO.
Что делать, если запись и воспроизведение надо сделать в ASIO разными устройствами?
Для этого надо запустить необходимое ПО в двух экземплярах. В первом ПО выбрать ASIO одного устройства на запись, во втором, другое с ASIO на воспроизведение.
Если при повторном запуске приложение на запускается, т.к. уже одна версия запущена, то тут надо “курить интернет” на настройки в текущей ОС. Иногда это превращается в танцы с бубнами.
В RMAA есть возможность делать тесты как петлей в режиме реального времени (синхронно), так и несинхронно, запуская воспроизведение и запись произвольно с некоторым рассинхроном по времени. Это распространяется на все тесты в RMAA.
В ARTA и REW лишь некоторые тесты возможно делать в несинхронном режиме. Для остальных тестов возможен только синхронный режим, где получается выбор между ASIO и менее качественным WDM. Тут полезно более критично отнестись к выбору “железа”, например в лаборатории RAA для измерений наушников используется связка из E-MU1616m (запись) с xDuoo XD-05 (воспроизведение с усилением), соединенные по SPDIF. Это позволяет везде задействовать только один ASIO драйвер в любом ПО.
Дополнительно в RMAA и REW есть возможность сохранять исходные тестовые сигналы, а потом открывать их на анализ, что серьезно упрощает проведения тестирования. В этом случае тестовый файл можно воспроизвести с любого устройства, сделать запись любым удобным ПО с возможностью записи, а в аудиоредакторе убрать все лишнее. Иногда бывает, что запустить тестовый файл в короткое время затруднительно, либо из-за некоторых особенностей начало и конец файла могут искажаться и это требует дополнительных действий в подготовке тестового сигнала перед воспроизведением и обработки после записи. Об этом будет отдельный материал или материалы. На данный момент в RMAA есть возможность сохранить и сделать анализ всех тестов, в REW, к сожалению, только некоторых.
Для воспроизведения тестовых файлов рекомендую foobar2000 с Wasapi Exclusive, а для записи Audacity, WaveSpectra или Adobe Audition.
Из опыта тестирования различных устройств, WASAPI Exclusive всегда работал стабильно, в то время как с ASIO порой были сложности. У бытовых карт, например у ASUS U7, цифровой выход банально не доступен в ASIO.
ASIO может быть предпочтительно с проф. картами, где большое количество каналов на вход и выход и они не укладываются стандартные конфигурации стерео/5.1/7.1.
Соответственно, для новичков имеет смысл тестировать в первую очередь в WASAPI Exclusive, а в тех случаях, когда результаты будут получаться странными, делать альтернативный тест через ASIO.
Стабильность параметров
ASIO - одно устройство
Еще важной особенностью режимов, которые не являются WASAPI Exclusive или ASIO - это иногда меньшие уровни при воспроизведении/записи в ОС начиная с Windows 7. Это может быть критично при тестировании всего, где важно видеть результат в абсолютных значениях - от звукового давления SPL, уровни напряжения на входе и т.п.
Дополнительно и при тестировании линейного выхода ЦАП при уменьшенном уровне на выходе может получится более худший параметр сигнал/шум.
Просто сделать два теста подряд, в WDM и ASIO и сравнить уровни недостаточно. Дело в том, что иногда в системе может быть активирована функция регулировки громкости в зависимости от времени суток. Некоторые из таких функций могут быть во вкладке “Enhancements”, их набор индивидуален для каждого звукового устройства.
Дополнительно и при тестировании линейного выхода ЦАП при уменьшенном уровне на выходе может получится более худший параметр сигнал/шум.
Просто сделать два теста подряд, в WDM и ASIO и сравнить уровни недостаточно. Дело в том, что иногда в системе может быть активирована функция регулировки громкости в зависимости от времени суток. Некоторые из таких функций могут быть во вкладке “Enhancements”, их набор индивидуален для каждого звукового устройства.
Системные звуки
При использовании WASAPI Exclusive звук будет подаваться на устройство только с тестирующего ПО. При использовании WDM - различные системные уведомления могут неожиданно и порой незаметно воспроизвестись и подмешатся в воспроизводимый тестовый сигнал. Тут WASAPI Exclusive получается более удачным вариантом против ASIO, т.к. многие звуковые карты допускают одновременное воспроизведение из ASIO и WDM.