Asio что это в звуковой карте
Обновлено: 04.07.2024
ну да, для записи звука больше нужно, задержки небольшие, реальное время, ещё используется широко в аудиофилии: считается "так принято" что вывод асио самый качественный по звуку, хотя, кто-то слышит разницу с DirectSound (обычный вывод) и WASAPI (приоритетный проигрывателю) , а кто-то в многокилобасковых системах не слышит: верующий да уверится) Я сам слушал всегда в ASIO для самоуспокоения (колонки мультимедийные, а вот наушники серьёзные) , недавно сменил проц на двухъядерный, ASIO стало подтормаживать если антивирус шуршит, поставил WASAPI - чё-то разницы и нет если не выдумывать, только частоту вручную переключать, эффект плацебо вещь сильная :) Да и производитель моей звуковой писал где-то что вопреки этому широкому мнению, асио не должен особливо улучшать именно вывод звука.
ASIO - это программный интерфейс для улучшения многоканальных устройств звукозаписи. Является одной из характеристик профессиональных звуковых карт. В домашней игровой системе наличие интерфейса ASIO бесполезно.
Присоединяюсь к первому ответу. Так же с помощью ASIO можно слушать музыку, но только если система 2.0, либо 2.1, самостоятельно отделяющая низкочастотный канал. Качество будет получше. Но ASIO абсолютно бесполезен, если система 6-8 канальная.
"Качество будет получше", - во дибилизм-то! Типа, главное верить)
короче - уменьшает время между входом и выходом сигнала на низкочастотном уровне) сказал в микро, сразу себя услышал) сам пользоваться начал, когда бесила задержка в 0.7-1.2 сек)
У меня хорошая акустика, на звучание никак не влияет, раньше ставил asio плагин для foobar2000, тестил и с asio, и с wasapi, звук ничем не лучше, а местами даже хуже, с артефактами. Плюнул на это дело, и правильно сделал. А вот для чего asio нужно, могу рассказать. Допустим вы купили миди-клавиатуру, и хотите на ней поиграть как на пианино. Звук будет опаздывать выходя из колонок. У меня звуковуха креатив, и она поддерживает аппаратное асио, и драйвера на неё есть. Стандартная настройка задержки там 50 миллисекунд. И это много, звук опаздывает, если играть на миди-клавиатуре или простой компьютерной. Выставить можно на 2 миллисекунды минимум. И тогда уже можно играть без задержек, ну или с минимальной, не ощутимой. Вот для чего нужно asio.
А на форуме, где советуют поставить в плеер плагин asio, я прочёл только один разумный комментарий. Человек спросил другого - а зачем тебе asio? Ты какую задержку хочешь убрать? Вот открыл ты плеер, в нём запустил песню, она начала играть, ну грубо говоря на секунду позже. А ты куда-то торопишься?
Asio - довольно полезная вещь, если тебе медведь не наступил на ухо. Тут все ответы сводятся к тому, что Asio убирает задержку в воспроизведении звука. Давай зададимся вопросом: А откуда берётся эта самая задержка и что в ней такого плохого?
А дело вот в чём. Допустим, у тебя есть компьютер под Виндовсом, на компьютере установлена звуковая карта. А звуковая карта в свою очередь подключена по цифровому выходу к ресиверу. Твой медиафайл лежит на жёстком диске. Ты запускаешь его через программу воспроизведения этих самых файлов. Звук сначала обрабатывается программой, затем Виндовсом, потом звук идёт на звуковую карту, потом идёт на ресивер и только с ресивера идёт на колонки. Получается, что звук обрабатывается (искажается) 4 раза (. ). И каждое устройство добавляет что-то своё. Вот из-за четырёх обработок и получается задержка. В идеале нужно чтобы файл обрабатывался только один раз (Мне кажется, что это должен быть Цифро-Аналоговый Преобразователь ресивера). Мы устанавливаем Asio и это позволяет нам выводить звук в обход ненужных обработок виндовсом. Поэтому пропадает задержка и звук "доставляется" в ресивер в более чистом виде.
Каждый, кто сталкивался с вопросом о качественном воспроизведении звука рано или поздно встречается с аббревиатурой ASIO, как важной и необходимой опцией.
Что это и в чем практический смысл?
Прежде всего, ASIO имеет отношение только к звуковой части записи/воспроизведения с компьютера через звуковую карту или USB-ЦАП под операционными системами семейства Windows. Тем, кто слушает музыку со смартфона или с сетевого проигрывателя с собственной ОС иметь представление ASIO тоже полезно, т.к. знание об этой «опции» позволяет избежать ряд проблем, присутствующих в смартфонах и соответственно позволяющая понять, почему не все платформы для звука одинаково полезны.
ASIO – это программный интерфейс передачи данных от программы, которая воспроизводит или принимает звуковой сигнал напрямую в драйвер звуковой карты, минуя звуковую подсистему ОС.
Необходимость в ASIO возникла исключительно для профессиональных задач. Самой большой проблемой была и остается минимальная задержка для передачи аудио сигнала. Когда мы смотрим фильм, нам не важно, сколько времени требуется системе для старта воспроизведения видео и аудио, доли миллисекунды или пару секунд после нажатия на кнопку «play». Главное, чтобы видео и аудио были синхронны относительно друг друга. В студии же требования очень жесткие, т.к. часто требуется игра вживую на виртуальных инструментах, с которых звук необходимо обрабатывать в реальном времени. Невозможно полноценно играть на midi клавиатуре, если нажатие на клавишу слышишь не сразу, а спустя секунду.
Штатно в ОС семейства Windows задержка составляет от 7 до 300 мс и зависит от текущей загруженности системы. Как несложно догадаться, звуковая система не является приоритетной в Windows и все что от нее требуется, это что бы звук просто не заикался, а для этого аудио данные собираются отдельный буфер и передаются сразу большим куском. Для сверх малых задержек буфер должен быть маленьким и постоянно передаваться небольшими пакетами.
ASIO является альтернативным мостом, который обеспечивает передачу звукового потока от программы до драйвера с фиксированным значением буфера, минуя штатную систему передачи данных ОС. Т.к. ASIO не является разработкой Microsoft (которой, к слову, на звук традиционно положить три кучи), то поддержка вывода и приема в ASIO ложится на плечи производителя ПО и звуковых устройств. Первоначально ASIO был разработан компанией Steinberg под свои продукты в момент перехода от MIDI к виртуальному синтезу и сегодня поддерживается практически всем профессиональным софтом и звуковыми интерфейсами.
Как несложно догадаться, аудиофилам без разницы на то, какая задержка в системе. Но полезно знать, на что ОС тратит свои силы под передачу звука и как это сказывается на качестве.
Как влияет звуковая подсистема ОС на звук
В ОС много программ, которые являются источниками звука, это Skype, ICQ, браузер с музыкой в вКонтакте, системными звуками, видеопроигрывателем и другими приложениями. Все эти звуковые потоки различаются как дискретностью, так и частотой семплирования, а на ЦАП должен придти всего один стерео поток с определенной разрядностью и частотой дискретизации. Соответственно все звуковые потоки необходимо заранее смикшировать. Что бы представить уровень проблемы, представим, что есть несколько фотографий с разными исходными разрешениями, которые нужно одновременно вывести на экран ЖК монитора, при этом каждая фотография должна заполнить весь экран. Если фото вывести пиксель в пиксель и фото займет часть экрана – это будет аналогично тому, что звук будет воспроизводиться медленнее или быстрее.
Если разрешение фотографии 600х480 пикселей, а разрешение монитора 1024х768, то необходимо фотографию предварительно перевести в 1024х768. Четкость фотографии несомненно снизится. Примерно так страдает и звук, который система пересчитывает из 44,100 кГц в 48000 или 96000 кГц. Качество ресемплера в Windows оставляет желать лучшего, т.к. идет максимальная экономия ресурсов.
Возвращаясь к фотографии, у нас есть фото с разрешением в 600х480 пикселей, 1024х768 пикселей и 2048х1536 пикселей и все фотографии надо вывести на 1024х768 пикселей. До сложения необходимо 600х480 и 2048х1536 пересчитать в 1024х768 и после три фотографии просуммировать, накладывая одну картинку на другую.
Обычно только одна программа воспроизводит основной звук, а остальные проигрывают звук периодически (ICQ, Skype) и их можно сравнить с логотипами и надписями поверх основной фотографии. Вполне очевидно, что картинка с исходным разрешением в 1024х768 меньше всего пострадает в качестве и если она будет основной и совпадать с разрешением монитора, то в снизится качество лишь вспомогательных картинок: логотип и надписи.
Так же и в системе можно формально выставить конечную частоту семплирования 44.100 кГц под аудиоплеер и пренебречь качеством системных звуков, которые звучат лишь время от времени.
Однако для наименьших потерь в качестве при микшировании звуковых потоков добавляется специальный шум (диттер) и системе все равно, одна программа воспроизводит звук или несколько. Таким образом, даже при воспроизведении всего одного звукового потока без его конвертирования в другую частоту семплирования, он все равно подвергается обработке и уже не поступит на ЦАП «бит в бит».
Если раньше ОС отслеживала, с какой частотой семплирования поступают на вход данные и автоматически выставляла максимальную поддерживаемую звуковой картой частоту дискретизации к входящим звуковым потокам (например при входящих 22, 44,1 и 48 кГц выставлялась 48 кГц, а при 22 и 44,1 понижалась до 44,1 кГц ), то начиная с Win7 в системе принудительно выставляется общая частота семплирования и автомата опорной частоты нет. Стабильность ОС повысилась, но метод не всех обрадовал.
Описанная ситуация в равной степени справедлива для всех ОС и платформ, которые могут воспроизводить звук одновременно с разных программ. В мобильном телефоне это к примеру воспроизведение телефонного разговора и системный сигнал о севшей батарее.
Условно общая схема выглядит так. При использовании ASIO Звуковой поток направляется сразу в микшер драйвера звуковой карты (Mixer Driver), минуя ресемплер (SRC) и микшер ОС.
Для необходимости воспроизвести звуковой поток «бит-в-бит” есть специальные режимы, в ОС Windows это «Kernel Streaming» (версии до XP) и WASAPI (версии после XP включительно). В таком режиме право передать звуковой поток имеет только одна программа в системе и тут полностью исключается микширование и пересчет данных. Более того, есть поддержка системой автоматического переключения опорной частоты (но при соответствующей поддержке драйвера звуковой карты).
Этот режим не рекомендуется использовать обычному пользователю, т.к. несет за собой разные проблемы. Например, пользователь включает Foobar2000 с WASAPI и после запускает видео ролик с ранее запущенного браузера. Звуковой драйвер не принимает звуковой поток от браузера и происходит крах флеш плагина. Налицо — система порушилась, а это: «печаль, беда и огорченье». Производители ПО крайне редко делают возможность вывода звука в KS/WASAPI, т.к. воинствующие пользователи будут винить в проблемах не свои кривые руки, а программу «из-за которой все порушилось».
Режимы KS/WASAPI можно встретить только в аудиоредакторах, секвенсорах и редких программных плеерах, предназначенных для аудиофилов – под подготовленных пользователей, которые понимают, что будет страдать стабильность работы ОС и кроме плеера/аудиоредактора/секвенсора звука не будет. Продвинутые аудиофилы, отказавшиеся от встроенного звука обычно для музыки используют отдельную звуковую карту, а системные звуки направляют на встроенный звук, что обеспечивает высокую стабильность работы ОС.
Т.е. по сути, KS/WASAPI – это идеальный вариант для вывода звука для аудиофила. Поддерживается в Foobar2000, AIMP, Winamp. Тем, кто хочет и фильмы в качестве слушать – есть плеер Light Alloy.
ASIO или WASAPI?
Профессионалы используют режим ASIO, который передает в драйвер звуковой поток «бит-в-бит» и обеспечивает фиксированный уровень задержки. WASAPI штатными настройками ОС не позволяет управлять задержкой. Уровень задержки в профессиональной работы приоритетнее, а «бит-в-бит» лишь приятный бонус.
Что происходит, когда задействованы одновременно звуковая система ОС и ASIO?
Для звукового драйвера есть два звуковых потока, одни из них приходит из подсистемы ОС, другой из ASIO. Исключительно от того, как был написан драйвер, будет происходить микширование финального потока до ЦАП. В одних случаях, если есть звуковой поток из ASIO, то звук от подсистемы ОС отключается, в других случаях происходит микс потоков из ОС и ASIO и «бит-в-бит» остается только в теории. ASIO, как и WASAPI позволяет лишь избежать алгоритмов SRC (передискретизации) и микширования подсистемы ОС и ничего более. Целостность финального потока будет зависеть от драйвера.
В любом случае, практически всегда звуковая карта работает в том же режиме семплирования, что и поступающий поток из ASIO, что дает некоторое преимущество для ASIO.
Микширование в драйвере может быть программным, а может аппаратным. Особенно забавно выглядят попытки аудиофилов в качестве источника ставить профессиональный интерфейс для «качественной цифры», где цифра выдается после аппаратного микширования. Впрочем, некоторым отмикшированный звук нравится больше оригинального … чище, прозрачнее и душевней…
Если логически просмотреть цепочку, по которой должен пройти звуковой поток, то для идеологии «бит-в-бит» звуковой интерфейс должен поддерживать всего один вариант, либо отключать микширование потоков при работе только одного интерфейса. Только в этом случае шансы получить «бит-в-бит» максимальны.
К примеру, возьмем OPPO HA-1 c поддержкой ASIO. Если запустить одновременно Foobar2000 с WASAPI и AIMP с ASIO, то на выходе мы услышим одновременно оба звуковых потока. Цифровых выходов у OPPO нет и соответственно нет возможности проверить звуковой поток на «бит-в-бит» отдельно для ASIO и WASAPI перед ЦАП.
А вот с ASUS Essence STU ситуация иная. Если AIMP с ASIO играет, то Foobar2000 с WASAPI уже молчит, звуковые потоки не смешиваются, отдавая приоритет для ASIO. Проверить цифровой поток аналогично возможности нет, но шансов, что звуковой поток поступил «бит-в-бит» на порядок больше.
Считается, что USB-ЦАП обязательно должен поддерживать ASIO, но на практике мы получаем дополнительное звено, где должны смешиваться или переключаться потоки из звуковой системы ОС и ASIO. И тут отсутствие ASIO – это отсутствие неизвестного звена, где может быть принудительное микширование, которое нельзя протестировать без цифровых выходов. В тоже время микширование на этом этапе обычно производится в разрядности 24 или 32 бита и соответственно услышать шум диттера маловероятно. Проблема лишь в идеологии «Hi-End».
Является ли ASIO панацеей от всех бед?
Как показывает практика, все зависит от драйвера звукового устройства. Если устройство профессиональное, то обычно стабильности и качеству у производителя ASIO максимум внимания. Если устройство бытовое, то ASIO может работать на порядок хуже режима KS/WASAPI. С практической точки зрения при выборе использования KS/WASAPI и ASIO нужно использовать тот интерфейс, с которым ОС работает более стабильно.
Универсальный драйвер ASIO4ALL
Драйвер ASIO4ALL необычайно популярен, но является при этом мостом между выходом ASIO из программы на вход KS/WASAPI в ОС. Это важно знать, т.к. если у вас звуковая карта не поддерживает ASIO, то после установки ASIO4ALL в том же Foobar2000 у вас выбор, выбрать изначально вывод в KS/WASAPI или ASIO через ASIO4ALL, который направит звуковой поток в тот же KS/WASAPI в ОС.
Ремарка для фанатов ASIO4ALL – да, там есть еще разные настройки, вроде выбора буфера и т.п., но эти возможности нужны лишь в профессиональной работе и ничего полезного не дают аудиофилам, для которых предназначен данный материал.
Что дает право утверждать, что ASIO4ALL доносит данные «бит-в-бит» до KS/WASAPI? Ведь теория и практика зачастую дают противоположные результаты. Для оценки качества работы ASIO4ALL был задействован Audiolab M-DAC с функцией проверки входящего звукового потока на «bit perfect» через воспроизведение специального звукового файла. Тест подтвердил, что данные приходят действительно «бит-в-бит» при воспроизведении из Foobar2000 через ASIO4ALL.
Кстати, приходили утверждения со стороны программистов, что например ASIO драйвер внешних карт E-MU (USB версий) сделан аналогично ASIO4ALL в виде моста и именно это является источником низкой стабильности карт…
Android и «бит-в-бит»
Возвращаясь к плеерам на базе ОС Android. В данной ОС есть аналогичный режим KS/WASAPI, но вот явных настроек под него нет. Единственный программный плеер, в котором есть режим прямого вывода в ЦАП используется в iBasso DX100. Разумеется, собственный программный плеер работает только в DX100 его нельзя скачать и поставить например в плеер Sony.
Проверить работу в Android на «бит-в-бит» очень просто. Запустите любой будильник и плеер. Если поверх звука из плеера вы услышите будильник, то никаких «бит-в-бит» на выходе нет.
ASIO – это возможность передать звуковой поток “бит-в-бит” минуя обработку звука в подсистеме ОС, но помимо ASIO есть и альтернативный вариант KS/WASAPI. Качество и точность передачи в конечном итоге обеспечивает лишь драйвер звукового устройства и порой отсутствие ASIO лишь отдельный плюс.
Но почему ASIO это хорошо и как оно работает? Читайте дальше, чтобы узнать.
Протокол ASIO был разработан Steinberg, создателями популярной (многодорожечной записи) программного обеспечения Cubase.
Для обычных звуковых приложений, задержка практически незаметна и в основном несущественна. Но высокая задержка (латентность) является абсолютной анафемой музыкальных продюсеров и аудиофилов. Но если возникнет задержка даже на миллисекунду, то это означает разницу между записью и воспроизведением.
Задержка, по большей части, существует только в цифровых аудио форматах. Это потому, что звук должен быть сконвертирован из аналогового звука, а затем обработан в нули и единицы, прежде чем записывать на жесткий диск.
ЦАП Audio-gd NFB R2R11
Кроме того, существует целый ряд других процессов, т.к. данные должны пройти через неотъемлемую часть в операционной системы Windows. Каждый такой звук должен пройти, через Windows приложения прежде чем достичь динамиков и это добавляет миллисекунды задержки.
Профессиональное аудио оборудование, ЦАП и звуковые карты, предназначенные для музыкантов, аудиофилов или меломанов, как правило, выходят с ASIO драйверами в комплекте. Но вы можете найти драйвер ASIO для практически любой аудиофильского класса звуковой карты или ЦАП.
Вы можете начать с ASIO4ALL, универсальный драйвер ASIO для Windows.
ASIO является кросс-платформенным, мульти протоколом передачи звука, который используется для общения с вашей звуковой картой в среде Windows. Для высококачественного звука необходимо в обязательном порядке использовать ASIO совместимую звуковую карту. При использовании
Если ваша звуковая карта не идет с драйвером ASIO, вы можете скачать бесплатно.
Пожалуйста, пройдите по этой ссылке, чтобы скачать бесплатно драйвер ASIO .
Я надеюсь, статья «Что такое ASIO» была интересной и помогла кому-то. Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы я мог вернуться к вам.
Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники
Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.
Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука!
На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.
Установка оригинальных драйверов аудиокарты — это первое, что обычно предпринимают пользователи, желающие получить максимально качественный звук при воспроизведении аудио. Так как ощутимого эффекта это не даёт, особо настойчивые из них продолжают поиски эффективного решения и сталкиваются с такой технологией как ASIO, а значит и с программой ASIO4ALL, иногда ошибочно выдаваемой за средство улучшения качества звука. В действительности эта программа представляет собой драйвер, обеспечивающий прямую связь между аудиокартой и протоколом ASIO, о котором для понимания рассматриваемой нами темы нужно сказать пару слов отдельно.
↑ ASIO4ALL что за программа
Операционная система является как-бы прокладкой между «железом» и установленным программным обеспечением. Если на компьютере установлена некая программа для работы со звуком, обработанный ею звуковой сигнал сначала поступает в звуковую подсистему Windows, а та уже передаёт его на аудиокарту. А теперь представьте, что звук должен поступать, обрабатываться и выводится в режиме реального времени, например, при игре на миди-клавиатуре. Учитывая, что задержка звукового сигнала при прохождении его через звуковую подсистему Windows составляет до 300 миллисекунд или даже больше, можно представить, во что превратится игра на той же миди-клавиатуре.
Вот тут-то и приходит на помощь технология ASIO. Она исключает посредство звуковой подсистемы Windows между программой-обработчиком и драйвером аудиокартой, уменьшая тем самым задержку передачи аудио сигнала. Кроме того, ASIO позволяет организовывать многоканальный вход и выход. Только вот ASIO работает не со всеми аудиокартами, и чтобы их связать, нужно специальное программное обеспечение, в данном примере ASIO4ALL.
↑ Кому нужна ASIO4ALL
Из сказанного выше видно, что ни ASIO, ни ASIO4ALL не служат для улучшения качества звука. Это ПО необходимо для ускорения обработки информации, поступающей на аудиокарту с внешних устройств и звуковых редакторов, обрабатывающих и выводящих аудио сигнал в режиме реального времени. Используется оно в основном музыкантами, звукорежиссёрами и другими профильными специалистами, работающими со звуком на компьютерах со встроенной звуковой картой. Что касается рядовых пользователей, пользы им от ASIO4ALL не будет никакой, разве что они решат попробовать свои силы в звукозаписи.
↑ Как установить ASIO4ALL
Ну вот, теперь вы знаете, что такое ASIO4ALL и для чего нужна эта программа. Если у вас появится желание попробовать себя в роли музыканта, то программа вам даже очень пригодится. А так, конечно, для профессиональной записи и обработки звука лучше всего приобрести и установить дискретную аудиокарту, в которой передача аудио сигнала напрямую от устройства или приложения в драйвер аудиокарты заложена изначально.
Пара слов о составе, работе и оптимизации цифрового аудиотракта с использованием компьютера и USB. В принципе, тема скучная и букв получилось много, так что если осилить сложно — сразу переходите к выводам.
Basic
Звуковой сигнал, в общем случае, кодируется последовательностью значений амплитуды сигнала, измеренных через равные промежутки времени. Единичное значение амплитуды называют сэмплом, а время между двумя соседними измерениями — частотой дискретизации или частотой квантования. В подавляющем большинстве случаев сэмпл при передаче на аудиоустройство описывают знаковым целым числом — разрядности 16, 24 или 32 бита. Разрядность в 32 бита может быть использована для выравнивания буфера устройства по границе двойного слова, тогда семпл кодируется только первыми 24 битами, или же для полноразрядного кодирования. Первый вариант доступен в ASIO и WASAPI, второй только в WASAPI.
Максимально достижимое соотношение сигнал/шум определяется разрядностью сэмпла и вычисляется как 20log(2^q) где q — разрядность сэмпла.
16 бит — диапазон сэмпла [−32768, 32767], SNR 96.33 дБ
24 бит — диапазон сэмпла [−8388608, 8388607], SNR 144.49 дБ
32 бит — диапазон сэмпла [−2147483648, 2147483647] , SNR 192.66 дБ
Частоты дискретизации (количество сэмплов в секунду для одного канала) из-за взаимной кратности стоит выписать в два набора: и . Два набора частот приводят к тому, что аудиоустройству нужно два осциллятора для качественной синхронизации. Конечно, можно использовать и один с кратной частотой, например, как 88200, так и 96000 Гц, но это существенно повышает сложность исполнения точного тактового контура.
Вывод: качественное аудиоустройство должно иметь два осциллятора, один для работы с частотами , второй для 192000>.
При обработке цифрового сигнала (DSP — digital sound processing) сэмпл масштабируется как минимум к 64-битному числу с плавающей точкой (double64) в диапазоне от –1 до 1. Наиболее часто применяются преобразования upsampling/downsampling и upscale/downscale. Второе заключается в изменении разрядности сэмпла и в подавляющем большинстве реализаций сводится к простому масштабированию 64-битного double к желаемой битовой разрядности. Данное преобразование помимо масштабирования полезного сигнала делает точно такое же масштабирование и шума, поэтому upscale не меняет соотношение сигнал/шум исходного сигнала, а downscale дополнительно увеличивает долю шума за счет деградации разрядности полезного сигнала.
Upsampling/downsampling очень часто выполняется через решения полинома n-го порядка (как правило, кубического). Берется последовательность из K-сэмплов, и из них рассчитываются коэффициенты интерполирующего полинома, затем полученный полином решается для новых точек семплирования. В идеальном случае, согласно теореме Найквиста-Котельникова, upsampling может только сохранить разрешение исходного сигнала на новой частоте семплирования. В неидеальном случае возможно появления шума на высших гармониках. Интересно, что downsampling после upsampling вернет исходное значение сигнала, даже если после upsampling в нем появились искажения и шум.
В студиях используют алгоритмы, объединяющие upsampling и upscale в единый процесс для увеличения разрешения сигнала и его динамического диапазона. Эти алгоритмы достаточно «тяжелы» и не могут быть использованы при воспроизведении в реальном времени.
Еще один случай обработки DSP — это convolution (свертка), применимая для адаптации сигнала под акустические свойства комнаты. Здесь исходный сигнал разлагается на гармоники в ряд Фурье до n-го порядка. К сожалению, все быстрые алгоритмы как правило работают с амплитудой сигнала определенной частоты без учета фазы (которую еще очень непросто правильно измерить). Более того, быстрые алгоритмы не решают интеграл, а берут среднее значение в диапазоне. В результате вся коррекция сводится к параметрическому эквалайзеру. Простые полосные фильтры вносят фазовые искажения на частотах разделения, из-за этого параметры convolution нужно еще раз и еще раз подстраивать.
MQA на высоких гармониках, на мой взгляд, инкрементально кодирует первую производную (наклон) функции амплитуды сигнала. Зная частоту гармоник кодировки, простым разложением в ряд Фурье очень просто вытащить и восстановить поведение производной. А имея производную, можно уже делать upsampling не полиномами, а сплайнами со сглаживанием. Вот тогда, уже в реальном времени, можно делать upsampling и upscale с увеличением разрешения и динамического диапазона сигнала. Конечно, это не будет оригинальный Hi-Res, но уже кое-что.
Выводы: Upscale не улучшает соотношение сигнал/шум. Upsampling не улучшает разрешения сигнала. Upsampling имеет смысл для перехода от линейки 44100 к 48000, если осциллятор Вашего устройства лучше для 48000. Использование room correction требует итеративной настройки и, во многом, непредсказуемо.
Software player
Я ограничусь рассмотрением Windows-архитектуры, как наиболее доступной и наиболее оптимальной для создания цифрового транспорта. Windows предоставляет три варианта доступа к аудиоустройству: Kernel Streaming, Direct Sound, WASAPI. Плюс подавляющее большинство аудиоустройств поставляются с ASIO-драйвером. Из перечисленных способов только Direct Sound и ASIO являются полноценными аудиоинтерфейсами с возможностями DSP: upsampling/downsampling, upscale/downscale, управлением громкостью и микшированием. Кроме того, ASIO имеет возможность расширения аудиотракта за счет плагинов.
Kernel Streaming и WASAPI являются протоколами низкого уровня для управлений различными устройствами, в том числе и аудио. При этом тяжесть любой DSP-обработки сигнала ложится на программный плеер, использующий эти протоколы. Современные высококачественные программные плееры используют в работе WASAPI и/или ASIO, поскольку оба они предоставляют возможность асинхронной передачи аудиоданных из памяти компьютера в память аудиоустройства.
На всякий случай замечу, что память компьютера и память аудиоустройства — физически разные микросхемы. Программный плеер при работе имеет доступ только к памяти компьютера, где и формирует аудиоданные. Перезапись сформированных данных из одной памяти в другую осуществляется драйвером аудиоустройства.
WASAPI и ASIO имеют практически идентичный принцип работы: плеер подготавливает данные в буфере обмена и указывает протоколу адрес этого буфера, затем он подготавливает следующий буфер и ждет пока протокол не закончит обработку первого. Поскольку процесс подготовки данных и их воспроизведение идут параллельно, то протоколы называют асинхронными. WASAPI в отличие от ASIO имеет два режима работы.
Первый режим — «совместное использование» устройства, когда несколько процессов одновременно могут передавать данные устройству. Второй режим — «эксклюзивный», когда устройство блокируется для монопольного использования только одной программой (одним клиентом). ASIO работает исключительно в эксклюзивном режиме. С точки зрения воспроизведения разницы между WASAPI и ASIO не существует, кроме разве что возможности передачи по WASAPI полноразрядного 32-битного семпла (ASIO если и будет поддерживать такой режим, то все равно будет использовать только первые 24 бита из 32).
Как было отмечено выше, upscale не улучшает соотношение сигнал/шум и, поскольку полноразрядного 32 исходного файла я ни разу не встречал, то и здесь нет никакой разницы между WASAPI и ASIO. Тем не менее, я как программист и как слушатель предпочитаю WASAPI, естественно, в эксклюзивном режиме. Но это дело исключительно вкуса и личных симпатий.
Вывод: если Вы (как и я) воспроизводите аудиосигнал без DSP-обработки, то Вы можете использовать любой (*) программный плеер, поддерживающий WASAPI Exclusive и/или ASIO.
(*) смотри внимательно следующий раздел.
USB Audio
USB-аудио может работать в трех режимах: асинхронном, синхронном и адаптивным. При асинхронном режиме источник устанавливает значение клока и передает это значение вместе с буфером данных на аудиоустройство. Оно должно синхронизироваться по полученному клоку, обработать буфер, используя свой клок, и послать подтверждение источнику.
При синхронном режиме источник и аудиоустройство периодически синхронизируют свои клоки, а данные уже передаются без тайминга. При адаптивном режиме значения клока указывает аудиоустройство, а источник должен синхронизировать передачу данных.
Как видно, синхронный режим — самый требовательный, поскольку требует качественного клока как на источнике, так и на аудиоустройстве. Как правило, система работает в асинхронном режиме, а значит использует клок компьютера, качество которого не отвечает требованиям Hi-Fi и порождает огромный джиттер. Собственно говоря, это проблема породила кучу эзотерических плееров, которые перепрограммируют системный таймер, меряют скорость процессора, захватывают наибольший приоритет или вообще кладут компьютер в гибернативный режим.
Проблему это целиком не решает, но джитер снижается. Более приемлемый способ решения — это использование промежуточного буфера с реклоком. Это устройство не воспроизводит полученный буфер данных, а передает его дальше по цепочке, но уже с собственным временным кодом, полученным от собственного прецизионного осциллятора. Качество звука при этом существенно улучшается. На мой взгляд, из доступных буферов наиболее хорош Amanero, но можно использовать и XMOS с хорошим осциллятором.
Другое решение — это использование специализированного цифрового транспорта. В таком транспорте установлен качественный независимый выделенный осциллятор (как правило, два) для работы с частотами и для . Во всем остальном, это устройство намного примитивнее чем обычный компьютер. Как правило, при наличии опыта, очень качественный цифровой транспорт можно собрать самому на основе одноплатовых миникомпьютеров и софта Open Source. Поэтому цены на различные фирменные реализации цифрового транспорта меня реально шокируют.
Кардинальное и самое правильное решение для устранения джиттера и получения действительно правильного звука — это использование внешнего мастер клока. При этом и железо плеера, и ЦАП должны быть подключены к нему в слэйв-режиме. Именно такой подход используется в студиях звукозаписи.
Вывод: качество звука лучше улучшать не эзотерическим софтом, а железным цифровым буфером с реклоком. Самое правильное решение — это использование внешнего мастер клока
Читайте также: