Войти
Задержка означает небольшой период задержки (обычно измеряемый в миллисекундах ) между звуковой сигнал поступает в систему и когда появляется. Потенциальные факторы задержки в аудиосистеме включают аналого-цифровое преобразование, буферизацию, обработку цифрового сигнала, время передачи, цифро-аналоговое преобразование и скорость звука в среде передачи.
Задержка может быть критическим показателем производительности в профессиональном аудио, включая системы звукоусиления, системы фолдбэка (особенно те, которые используют внутриканальные мониторы ) прямое радио и телевидение. Чрезмерная задержка звука может ухудшить качество связи в телекоммуникационных приложениях. Звук с низкой задержкой в компьютерах важен для интерактивности.
Во всех системах, можно сказать, что задержка состоит из трех элементов: кодек, задержка, задержка воспроизведения и сетевая задержка.
Задержка в телефонных разговорах иногда упоминается как задержка от рта к уху ; в телекоммуникационной отрасли также используется термин «качество опыта» (QoE). Качество передачи речи измеряется в соответствии с моделью ITU ; измеримое качество вызова быстро ухудшается, если задержка от уст к уху превышает 200 миллисекунд. средняя оценка мнения (MOS) также почти линейно сопоставима со шкалой качества ITU, определенной в стандартах G.107, G.108 и G.109, с коэффициентом качества R в диапазоне от От 0 до 100. MOS 4 («хорошо») будет иметь оценку R 80 или выше; для достижения 100R требуется MOS выше 4,5.
ITU и 3GPP группируют услуги конечного пользователя в классы на основе чувствительности к задержке:
| Очень чувствительны к задержке Менее чувствительны к задержке | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Классы |
|
|
|
| |
| Услуги | Разговорное видео / голос, видео в реальном времени | Голосовые сообщения | Потоковое видео и голос | Факс | |
| Данные в реальном времени | Транзакционные данные | Данные не в реальном времени | Фоновые данные | ||
Аналогично, Рекомендация G.114 относительно задержки «от рта к уху» указывает, что большинство пользователей «очень довольны», пока задержка не превышает 200 мс, с соответствующим R 90+. Выбор кодека также играет важную роль; кодеки с наивысшим качеством (и максимальной пропускной способностью), такие как G.711, обычно настроены на наименьшую задержку кодирования-декодирования, поэтому в сети с достаточной пропускной способностью могут быть достигнуты задержки менее 100 мс. G.711 с битрейтом 64 кбит / с - это метод кодирования, который преимущественно используется в телефонной сети общего пользования.
Узкополосный кодек AMR, используемый в Сети GSM и UMTS вводят задержку в процессах кодирования и декодирования.
По мере того, как операторы мобильной связи модернизируют существующие сети с максимальной эффективностью для поддержки одновременных нескольких типов услуг по сетям, полностью основанным на IP, такие услуги, как (H-QoS), позволяют применять политики QoS для каждого пользователя, для каждой услуги для определения приоритета времени -чувствительные протоколы, такие как голосовые вызовы и другой трафик беспроводной передачи данных.
Другим аспектом задержки мобильной связи является передача обслуживания между сетями; когда клиент в сети A вызывает клиента сети B, вызов должен проходить через две отдельные сети радиодоступа, две базовые сети и межсетевой центр коммутации мобильной связи (GMSC), который выполняет физическое соединение между двумя поставщиками.
Благодаря сквозному управлению QoS и соединениям задержка может быть уменьшена до аналоговых уровней PSTN / POTS. При стабильном соединении с достаточной полосой пропускания и минимальной задержкой системы VoIP обычно имеют внутреннюю задержку не менее 20 мс. В менее идеальных сетевых условиях максимальная задержка составляет 150 мс для общего использования. Задержка является более важным фактором, когда присутствует эхо, и системы должны выполнять подавление и подавление эха.
Задержка может быть особой проблемой для аудиоплатформ на компьютерах. Поддерживаемые оптимизации интерфейса сокращают задержку до времени, которое невозможно обнаружить человеческим ухом. Уменьшая размер буфера, можно уменьшить задержку. Популярным оптимизационным решением является Steinberg ASIO, которое обходит аудиоплатформу и подключает аудиосигналы непосредственно к оборудованию звуковой карты. Многие профессиональные и полупрофессиональные аудиоприложения используют драйвер ASIO, что позволяет пользователям работать со звуком в реальном времени. Pro Tools HD предлагает систему с низкой задержкой, аналогичную ASIO. Pro Tools 10 и 11 также совместимы с драйверами интерфейса ASIO.
Ядро реального времени Linux - это модифицированное ядро, которое изменяет стандартную частоту таймера, используемую ядром Linux, и дает всем процессам или потокам возможность иметь приоритет в реальном времени. Это означает, что критичный по времени процесс, такой как аудиопоток, может получить приоритет над другим, менее критичным процессом, таким как сетевая активность. Это также настраивается для каждого пользователя (например, процессы пользователя «tux» могут иметь приоритет над процессами пользователя «nobody» или над процессами нескольких системных демонов ).
Многие современные приемники цифрового телевидения, телеприставки и AV-ресиверы используют сложную обработку звука, которая может создавать задержку между моментом приема аудиосигнала и моментом его прослушивания в динамиках. Поскольку телевизоры также вносят задержки в обработку видеосигнала, это может привести к тому, что два сигнала будут достаточно синхронизированы, чтобы зритель мог их не заметить. Однако, если разница между задержкой аудио и видео значительна, эффект может сбивать с толку. Некоторые системы имеют настройку синхронизации губ, которая позволяет настроить задержку звука для синхронизации с видео, а в других могут быть расширенные настройки, позволяющие отключить некоторые этапы обработки звука.
Задержка звука также является значительным недостатком в ритм-играх, где для успеха требуется точное время. В большинстве этих игр есть настройка калибровки задержки, после чего игра будет корректировать временные окна на определенное количество миллисекунд для компенсации. В этих случаях ноты песни будут отправлены в динамики еще до того, как игра получит требуемый ввод от игрока, чтобы поддерживать иллюзию ритма. Игры, основанные на музыкальной импровизации, такие как Rock Band барабаны или DJ Hero, все равно могут сильно пострадать, поскольку игра не может предсказать, во что попадет игрок. В этих случаях чрезмерная задержка по-прежнему будет создавать заметную задержку между ударами нот и их воспроизведением.
Задержка звука может наблюдаться в системах трансляции, где кто-то участвует в прямой трансляции через спутник или аналогичный канал с высокой задержка. Сотрудник основной студии должен ждать, пока участник на другом конце ссылки отреагирует на вопросы. Задержка в этом контексте может составлять от нескольких сотен миллисекунд до нескольких секунд. Работа со столь высокими задержками звука требует специальной подготовки, чтобы полученный комбинированный аудиовыход был приемлемо приемлемым для слушателей. Везде, где это возможно, важно стараться поддерживать низкую задержку звука в реальном времени, чтобы реакция и обмен участниками были как можно более естественными. Задержка в 10 миллисекунд или выше является целью для аудиосхем в профессиональных производственных структурах.
Задержка живого выступления естественным образом возникает из-за скорости звука. Чтобы пройти 1 метр, звук занимает около 3 миллисекунд. Между исполнителями возникает небольшая задержка в зависимости от того, как они разнесены друг от друга и от сценических мониторов, если они используются. Это создает практический предел того, насколько далеко могут быть друг от друга художники в группе. Мониторинг сцены расширяет этот предел, поскольку звук распространяется со скоростью, близкой к скорости света, через кабели, соединяющие сценические мониторы.
Исполнители, особенно в больших помещениях, также будут слышать реверберацию или эхо своей музыки, поскольку звук, исходящий со сцены, отскакивает от стен и конструкций и возвращается с задержкой и искажениями.. Основная цель сценического мониторинга - предоставить артистам больше первичного звука, чтобы они не были выброшены из-за задержки этих ревербераций.
Профессиональное цифровое аудио оборудование имеет задержку, связанную с двумя основными процессами: преобразование из одного формата в другой и обработка цифрового сигнала (DSP) такие задачи, как выравнивание, сжатие и маршрутизация. Аналоговое аудиооборудование не имеет заметной задержки.
Процессы цифрового преобразования включают аналого-цифровые преобразователи (ADC), цифро-аналоговые преобразователи (DAC), а также различные преобразования одного цифрового формата в другой, такой как AES3, который передает электрические сигналы низкого напряжения в ADAT, оптический транспорт. Любой такой процесс требует небольшого времени для выполнения; типичные задержки находятся в диапазоне от 0,2 до 1,5 миллисекунд, в зависимости от частоты дискретизации, битовой глубины, программного обеспечения и архитектуры оборудования.
Различные аудио DSP процессы, такие как конечная импульсная характеристика Фильтры (FIR) и с бесконечной импульсной характеристикой (IIR) используют разные математические подходы к одному и тому же результату и могут иметь разные задержки, в зависимости от самой низкой звуковой частоты, которая обрабатывается, а также от программного обеспечения и аппаратные реализации. Кроме того, ввод / вывод сэмплов буферизации с использованием очереди (или FIFO ) добавляют задержку, равную длине буферов. Типичные задержки варьируются от 0,5 до десяти миллисекунд, при этом в некоторых проектах задержка достигает 30 миллисекунд.
Отдельные цифровые аудиоустройства могут быть разработаны с фиксированной общей задержкой от входа к выходу, или они могут иметь общую задержку, равную колеблется с изменениями во внутренней архитектуре обработки. В последнем варианте включение дополнительных функций увеличивает задержку.
Задержка в цифровом звуковом оборудовании наиболее заметна, когда голос певца передается через микрофон, по путям цифрового микширования, обработки и маршрутизации звука, а затем отправляется в его собственные уши через в наушниках или наушники. В этом случае звук голоса певца передается к его собственному уху через кости головы, а через несколько миллисекунд через цифровой путь к ушам. В одном исследовании слушатели обнаружили, что задержка более 15 мс является заметной.
Задержка для других музыкальных действий, таких как игра на гитаре, не вызывает такой критической проблемы. Задержка в десять миллисекунд не так заметна для слушателя, который не слышит свой голос.
В усилении звука для музыки или презентации речи на больших площадках оптимальным является обеспечение достаточной громкости звука позади помещения, не прибегая к чрезмерной громкости звука в передней части. Один из способов для звукоинженеров добиться этого - использовать дополнительные громкоговорители, расположенные на некотором расстоянии от сцены, но ближе к задней части аудитории. Звук распространяется по воздуху со скоростью звука (около 343 метров (1125 футов) в секунду в зависимости от температуры и влажности воздуха). Измеряя или оценивая разницу в задержке между громкоговорителями рядом со сценой и громкоговорителями ближе к аудитории, звукорежиссер может ввести соответствующую задержку аудиосигнала, идущего к последним громкоговорителям, чтобы фронты волн от ближних и дальних громкоговорителей достигли в то же время. Из-за эффекта Хааса можно добавить дополнительные 15 миллисекунд к времени задержки динамиков, расположенных ближе к аудитории, так что волновой фронт сцены достигнет их первым, чтобы сосредоточить внимание аудитории на сцене, а не на местных громкоговоритель. Немного более поздний звук из динамиков с задержкой просто увеличивает воспринимаемый уровень звука, не влияя отрицательно на локализацию.
