Re: [閒聊] HTPC/CAT建構的自身經驗

作者: Oswyn (Oswyn)   2020-03-16 02:22:40
WASAPI (push) 是較新的 WaveRT Port Driver、使用 cyclic buffers,Audio device
需要支援 DMA。有人不推是因為部分 Audio device 相容性不佳,為了省麻煩就叫你別
用,不用就不會有機會有問題。話說什麼年代了硬體還不支援 DMA(笑)、硬體相容性
、支援度不佳並不是這個模式的問題。用 WASAPI (push) 有問題該吐草的是兩光硬體
或其不良驅動程式。但你知道的做 Audio 設備的很多在這塊通常都....
WASAPI (event) 是舊式的 "ping-pong" buffers。
工作正常 Buffer 大小能滿足傳輸的話兩者沒有不同。不管是 WASAPI or ASIO 其功能
都只是在程式與 Audio interface 間傳遞 Audio data 並不決定聲音品質。
Buffer 是拿來緩衝的,夠大傳輸就不容易出包不易有 Pops、Clicks and Cracks 這些
音頻故障。只是聽個音樂而不是二、三十個音軌在混音*n個 plug-in 在 DSP,除非
硬體或驅動有問題啦...
in foobar【讀檔>解碼>ReplayGain>DSP chain>Output】=>Audio Device
一連串的 Audio playback stream,在其中一個地方強迫資料流變得零碎並不會讓它
變實時只是形成瓶頸,更容易發生音頻故障。
Audio interface 都有硬體最小 buffer size 限制與實際最大 buffer size。
一般常見的最小 size 是 30000 hundred-nanosecond、也就是 3 ms。但這不代表這硬
體在 3ms 一定能完美工作就是了,畢竟能不能操極限是要看整台設備的軟硬體。
而 foobar2000 的 foo_out_wasapi 寫的很陽春,它沒有互動也沒有防呆雖然功能上是
沒有問題啦。
在設定中向 WASAPI 提出的是 buffer size 的【請求】,實際上 WASAPI 會依據 audio
frame 的大小(ch 數 * bit-depth * Sample rate)來回應一個可行 buffer size。
零是不可能的、也不能比硬體的最小 buffer size 要小。以上面的例子 3ms 會回給一
個能放 3.xx ms audio大小的 buffer。而 audio 的位元深與採樣率會影響實際大小。
太小的 buffer size 對 WASAPI (push) 的 cyclic buffers 不利。Cyclic buffers
是你追我跑的環形緩衝區,設太小=跑道太短會很容易撞車。cyclic buffers 是先進
先出(FIFO)其延遲是看硬體自發性的讀取。foobar 是 music player 所以 audio
data 都是已知的,buffer size 設大點沒什負面問題但最好不要設的太小。
WASAPI (event) 的 "乒乓" buffers 則不能設太大,如上述沒有防呆。如果在此
設定了超過硬體的最大值,多出來的部分則會丟失。
極端例子如硬體最大 buffer size 只有 250ms 如果設了 500ms,foobar 每次會傳送
500ms 的 audio 但硬體只能實收 250ms 然後播放、多出來的 250ms audio 會被放生
。然後 foobar 會再送下一個 500ms...250ms 被播放 250ms 被放生。會聽到很嚴重的
輟音,然後進度條跑的飛快。以此例五分鐘的音樂會跳針成二分半就播完。
但如果只設成大了點,只丟失幾個 samples 輟音不夠嚴重,如不知原因可能只會聽出
比較不好聽。但根源上的問題是設定已經錯誤了,但 foo_out_wasapi 並沒有防呆也
沒有任何互動告知使用者的 buffer size 出問題。
應該些人聽信 push mode 不可用,用 event mode 設大有問題所以得出小=好的結論
另如上述如果硬體的 buffer size 最小值是 3ms,這代表設成 0~3ms 之間的任何值
WASAPI 所回應的 buffer size 大小都會是相同的,所以聽起來不可能會有不同。
但如果使用者覺得設成 0ms 最棒,那有什麼理由不能說 3ms、5ms、10ms、50ms 到超
過最大值前聽起來都跟設成 0ms 一樣好?有人能挑戰用聽的聽出硬體的最小 buffer
size 值?如果小真的好音質真有差、盲測應該能分辨出最小 buffer size 這個界線才
是。
聽出硬體最大 buffer size 大致上的大小應該不難,基本上這就是嚴重的音頻故障。
因為就算每次只最小丟失一個 sample 也會因為定時定頻率重複發生而顯得明顯。參考
出問題/正常的分界適中的設定 event mode 的 buffer size 應該是不錯的選擇。
在這部分應只有 audio interface 耗盡 audio data 而後面的 audio data 來不及備
妥產生的音頻故障,而沒有正常備妥&傳輸但影響音質的問題。
另外這的 32-bit 指的是 32-bit float?不論是整數或浮點,在 source audio data
一般最高只有 24-bit 的 playback 的狀況下這應該沒有什好處。只會增加無謂的資料
傳輸量,這會讓低延遲的設定環境更容易撞車。除非有進行 DSP 不然看不出會有好處
就是了。
作者: max8201 (我是一隻沙沙羊)   2020-03-16 05:21:00
怎麼我感覺看了很多,但又不知道結論是什麼,我的問題嗎?
作者: alanswill (小夫)   2020-03-16 06:39:00
看不懂QQ,不過我在網路上查到的都是說event比push還要新?
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-16 08:12:00
hi 感謝你的解釋,我其實沒能力知道driver底層的機制,所以建議壓低buffer只是沿用過去CAT玩家的原則,在不出事的情況下壓低各種buffer與latency至於這樣對聽感的影響,就像我之前推文提到的,我只能解釋到低延遲對SI有好處,然後音頻裝置吃到高品質數位訊號對聽感有助益,至於是讓receiver工作的更好還是這樣的SI品質會一路串到da線路影響解出來的類比訊號品質就非我能解釋的了然後32bit云云,就data層面確實就是補0,是不是真的有差我也不確定,當心理作也可以
作者: ultimatevic (龜龜龜)   2020-03-16 09:10:00
感謝資訊 真複雜...
作者: djboy (雞尾酒)   2020-03-16 10:08:00
感謝,專業推!!O大文,每次都讀的好開心
作者: clioneurise (Romarin)   2020-03-16 12:14:00
推好文
作者: yamatai (迴避性人格障礙症)   2020-03-16 12:52:00
可惜音響上面偏偏就是buffer小聲音比較真,buffer大聲音會變滑順浮腫
作者: breadf ( Lifting Turn )   2020-03-16 13:25:00
我想文章意思是,小有個極限,大的話event也是有極限在軟體UI上看到的設定值不一定是實際值
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-16 15:39:00
底層機制一定是這樣,看願意開放多少彈性給應用層
作者: ang728 (要耍厨你還嫩的很)   2020-03-16 20:47:00
精闢解析
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-16 21:04:00
嘿,針對32bit,我思考的角度是,wasapi會不會統一吃32bit data也就是我說的預設格式,傳24給他,他還要再補0,跟你舉例的情形剛好相反,但我也說了只是我猜的,我也不排除是心理作用另外感謝你解釋了DPC latency的含義,至於buffer大小,我最早也不信,現在自己跟著用。但確實也不可能每個buffer設定都給他測試看看,你要這樣質疑我也無法反駁,頂多爭辯一句這不是只有我自己在心裡感覺。實際上不管是中文 英文 甚至是日文資訊,全世界在討論CAT的社群在這幾部分的看法幾乎都是相似的,但要說誰有辦法解釋的很嚴謹完整,我也沒見過就是跟SI關係,看來我比較多是用dpc latency在想,單純buffer大小部分,看來又是塊我是無法解釋的東西
作者: goldie (阿良)   2020-03-16 21:15:00
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-16 21:17:00
提出一個猜想,buffer拉大,表示要等更多資料湊齊一個標準單位,這時可能會讓送出的時間變得更不規律,也就是我說的SI劣化
作者: breadf ( Lifting Turn )   2020-03-16 21:19:00
SI不是L1的東西嗎?還是我誤會你SI的意思XD
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-16 21:49:00
Signal Integrity,其實我只是長期以來覺得類比訊號一樣一堆類比性質,後來才知道確實有這個概念更正:"數位訊號"一樣有一堆類比性質
作者: breadf ( Lifting Turn )   2020-03-16 21:53:00
是這樣沒錯啊,L1來看本來就沒有純數位的東西只是我覺得拉到L1來看,送不送出bus上都是always有東西跑所以不明白不規律跟SI劣化關聯有這麼大嗎?當然duty不一樣電源設計也許duty加重的時候PI變爛影響SI也是有可能*電源設計不佳
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-16 21:56:00
那你當我腦補吧,畢竟是亂猜想的 DPC latency比較好連結不過數位端的各種現象,不down到線路底層根本沒得討論純data coding層面 根本一堆玩意都是鬼扯
作者: evadodoya (口責口責)   2020-03-16 22:06:00
我就鬼扯(真的
作者: lll156k1529 (吃雞腿)   2020-03-16 23:01:00
訊號處理就很難 一堆人愛直接拿資訊面的0101來講
作者: evadodoya (口責口責)   2020-03-16 23:21:00
不這樣子怎麼戰
作者: lll156k1529 (吃雞腿)   2020-03-16 23:39:00
的確是這樣才能戰XD 不然訊號與系統 或訊號處理課大部分人都是去被電的 要戰三小XD
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-17 08:06:00
hi 簡單回一下,buffer大小當然是自己測過有效才會用,記得比較清楚的是錄音介面的buffer,從預設512 samples調到最低16 samples之類,但確實應該沒人會16 32 64 128這樣試另外我也同意人耳不是非常可靠,所以都是要找一些原則出來,不然軟硬體設定多如牛毛,又藏著一堆改變非改善的陷阱另外針對人云亦云,其實也是在認同一些原則後,看人家分享的東西你覺得值不值得試,因為有時候是單純不知道可以這樣去動設定最後每人喜好音色云云,我倒是覺得錄製階段有這回事,那是藝術家的權利,但到了重播階段,改善與改變是不同的兩回事,要能分辨需要累積聽感與對自然聲音的認知
作者: f9999 (foo)   2020-03-17 09:23:00
謝謝你的解釋, 可是我還是比較喜歡低Latency, 高bit rate
作者: znew1219 (NULL)   2020-03-17 16:10:00
Buffer並非越小越好,最少要Payload Size的4倍Payload Size又會影響Throughput,以8B/10B來計算有25% overhead,Payload Size=256byte,throughput約92%再加上Completion latency,Flow control update latency另外像是BIOS中的CPU節能技術,會影響DMA讀寫提高latency,這些設定是環環相扣
作者: yuugen2 (馬英丸)   2020-03-17 18:39:00
這串太專業了,可以簡單說結論嗎
作者: evadodoya (口責口責)   2020-03-17 18:56:00
就其實還是回歸到自己最喜歡的聽感而已 這些只是調整參數之一 供你玩唱一下莫文蔚的陰天一下
作者: znew1219 (NULL)   2020-03-17 21:05:00
簡單說就是要依據worst-case來調整,就像船期最長間隔會影響備貨數量,包裝大小也會影響,包裝大一個箱子能裝的數量少,sample rate越高,Buffer也要越大
作者: louis0407 (能當個鄉民也是一種幸福)   2020-03-17 21:44:00
碎嘴一下,NOS也是有好處的,thd很差那是頻響域,對應的時間域,NOS反倒表現的很好,而人耳比起頻響域,對時間域反而更敏感
作者: justagame (各種加班)   2020-03-17 22:08:00
ABX只能測聽不聽得出OS/NOS的差異阿不能處理個體覺得哪一種好聽/哪個失真較高 這類的問題
作者: breadf ( Lifting Turn )   2020-03-17 22:37:00
應該用sync補吧XD
作者: justagame (各種加班)   2020-03-17 23:08:00
OS跟NOS已經吵了很久啦 我自己的DAC兩種都能切換

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