Kaj sta ASIO in WASAPI in kako izboljšata zvok v sistemu Windows?

Če ste pravkar kupili DAC ali ojačevalnik za slušalke srednjega do višjega cenovnega razreda in ste prebrali, da Windows ni ravno najboljši prijatelj visokokakovostnega zvoka , je normalno, da ste naleteli na dva ključna izraza: ASIO in WASAPI. In seveda se porajajo vprašanja: Ali ju je treba prenesti? Ali sta priložena DAC-u? Ali dejansko izboljšata kakovost zvoka? Kaj pa tista nadležna zakasnitev?

Poleg tega, če uporabljate predvajalnike, kot je Foobar2000, DAW-je, kot je Samplitude, ali namenske zvočne kartice, kot je Xonar, ali vmesnike, kot je Focusrite, boste videli, da vsi govorijo o "obilaženju miksa Windows", da bi dosegli bitni popoln zvok in se izognili spreminjanju hitrosti vzorčenja na treh različnih mestih. Organizirajmo vse te ideje, jih mirno razložimo in pojasnimo, kdaj morate uporabiti ASIO, kdaj WASAPI in kaj lahko pričakujete v praksi.

Kaj sta ASIO in WASAPI in zakaj vsa ta drama?

V računalniku z operacijskim sistemom Windows zvok običajno prehaja skozi vrsto sistemskih plasti in mešalnikov, preden doseže zvočnike ali slušalke, kar pomeni, da Windows deluje kot posrednik med aplikacijo in zvočno kartico . ASIO in WASAPI sta dva načina za zmanjšanje ali celo obhod dela te "poti" za doseganje kakovosti, nadzora in predvsem nižje zakasnitve.

ASIO (Audio Stream Input/Output) je standard, ki ga je ustvaril Steinberg, da bi profesionalni avdio programski opremi (DAW, snemalnikom, virtualnim instrumentom itd.) omogočil skoraj neposredno komunikacijo z avdio vmesnikom. Zasnovan je bil za studijsko in snemalno uporabo, pri čemer je dajal prednost minimalni zakasnitvi in ​​zelo finemu nadzoru vhodov in izhodov.

WASAPI (Windows Audio Session API) je sodoben zvočni API za Windows. Omogoča dva načina delovanja: tradicionalni deljeni način, v katerem Windows še naprej meša vse, in izključni način, ki nas zanima za visokokakovosten zvok, saj aplikaciji omogoča, da prevzame izključni nadzor nad zvočno napravo in obide sistemski mešalnik.

V vsakdanjem pogovoru, ko ljudje govorijo o izboljšanju kakovosti zvoka v sistemu Windows, običajno mislijo na uporabo ASIO ali WASAPI v izključnem načinu, da se prepreči sistemu spreminjanje hitrosti vzorčenja, prilagajanje glasnosti ali uporaba neželene obdelave med programom in DAC-om ali vmesnikom.

Kako zvok deluje v sistemu Windows brez ASIO ali izključnega WASAPI

Večina računalnikov ima vgrajeno zvočno kartico (Realtek in podobno), zasnovano za videoigre , filme, video klice in sistemske zvoke , ne pa za profesionalno snemanje ali avdiofilski zvok. Te kartice običajno uporabljajo gonilnike, kot so MME, DirectSound, DirectX ali generični gonilniki, in delujejo v deljenem načinu prek mešalnika sistema Windows.

V tem načinu sistem v zvočni plošči sistema Windows nastavi »globalno« frekvenco vzorčenja in bitno globino (na primer 48 kHz / 16 bitov). Ves zvok aplikacije gre skozi ta mešalnik, ki po potrebi poveča ločljivost in pretvori zvok, da se ujema s to nastavitvijo. Če predvajate datoteko s frekvenco vzorčenja 44,1 kHz in je sistem Windows nastavljen na 48 kHz, bo ponovno vzorčena.

Ta nastavitev je zelo priročna za povprečnega uporabnika, saj lahko hkrati brez skrbi predvajate igro, Spotify , YouTube in sistemska obvestila . Vendar pa ima dve pomanjkljivosti za tiste, ki iščejo kakovostno ali resno zvočno delo: večja je latenca in skoraj nemogoče je vzdrževati resnično popolno zvočno pot.

Zato mnogi uporabniki pri uporabi namenskega DAC-a, kot je SMSL SH6/SU6, ali zunanjega vmesnika iščejo načine, kako obiti mešalnik sistema Windows , in tukaj prideta v poštev ASIO in WASAPI v izključnem načinu.

Kaj ponuja ASIO: nizka latenca in neposreden dostop

ASIO je bil zasnovan z eno samo idejo: zmanjšati zakasnitev in omogočiti programom neposreden dostop do zvočnega vmesnika , ne da bi morali iti skozi dodatne plasti operacijskega sistema. To je ključnega pomena, ko želite snemati instrument, peti s spremljanjem v realnem času ali igrati MIDI klaviaturo z virtualnimi instrumenti.

Zakasnitev je v bistvu zakasnitev med tem, kar počnete, in tem, kar slišite . Če govorite v mikrofon in signal predolgo doseže vaše slušalke, je to moteče in je lahko celo neuporabno za igranje ali petje. Meri se v milisekundah (ms), in nižja kot je vrednost, bolj naraven je občutek spremljanja. Zakasnitev 1.000 ms je enakovredna polni sekundi, kar je v glasbenem kontekstu popolnoma nesprejemljivo.

Z ASIO program komunicira skoraj neposredno z vmesnikom in lahko prilagaja velikost zvočnih medpomnilnikov. Manjši kot je medpomnilnik, nižja je latenca , hkrati pa je večja obremenitev procesorja in večje je tveganje za pokanje ali izpad zvoka, če strojna oprema ni v skladu z zahtevami. To se nadzoruje na nadzorni plošči gonilnika ASIO, ki je priložen vmesniku.

Glavna prednost ASIO na namenskih vmesnikih je, da običajno omogoča 24-bitne globine in visoke frekvence vzorčenja (96 kHz, 192 kHz itd.), s čimer v celoti izkorišča zmogljivosti strojne opreme . To se prevede v večji dinamični razpon, manj šuma v ozadju in izboljšan odziv pri nizki glasnosti – kar je pomembno tako za snemanje kot za kritično poslušanje.

Poleg tega dobro integriran gonilnik ASIO omogoča dosledno upravljanje več vhodov in izhodov . Z drugimi besedami, vmesnik izberete kot napravo ASIO v svojem DAW-ju in vsi njegovi mikrofonski vhodi, linijski vhodi, monitorski izhodi itd. so samodejno dostopni v programski opremi, ne da bi bilo treba vsako napravo posebej konfigurirati v sistemu Windows.

Gonilniki ASIO: lastniški in ASIO4ALL

ASIO ni izvorni del sistema Windows: potrebujete poseben gonilnik ASIO . Večina studijskih avdio vmesnikov (Focusrite, MOTU, RME itd.) vključuje svoj gonilnik ASIO od proizvajalca, skupaj z nadzorno ploščo in možnostmi zakasnitve. Ti gonilniki so običajno najboljša možnost, če so na voljo, saj so optimizirani za to specifično strojno opremo.

V nasprotju s tem številne integrirane zvočne kartice ali potrošniške naprave (standardne zvočne kartice matičnih plošč, nekateri preprosti USB DAC-ji ) nimajo lastnih gonilnikov ASIO. V teh primerih pride v poštev ASIO4ALL, generični gonilnik, ki deluje kot "plast" ASIO na vrhu drugih gonilnikov sistema Windows in omogoča programom, ki razumejo samo ASIO, delo s strojno opremo, ki nima izvornega gonilnika ASIO.

Pomembno je razumeti, da ASIO kot Steinbergova tehnologija ni prosta programska oprema in da je njegova implementacija predmet licenciranja. Programi, kot je na primer Audacity, ne morejo privzeto vključevati podpore za ASIO v svojo uradno različico, čeprav lahko uporabnik sestavi različico programa po meri s podporo za ASIO.

Glavni komercialni DAW-ji (Pro Tools, Ableton Live, Cubase, Samplitude itd.) ponujajo izvorno podporo za ASIO . V njihovih zvočnih nastavitvah lahko kot sistem gonilnikov izberete ASIO, izberete določeno napravo in nato na nadzorni plošči gonilnika natančno prilagodite zakasnitev.

Ključni zvočni parametri z ASIO: bitna globina in frekvenca vzorčenja

Pri delu z gonilnikom ASIO za snemanje ali produkcijo je eden prvih korakov izbira ustrezne bitne globine in hitrosti vzorčenja . To vpliva tako na kakovost kot na obremenitev sistema, pa tudi na zaznano zakasnitev.

Bitna globina označuje, koliko informacij je shranjenih v vsakem vzorcu. Večja bitna globina zagotavlja več prostora za natančno predstavitev razlik v nivojih in večji dinamični razpon. Standard CD je 16 bitov, medtem ko številni sodobni vmesniki, kot je Focusrite Solo druge generacije, omogočajo do 24 bitov, kar ima za posledico nižji kvantizacijski šum in več prostora za obdelavo signala.

Frekvenca vzorčenja določa, koliko vzorcev na sekundo se vzame iz signala. Standardni avdio CD deluje pri 44.100 Hz (ali 44,1 kHz), vendar mnogi vmesniki podpirajo 48 kHz, 88,2 kHz, 96 kHz, 176,4 kHz ali celo 192 kHz. Več vzorcev na sekundo pomeni več časovnih "podrobnosti" signala.

Praktična težava je, da večja kot je bitna globina in frekvenca, več podatkov je treba obdelati . To pomeni večje datoteke pri snemanju, hkrati pa tudi večjo obremenitev procesorja in podatkovnega vodila ter potencialno večjo zakasnitev, če velikosti medpomnilnika ne prilagodite pravilno. Ključnega pomena je najti pravo ravnovesje: vrednosti, kot sta 24-bit/44,1 kHz ali 48 kHz, so običajno dober kompromis za številne scenarije.

V situacijah, ko potrebujete spremljanje v realnem času (na primer igranje kitare prek simulatorja ojačevalnika ali spremljanje med petjem), je zmanjšanje zakasnitve ključnega pomena, tudi če to pomeni, da ne uporabljate vseh nastavitev kakovosti na najvišji ravni. Aplikacije, kot je na primer igra Rocksmith, priporočajo uporabo 16-bitne in 48 kHz ravno zato, ker ta nastavitev pomaga ohranjati nizko zakasnitev, ne da bi preveč obremenila sistem.

Kaj je WASAPI in kako pomaga pri predvajanju zvoka?

WASAPI je sodoben zvočni vmesnik za Windows in temelj, na katerem številne trenutne aplikacije komunicirajo z zvočnim sistemom. Za razliko od starejših metod WASAPI omogoča natančnejši nadzor zvočnih sej in, kar je najbolj zanimivo, namenski način, ki je zelo podoben pristopu ASIO pri obhodu mešalnika sistema Windows.

V deljenem načinu se WASAPI obnaša podobno kot DirectSound: več aplikacij lahko hkrati predvaja zvok , Windows pa vse meša s frekvenco in bitno globino, konfigurirano v napravi. To je standardni način za povprečnega uporabnika, ki ne želi zapletati stvari.

V izključnem načinu lahko program odpre zvočno napravo, tako da je nobena druga aplikacija ne more uporabljati v času te seje . To preprečuje, da bi moral Windows karkoli remiksirati, zmanjšuje možnost nenamernega ponovnega vzorčenja in omogoča aplikaciji, da zvočne podatke dostavi z originalno hitrostjo vzorčenja datoteke (44,1 kHz, 96 kHz itd.), kar ima za posledico veliko čistejše predvajanje.

V kontekstu avdiofilskega predvajanja številni glasbeni predvajalniki, kot so Foobar2000, JRiver in podobne naprave, ponujajo vtičnike ali posebne izhode za WASAPI . Z njihovim omogočanjem lahko dosežete popolno pot do vašega DAC-a, če strojna oprema podpira te vzorčne frekvence in sistem ne vsiljuje pretvorb.

Za razliko od ASIO je WASAPI del sistema Windows, zato za njegovo uporabo ni treba namestiti posebnega dodatnega gonilnika, razen da imate pravilno nameščene gonilnike za svojo zvočno napravo (USB DAC, notranjo zvočno kartico itd.). Zaradi tega je zelo praktičen, če nimate uradnega gonilnika ASIO ali ne želite uporabljati rešitev, kot je ASIO4ALL.

ASIO proti WASAPI: praktične razlike

V scenariju domačega poslušanja glasbe z USB DAC-om se morda sprašujete, ali je uporaba ASIO smiselna v primerjavi z namenskim WASAPI-jem. S praktičnega vidika obe metodi obideta mešalnik sistema Windows in ponujata bolj neposredno zvočno pot, vendar obstajajo pomembne nianse v njuni filozofiji in tipični uporabi.

ASIO se osredotoča predvsem na profesionalno delo in snemalna okolja , kjer je absolutna prioriteta zmanjšanje zakasnitve tako za vhod (mikrofoni, instrumenti) kot za izhod (monitorji, slušalke). Običajno je naravna izbira za DAW-je in domače ali profesionalne studie.

WASAPI, zlasti v izključnem načinu, je zelo primeren za visokokakovostno predvajanje zvoka , kjer obdelava signala v realnem času ni tako pomembna kot ohranjanje integritete datotek in izogibanje vmesni obdelavi. Idealen je za predvajalnike, kot je Foobar2000, ko želite preprosto poslušati brez težav z dodatnimi gonilniki.

Omeniti velja, da nekateri uporabniki z določenimi kombinacijami sistema Windows in strojne opreme ugotavljajo, da druge izhodne metode, kot je Kernel Streaming (KS), ponujajo še boljše rezultate ali večjo stabilnost. Na avdio forumih pogosto beremo o ljudeh, ki po preizkusu ASIO, WASAPI in KS ostanejo pri tistem, ki najbolje deluje z njihovim specifičnim DAC-om in različico sistema Windows, čeprav ni univerzalnega pravila.

Če je vaš glavni cilj poslušanje visokokakovostne glasbe z DAC-om, kot je SMSL, potem je namensko WASAPI verjetno več kot dovolj . Če pa nameravate snemati vokale ali instrumente v realnem času in se morate spremljati brez opazne zakasnitve, potem je smiselno uporabiti ASIO (po možnosti uradni gonilnik za vaš vmesnik) in prilagoditi njegove nastavitve zakasnitve.

Kako uporabiti Foobar2000 za obhod mešalnika Windows

Eden najbolj priljubljenih avdio predvajalnikov med navdušenci nad osebnimi računalniki je Foobar2000. Je lahek, zelo prilagodljiv in predvsem omogoča uporabo naprednih izhodov, kot sta WASAPI ali ASIO, za pošiljanje zvoka neposredno v napravo, mimo standardnega mešalnika sistema Windows.

Splošni postopek običajno vključuje prenos ustreznih izhodnih komponent z uradnega spletnega mesta (na primer komponente WASAPI ali ASIO za Foobar2000), njihovo namestitev v predvajalnik in nato izbiro te vrste izhoda v zvočnih nastavitvah programa.

Ko so komponente nameščene in priključite DAC ali vmesnik ter so njegovi gonilniki posodobljeni, bo Foobar2000 napravo prikazal kot razpoložljivo v razdelku izhodi WASAPI (izključno), ASIO ali KS, odvisno od nameščenih modulov. Preprosto izberite, da zvok pošljete neposredno v to napravo, mimo miksa Windows.

To vam ponuja točno tisto, kar si mnogi uporabniki želijo: ni treba spreminjati hitrosti vzorčenja na treh različnih mestih (mešalnik sistema Windows, kontrole zvočne kartice in predvajalnik). Foobar sam lahko ponudi predvajanje z natančnostjo bitov, saj datoteko pošlje v DAC točno takšno, kot je, brez dodatnih pretvorb operacijskega sistema.

Interakcija z namenskimi zvočnimi karticami in zunanjimi DAC-ji

Če uporabljate namensko zvočno kartico, kot je Xonar, ali USB DAC, kot je SMSL, se običajno postavlja vprašanje, ali boste morali prilagoditi tako nastavitve sistema Windows kot tudi samo napravo , da zagotovite pravilno frekvenco vzorčenja. V morju nadzornih plošč se je enostavno izgubiti.

Najenostavnejši način za preprečevanje konfliktov je, da pustite Windows z relativno nevtralno konfiguracijo in za resno predvajanje uporabite aplikacije, ki neposredno upravljajo napravo prek ASIO ali namenskega WASAPI . Na ta način predvajalnik prilagodi zvočno sejo frekvenci datoteke, Windows pa se ne vmešava.

V mnogih DAC-jih in namenskih zvočnih karticah se naprava samodejno prilagodi frekvenci, ki jo aplikacija pošlje prek gonilnika. To pomeni, da če predvajate datoteko s frekvenco 44,1 kHz samo z uporabo WASAPI, DAC preklopi na 44,1 kHz; če nato predvajate datoteko s frekvenco 96 kHz, se znova prilagodi. Frekvence v zvočni plošči sistema Windows vam ni treba vsakič ročno spreminjati.

Če to združite z dobro konfiguriranim predvajalnikom, je uporabniška izkušnja veliko čistejša: lahko preklapljate med skladbami z različnimi ločljivostmi, ne da bi vas karkoli skrbelo, in ohranjate zvesto zvočno pot, praktično brez nepotrebnega ponovnega vzorčenja.

Za uporabnike, ki na istem računalniku igrajo tudi igre ali gledajo videoposnetke, je običajna praksa, da se ekskluzivni izhod (ASIO/WASAPI) rezervira za namensko poslušanje , način deljenja sistema Windows pa se pusti za preostale aplikacije, ki bodo še naprej uporabljale DirectSound ali deljeni WASAPI brez motenj, ko bo naprava v izključni uporabi s strani predvajalnika.

Uporaba ASIO/WASAPI v DAW-jih in spremljanje v realnem času

V programih za glasbeno produkcijo, kot so Samplitude Music Studio, Cubase, Ableton in podobna programska oprema, se zelo pogosto pojavljajo sporočila, kot je: »Za spremljanje programskih instrumentov v realnem času morate omogočiti sistem gonilnikov ASIO/WASAPI, spremljanje programske opreme in spremljanje vhodov ...« . To se pojavi, ker program potrebuje dostop do avdio sistema, ki zagotavlja nizko zakasnitev in nadzor nad signalno potjo.

V računalniku z operacijskim sistemom Windows 8 ali novejšim je standardni postopek običajno odpiranje zvočnih nastavitev DAW in izbira ASIO ali WASAPI kot gonilni sistem . Če ima vaš vmesnik svoj gonilnik ASIO, ga izberite; sicer lahko poskusite z WASAPI ali generičnim gonilnikom, kot je ASIO4ALL.

Ko izberete svoj avdio sistem, boste morali v DAW aktivirati možnosti za spremljanje programske opreme ali spremljanje učinkov (FX) ter spremljanje vhodov (REC M ali podobno) na skladbah, ki jih boste snemali. To programski opremi naroči, naj posluša vhodni signal in ga v realnem času obdelanega pošlje nazaj v vaše slušalke ali monitorje.

Če kateri od teh elementov ni konfiguriran (na primer, če še vedno uporabljate MME/DirectSound namesto ASIO/WASAPI ali če nimate omogočenega spremljanja vhodnih podatkov), program ne bo mogel zagotoviti spremljanja v realnem času in bo prikazal opozorila, kot je tisto v primeru Samplitude.

Ključno je, da za dobro delovanje vsega tega potrebujete zvočno pot, zasnovano za nizko zakasnitev , in prav to zagotavljata ASIO in v manjši meri WASAPI, ne pa starejših gonilnikov, kot sta MME ali DirectSound, ki sta zasnovana za bolj splošno uporabo.

Zakasnitev, kakovost in izbira parametrov glede na uporabo

Izbira med dajanjem prednosti zakasnitvi ali najvišjo kakovostjo je odvisna od konteksta. Če snemate, vendar vam monitorja ni treba slišati v realnem času (na primer, če snemate kitaro ob vnaprej pripravljeni skladbi, ne da bi se pri tem spremljali prek zvočnikov), nekoliko večja zakasnitev ni velika težava, saj lahko kasneje prilagodite posnetek v svojem DAW-ju tako, da ga premaknete za nekaj milisekund.

Vendar pa lahko visoka latenca, kadar situacija zahteva, da se tisto, kar počnete, in tisto, kar slišite, zgodi skoraj istočasno, na primer pri igranju virtualnega instrumenta ali petju z učinki, povzroči, da je izkušnja zelo neprijetna . V teh primerih je običajno bolje zmanjšati velikost medpomnilnika in uporabiti zmernejše parametre vzorčenja, kot pa potisniti teoretično kakovost do njenih meja.

Pogost kompromis je delo s 24-bitnim zvokom, vendar ohranjanje frekvence vzorčenja 44,1 kHz ali 48 kHz med snemanjem, saj te vrednosti ponujajo odlično kakovost in razumno obremenitev sistema . Nato se lahko, če projekt to zahteva, izvede nadvzorčenje ali končni odboj na drugo frekvenco, čeprav to v mnogih primerih ne prinaša nobenih slišnih prednosti.

Pri predvajanju glasbe brez obdelave v realnem času, na primer na domačem avdio sistemu, zakasnitev ni več pomemben problem . Pomembno je, da je pot predvajanja čim bolj čista in spoštuje izvirno datoteko. V tem primeru je izbira izključnega WASAPI ali ASIO z izvorno frekvenco vzorčenja datoteke povsem smiselna.

Na ta način lahko uživate v izkušnji, ki je zelo podobna tisti, ki jo ponujajo namenski predvajalniki, s prednostjo prilagodljivosti računalnika , pod pogojem, da uporabnik razume in pravilno konfigurira razpoložljive možnosti gonilnikov in formata.

Vse, kar smo videli, jasno kaže, da ASIO in WASAPI nista "čarobna programa", ki ju namestite za izboljšanje kakovosti zvoka kot filter, temveč gre za različna načina komunikacije aplikacij z zvočno strojno opremo , kar ima jasne posledice za zakasnitev, natančnost in nadzor. Če ju pametno uporabljate, lahko računalnik z operacijskim sistemom Windows postane resno orodje za poslušanje visokokakovostne glasbe ter snemanje in produkcijo, ne da bi se morali nenehno boriti s sistemskim mešalnikom ali se igrati z različnimi meniji za spreminjanje hitrosti vzorčenja.