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O que você sabe sobre latência?

Latência é um tema que costuma gerar discussões e dúvidas entre produtores e DJs, principalmente os que trabalham com áudio digital (hoje praticamente todos). Qual a latência de determinado equipamento? Áudio analógico gera menos latência que o áudio digital? A partir de quanto tempo a latência é imperceptível?

Foi pensando nessas e outras questões que o conceituado blog DJ TechTools elaborou o artigo Latency: A Brief Guide, esclarecendo mitos, explicando conceitos e exemplificando o que de fato acontece em cada situação. Fiz uma adaptação em português, abaixo.

Definição

Em uma definição simples, latência é o tempo entre um acontecimento (como mexer em um botão de efeito) e o momento em que esse acontecimento se torna perceptível (quando ouvimos o efeito). Em áudio esse tempo é medidio em milisegundos (ms) e é determinante para a precisão em performances.

Os Mitos

– Hardware têm latência menor que software. Uma opinião frequente é a de que analógico/digital têm latência análoga a hardware/software. Embora seja verdade que equipamentos analógicos não têm níveis de latência perceptíveis, qualquer equipamento digital apresenta latência.

Macs são melhores que PCs. É verdade que é mais fácil configurar Macintosh e que o suporte para hardwares de música é melhor no sistema OSX. Mas a maioria dos hardwares de áudio têm drivers ASIO, criados para Windows e que permitem uma conexão direta e de baixa latência entre o sistema e o áudio. Drivers ASIO permitem níveis de latência comparáveis ou até melhores que os drivers CoreAudio do OSX (mac).

– Qualquer latência é inaceitável. Na verdade é quase impossível trabalhar com áudio sem algum tipo de latência. Fazendo um cálculo por cima, cada pé (12 polegadas, cerca de 0,3m) de distância entre sua fonte e seu setup gera 1ms de latência. Observe o posicionamento dos seus monitores, por exemplo, antes de começar a pensar na latência gerada por seus equipamentos.

A Fonte


Esclarecidos esses três factóides, está na hora de conhecer as principais causas de latência em a fim de evitá-las na medida do possível.

– MIDI. MIDI são informações digitais. O desempenho depende muito dos drivers do sistema, não da linguagem. Graças ao desenvolvimento do código MIDI nos últimos 30 anos, a tendência é que o processamento de dados gere menos de 2 ms de latência.

– Processamento de áudio digital. Sistemas analógicos trabalham com latência muito próxima à 0, pois os sinais elétricos são transmitidos internamente em uma velocidade de 2/3 da velocidade da luz. Já sistemas digitais precisam converter áudio em informação digital, processá-la e depois convertê-la novamente em áudio.

Duas coisas fazem a diferença quando falamos em latência em áudio digital: Sua placa (interface) de som e o seu computador.  Boas placas de som contam com hardwares que fazem conversão com baixa latência e bons drivers diminuem o tempo de comunicação do sinal convertido com seu computador, para menos de 2 ms.

São vitais também a eficiência do seu software em lidar com o áudio e a força do seu hardware para criar o fluxo (stream) de áudio. Não é possível dizer que não haverá erros no sinal de áudio, por isso o software cria uma reserva (buffer) para assegurar que erros possam ser corrigidos antes de se atingir a fase critica, interrompendo o stream. Quanto menor for esse buffer, menor será a latência. Um buffer de 32 samples/44.1 kHz irá criar teoricamente uma latência de 0.72 ms (44.1kHz/1000 = 44.1 samples/ms. -> 32/44.1 = 0.72). Em 88.2kHz essa latência cai para a metade, mas em compensação o processamento exigido é maior.

– Interfaces: Usb e Firewire são os tipos mais comuns de interfaces usadas em conexões externas e ambas fazem sincronização com o sistema principal com baixa latência. A conexão via firewire é mais eficiente que a USB em transmissão de dados. A interface/conexão PCI é livre de latência, mas trata-se de uma conexão interna. Isso até a implantação do Thunderbolt (leia o artigo completo sobre USB 3.0 no blog DJ TechTools)

– A velocidade do som. A velocidade do som é um fator significante. Em temperatura ambiente, com ar seco, a velocidade do som é de 320.29 m/s ao nível do mar. Como foi citado anteriormente, cada pé de distância entre a fonte sonora e seu setup adiciona cerca de 1ms de latência.

O mundo real


Para exemplificar tudo o que foi dito aqui, vamos imaginar que você está a uma distância de 4 pés (cerca de 1,2 metro) de seus monitores.

– Toca discos analógico, vinil, mixer analógico: Latência de 4ms

– Toca discos analógico, timecode vinil, mixer analógico e Traktor Scratch rodando a 64 sample buffer e 96kHz: USB bus buffer + 1.5ms conversão do sinal timecode para sinal digital + 0.66ms sample input buffer + 0.66 sample output buffer + 1.5ms para conversão do sinal digital para analógico + 1.5ms USB bus buffer + 4ms da distância dos monitores = 10.3ms.

– Controlador MIDI, interface de áudio, Traktor rodando a 64 sample buffer e 44.1kHz: 1ms MIDI + 1.45 sample buffer + 1,5ms de conversão digital a analógica + 1,5 de USB bus buffer + 4ms da distância dos monitores = 9ms

Os valores são todos aproximados, mas podemos perceber que controle via MIDI tem uma pequena vantagem por não apresentar uma latência de entrada (input). Tudo pode variar, pois a latência designada para o USB buffer pode ser ainda maior e se o seu computador não tiver um processamento rápido pode ser necessário aumentar o sample buffer, o que aumentará a latência.

De qualquer forma cada equipamento, seja controlador, CDJ ou laptop, tem um certo tempo de latência, mas latências abaixo de 15ms não causam nenhuma preocupação, não necessitam de ajustes. Elas são totalmente imperceptíveis. O que torna algumas discussões sobre equipamentos de menor latência algo sem sentido.

Acredito que o mais interessante desse artigo é esclarecer como as latências são geradas e o que significam na prática os valores indicados nos softwares (como sample buffer, sample rate) que muita gente não faz idéia.

A DJ Ban é uma empresa fundada em 2001 e sediada em São Paulo. Entre as áreas de atuação estão cursos, loja, TV, estúdios para treino e gravação de sets, palestras, locação de equipamentos, eventos, e outras atividades ligadas a música eletrônica.

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