Latence

Latence = důležitý parametr digitálních zvukových zařízení

Co je to latence a jak se projevuje?

Obecně slovo latence označuje, cituji Wikipedii, vlastnost něčeho, co je latentní (z lat. latens), to jest skryté, utajené, nezjevné. V muzikantském oboru se ale jedná o označení časovou prodlevu mezi vstupem signálu do nějakého zařízení nebo procesu a výstupem z něj. V praxi se to projevuje zpožděním zvuku za okamžikem jeho vyloudění.

Praktikující muzikant se neustále potkává s nejběžnější latencí způsobenou ne nějakým digitálním zařízením nebo procesem, ale vzdáleností muzikantova ucha od reproduktoru. Zvuk se ve vzduchu pohybuje konečnou rychlostí cca 340 m/s, každý 1 metr vzdálenosti od zdroje zvuku (reproduktoru) tedy znamená zpoždění zvuku o cca 3 milisekundy. Standardní citlivost lidského ucha dovoluje zaznamenat zpoždění přibližně od 10 ms. Zaokrouhleně lze tedy říct, že bezpečnou vzdáleností muzikanta od reproduktoru, ze kterého se line zvuk vyluzovaný muzikantem na jeho nástroj, jsou přibližně 3 metry. Při živém hraní s hlučnější kapelou se dá snést i výrazně delší latence, dejme tomu 20 ms, což odpovídá vzdálenosti od reproduktoru nějakých 7 m. Při komornějším hraní, kde je slyšet každé brnknutí, je ale třeba latenci udržet do max. 15 ms či spíše níže, aby se muzikantovi ještě dobře hrálo. A to byla dosud řeč jen o zpoždění zvuku vlivem jeho pomalého pohybu vzduchem od reproduktoru k uchu. To se dá řešit zmenšením vzdálenosti muzikantova ucha od reproduktoru nebo např. použitím in-ear odposlechu. Kombinace různých zpoždění zvuku vznikajících v různých cestách a sočástech zvukových zařízení při koncertech je zdrojem častých problémů zvukařů, ale této konečné části cesty zvuku k posluchači se nyní věnovat nebudeme.

Vraťme se k jednotlivému muzikantovi (jako příklad si vezměme kytaristu) a zpoždění zvuku mezi brnknutím na kytaru a okamžikem, kdy se zvuk ozve z reproduktoru. Co když nějaká latence vzniká už před příchodem signálu do reproduktoru? Jakékoli zpoždění zvuku před jeho vyzáření reproduktorem se, samozřejmě, s výše popisovanou přirozenou "vzdušnou" latencí sčítá. Čím více je tedy v signálovém řetězci zařízení či procesů přinášejících nějakou latenci, tím větší potenciální problém s možným překročením rozumné hranice celkové latence vzniká.

V analogových zařízeních typicky žádná latence nevzniká. Nenulová latence je typickou a přirozenou vlastností všech zařízení pracujících s digitální podobou zvuku. Ponechme nyní stranou poněkud specifickou oblast latence při digitálním nahrávání zvuku do počítače a podívejme se na běžná "pódiová" digitální zvuková zařízení, tedy různé digitální efektové pedály, multiefekty a procesory. Je-li zdroj zvuku analogový, což je běžný zvukový výstup většiny hudebních nástrojů či mikrofonů, je třeba tento analogový signál na vstupu do digitálního zařízení převést na signál digitální, dále ho zpracovat a na výstupu jej převést zpět na signál analogový pro další postup zvukovým řetězcem až k reproduktoru. Už samotný A/D a D/A převod potřebuje nějaký čas a generuje tedy nenulovou latenci a další zpoždění pak přidávají procesy digitálního zpracování zvuku v daném zařízení. Výsledkem je pak celková latence konkrétního zařízení, která může (ale nemusí) být různá pro různé nastavení zařízení, např. zapnuté či vypnuté efekty apod., přičemž, samozřejmě, závisí na konstrukci konkrétního zařízení, výkonu hardware a náročnosti procesů, které v něm probíhají. Z nejnáročnějších procesů, které standardně generují největší latenci, patří např. simulace aparátů a/nebo reproduktorů, komplexní ekvalizéry, některé modulační efekty aj. Dá se také říct, že kombinovaná zařízení typu multiefekt mohou mít celkovou reálnou latenci nižší než několik samostatných digitálních pedálových efektů zařazených do jednoho zvukového řetězce, i když to nemusí být vždy platné pravidlo. Latence současných multizařízení kombinujících řadu efektů a simulací se pohybuje od 1 ms do 10 ms. V praxi to znamená, že zařízení s 1ms latencí lze kombinovat s dalšími několika digitálními zařízením v jednom zvukovém řetězci, aniž by byl překročen práh akceptovatelné celkové latence, zařízení s 10ms latencí už prostor ke kombinaci s dalšími digitálními zařízením spíše neposkytují a limitují také max. vzdálenost muzikanta od reproduktoru.

Shrnutí

Latence je neoddělitelnou vlastností digitálních zařízení a je s ní třeba počítat a naučit se s ní žít. Latence moderních zařízení je prakticky bez výjimky dostatečně nízká na to, aby tato zařízení byla samostatně bez problémů použitelná v muzikantské praxi, při kombinaci více digitálních zařízení v jednom zvukovém řetězci je ale třeba dbát na to, aby celkové zpoždění zvuku od jeho zdroje až po jeho vyzáření reproduktorem nepřekročilo únosnou mez, do čehož je třeba zakalkulovat i čas, který bude zvuk potřebovat na cestu od reproduktoru k uchu muzikanta. A hodnota latence může být jedním z kritérií při výběru digitálního zvukového zařízení.

Ukázka z prostředí DAW (zde Reaper) při měření latence digitálního bezdrátového systému Boss WL-20L (2,3 ms)

Příklady latence reálných zařízení

Z vlastních zkušeností a mnou provedených měření mohu uvést pár příkladů latencí reálných digitálních muzikantských zařízení:

A z externích zdrojů vybírám velice zajímavé YouTube video autora Leo Gibsona srovnávající latenci 23 modelingových a simulačních multiefektů:

Prosinec 2024