La latencia en HAL

La familia de matrices de distribución de audio HAL constituye una solución robusta, altamente escalable y con una amplia variedad de dispositivos de entrada/salida y control que permiten configurar el sistema adecuado a cada especificación, con la conectividad, el tipo de proceso y el precio que requiere cada caso.

Pero, ¿cómo maneja la tecnología HAL el problema de la latencia? ¿Cuánto tarda una señal de audio en viajar de una entrada a una salida determinada?
En este artículo intentaremos dar respuesta a esta importante cuestón técnica.

En términos generales, la latencia sólo representa un problema cuando una fuente acústica amplificada suena cerca de un altavoz. La lista de valores de latencia de HAL es la siguiente:

El valor de latencia de HAL4 es de 2,2 ms
El valor de latencia de HAL3 es de 2,39 ms (de entrada analógica a salida analógica).
El valor de latencia de HAL2 es de  2,39 milliseconds (de entrada analógica a salida analógica).
El resto de este artículo se refiere a la latencia en HAL1x y sus diversos módulos de expansión (EXP) y dispositivos RAD.

En la página 5 del documento de especificaciones del sistema HAL se incluye un gráfico de latencia (ver ilustración) que muestra los diistintos valores de latencia en función de la ruta física que sigue la señal de audio, desde la entrada hasta la salida (casi siempre a través del núcleo DSP de HAL1x).

Latencia de transporte y conversión en HAL1x, EXP y RAD

Ejemplo #1:  entrada analógica HAL1x (a través del núcleo DSP) a salida analógica de HAL1x; ruta número 1:
   833,5 µs @ Conversor A/D de entrada de HAL1x
+ 354,8 µs @ Núcleo DSP
+ 624,6 µs @ Conversor D/A de salida HAL1x
= 1,8129 ms

Ejemplo #2: De entrada RAD directamente a puerto RAD HAL1x, a salida analógica de HAL1x; segundo valor de latencia:
   445,2 µs @ Conversor A/D RAD
+ 354,8 µs @ Núcleo DSP
+ 499,2 µs @ Conversor D/A RAD
= 1,2992 ms

Ejemplo #3: Entrada analógica de EXP5x, a través de un módulo EXP3x y un EXP1x al DSP de HAL1x. A continuación, regreso a la salida analógica de EXP3x a través de EXP1x; tercer valor de latencia.
   758 µs @ Conversor A/D EXP5x
+ 0,73 µs @ Bus Exp. EXP5x
+ 0,73 µs @ Bus Exp. EXP3x
+ 0,73 µs @ Bus Exp. EXP1x
+ 62,4 µs @ Bus Exp. HAL1x
+ 354,8 µs @ Núcleo DSP HAL1x
+ 62,4 µs @ Bus Exp. HAL1x
+ 0,73 µs @ Bus Exp. EXP1
+ 0,73 µs @ Bus Exp. EXP3x
+ 793 µs @ Conversor A/D EXP3x
= 2,034 ms

No obstante, si trazamos dos rutas de audio en Halogen – ambas desde una entrada analógica de HAL1x hasta una salida analógica de HAL1x, y ambas con los mismos bloques DSP, las dos presentarán obviamente la misma latencia. Del mismo modo (aunque ya no resulta tan obvio), si trazamos dos rutas de E/S analógica de HAL1x pero colocamos 25 bloques DSP en una de ellas y ninguno en la otra (sólo un cable), ambas rutas presentarán el mismo valor de latencia (la misma latencia que en el ejemplo de dos rutas visto anteriormente, ajustada por Halogen para ser idéntica en todas ellas).

MÁS ACERCA DE LA LATENCIA

Incluso si queremos llevar la ruta que tiene 25 bloques DSP, del bus de expansión de HAL1x a un RAD (con varios dispositivos EXP de por medio), una vez restada la latencia que aparece en el diagrama de latencia de conversión y transporte, las latencias DSP seguirán siendo las mismas. Ello significa que el núcleo DSP realiza una compensación de latencias de manera que el valor sea coincidente en ambas rutas. No obstante, Halogen no ajusta las diversas rutas de transporte físico y conversión, sino las latencias dentro del núcleo DSP.

Y AUN MÁS

Si la señal de audio sale del DSP de la salida del EXP3x (o entra por el DSP de la entrada del EXP5x) el sistema no compensa la latencia de los DSPs de los EXP, ni usando el núcleo DSP del HAL1x ni mediante los DSPs de los EXP. El diagram de latencia ya incluye dichas latencias.

LA LATENCIA EN EL MUNDO REAL

En general, el cliente casi siempre usa un analizador de audio para calcular rápidamente y de manera automática el tiempo de transporte desde una entrada hasta una salida determinada del sistema, por ejemplo un altavoz. Estos analizadores son muy precisos y ayudan a los diseñadores de sistemas a conocer y medir los valores de latencia introducidos por los diversos elementos del sistema: micrófonos inalámbricos, consolas digitales, redes, dispositivos de efectos, ordenadores, sistemas DSP como HAL, amplificadores, altavoces y tiempo de propagación por el aire. Si realmente nos preocupa la latencia, este enfoque de “medirlo absolutamente todo” es el único que nos ofrecerá la tranquilidad a la que aspiramos. Una vez medidas las latencias (algo mucho más cómodo que los engorrosos cálculos vistos anteriormente), podemos usar los bloques de retardo del software Halogen para ajustarnos a la latencia del sistema obtenida, compensando de este modo no sólo la latencia de HAL, sino el valor de latencia total de la ruta.

En este punto, el hecho de que la medición de la latencia del sistema sea a menudo mucho más precisa que la resolución de 21 microsegundos que ofrecen los bloques de retardo de Halogen puede representar un pequeño problema. No obstante, los tiempos de alineación aproximados suelen ofrecer resultados más que aceptables.