Anmerkung der Redaktion: Der nachfolgende Text ist ein Auszug aus Craig Andertons Buch How to Choose and Use Audio Interfaces, aus Hal Leonard's 12-teiliger Musician's Guide to Home Recording Buchreihe. Ihr könnt hier das E-Book, oder die Softcover-Version von Hal Leonard bestellen.
Musiker erwarten eine sofort hörbare Rückmeldung: schlag eine Saite an, blase eine Note, spiele eine Taste, höre den Klang. Gerade deshalb ist die Minimierung von Latenz, der Verzögerung des Computers zwischen dem Spielen oder Singen und dem Hören der Note, äußerst wichtig.
Latenz zu erklären kann etwas nerdig werden, aber weil sie für viel Irritation und Verwirrung bei Aufnahmen mit Computern sorgen kann, macht sie so gering wie möglich zu halten oft den Unterschied zwischen einer angenehmen und einer frustrierenden Session aus. Lasst uns das Problem also direkt angehen.
Wenn euch das ganze Thema zu verwirrend ist, hier eine einfache Faustregel: Stellt die Latenz in den Einstellungen eurer Aufnahmesoftware auf die niedrigstmögliche Einstellung, die weder Klangqualität, noch Performance beeinflusst.
Latenz Grundlagen
Latenz tritt sowohl beim Umwandlungsprozess von analog zu digital und digital zu analog, als auch im Computer selber auf — selbst der leistungsstärkste Prozessor kann manchmal nicht mithalten. Zum Ausgleich hält der Computer einen Teil der reinkommenden Audiosamples in einem Buffer, der in etwa wie ein Sound-Sparbuch funktioniert: Wenn der Computer zu beschäftigt ist, um sich um das Audiosignal zu kümmern, macht er stattdessen eine "Abhebung" aus dem Buffer. Je größer der Buffer, desto geringer die Wahrscheinlichkeit, dass der Computer keine Audiodaten mehr zur Verfügung hat, wenn er sie braucht. Ein größerer Buffer lenkt das Signal aber auch für längere Zeit um, damit er gefüllt bleibt, was die Latenzzeit erhöht.
Latenz wird gewöhnlich in Samples in den Einstellungen des Interface angegeben, sie kann aber auch in Millisekunden im Hostprogramm angezeigt werden. Jede Millisekunde (1/1000 einer Sekunde) entspricht ungefähr der Verzögerung einer Entfernung von 30 cm zur Klangquelle. 3 ms Latenz entsprechen beispielsweise der gleichen Verzögerung, wie sich etwa 90 cm von den Lautsprechern zu entfernen.
Für die meisten Musikerinnen und Musiker sind Latenzzeiten unter 5 ms in Ordnung und zwischen 5 und 15 ms noch akzeptabel, aber alles über 15 ms kann störend wirken. Latenzen über 20 bis 25 ms machen dann absolut keinen Spaß mehr und beeinflussen die Performance stark.
Unglücklicherweise ist Latenz ein bewegliches Ziel. Große Projekte mit vielen Spuren oder einer Menge Plugins fordern den Computer mehr als einfachere Projekte, er muss also härter arbeiten. Dadurch wird ein größerer Audio-Buffer benötigt, der wiederum die Latenz erhöht.
Latenz einstellen
Ihr könnt die Latenz in den Einstellungen eures Interfaces einstellen, die ihr auch über fast jede Host-Software aufrufen könnt. (Abb. 1)
Buffer Samples in Latenz-Millisekunden umrechnen
Die meisten Hersteller geben den Audio-Buffer zwar in Samples an, dies ist aber längst nicht so intuitiv verständlich wie die Angabe in Millisekunden. Manche Programme beinhalten beides — ihr stellt die Buffergröße in Samples ein, könnt aber auch die Millisekunden ablesen. Vorausgesetzt, dass grundlegende Mathematik nicht euren Kopf rauchen lässt, könnt ihr Samples aber auch relativ leicht in Millisekunden umrechnen.
Hier ein paar Beispiele:
- Mit eine 44.1 kHz Samplerate, werden 44.100 Samples pro Sekunde abgetastet. Jedes Sample ist also 1/44.100 einer Sekunde, ungefähr 0,023 ms. Wenn die Latenz einer Soundkarte 256 Samples beträgt, resultiert das bei 44.1 kHz in einer Verzögerung von 256 x 0,023 ms — etwas 5,8 ms.
- 128 Samples wären bei 44.1 kHz halb so viel Verzögerung wie 256 Samples, also etwas 2,9 ms.
- Bei einer Samplerate von 88.2 kHz ist jedes Sample halb so Lang wie bei 44.1 kHz, ein einzelnes entspricht also 0,0125 ms. Eine Verzögerung von 256 Samples bei 88.2 kHz wären also ungefähr 2,9 ms.
Latenzangaben
In manchen Fällen können Latenzangaben irreführend sein, nicht etwa weil die Hersteller euch betrügen wollen, sondern weil die zusätzliche Verzögerung durch einzelne Computer nicht vorhergesehen werden kann. Variationen können zum Beispiel durch USB-Ports, oder auch durch zusätzliche festgesetzte "Sicherheits-Buffer" die außer eurer Kontrolle liegen, entstehen.
Folglich kann es sein, dass die theoretische Latenz eines Interfaces weniger ist, als die, die ihr im Gebrauch in der echten Welt antrefft. Audiointerfaces senden die gemessene Latenz zurück ans Hostprogramm, so dass ihr während der Einstellungen die Latenzhöhe sehen könnt.
Man könnte annehmen, dass eine Soundkarte mit einer aufgeführten Latenz von 5,8 ms besser arbeitet, als eine mit 11,6 ms Latenz. Das muss allerdings nicht unbedingt stimmen, denn manche Programme geben die Latenz an, die das Signal beim Eingang in den Computer erhält, während andere die komplette Latenzzeit des Hin- und Rückwegs angeben. In heutiger Software findet ihr meist beide Zeiten — es kann sehr überraschen, dass die Latenz des Sample-Buffers manchmal nur etwa ein Viertel der kompletten Systemlatenz ausmacht (Abb. 2).
Um die Sache noch komplizierter zu machen, sind die gemeldeten Latenzen nicht immer richtig, manche Interfaces können mehre Millisekunden daneben liegen. Man sollte sich dadurch nicht verrückt machen lassen, aber bedenkt dass ein Interface zwar eine niedrigere Latenz behaupten mag, als ein anderes, ihr bei dem Modell mit angeblich niedrigerer Latenz aber eventuell trotzdem eine größere Verzögerung wahrnehmen könntet. Manche Plugins erhöhen zudem die Latenz, was in den Angaben nicht berücksichtigt wird.
All dies kommt zurück zur Frage, welche Latenzeinstellung ihr benutzen solltet. Die Antwort bleibt die gleiche wie oben: die niedrigste, die keine Probleme verursacht!
Wie man die niedrigstmögliche Latenz erreicht
Beim Spielen und Monitoring von Instrumenten solltet ihr immer auf das beste Feeling abzielen. Stellt bevor ihr an die Latenzeinstellungen geht sicher, dass euer System für die niedrigstmögliche Latenz eingerichtet ist. Um euch auf den richtigen Weg zu bringen, sind hier ein paar Tipps wie ihr Latenz minimieren könnnt.
Benutzt einen Computer mit einem schnellen Prozessor. Mit den heutigen Multicore-Prozessoren, einem qualitativen Audiointerface und gut programmierten Treibern ist es möglich, sehr geringe Latenzzeiten zu erreichen. Wenn ihr einen Rechner mit mehreren Prozessoren (Dual-Core, Quad-Core, usw.) habt, solltet ihr überprüfen, ob eure Aufnahmesoftware Multiprozessoren oder Hyper-Threading unterstützt. Anstatt alles von einem Prozessorkern erledigen zu lassen, wird die Performance hierbei durch die Aufgabenverteilung auf mehrere Prozessoren verbessert. Eventuell müsst ihr diese Option im Einstellungsmenü suchen (Abb. 3); manche Programme geben eine Standardeinstellung vor, die auf jedem Computer funktioniert, was bedeutet, dass sie vom kleinsten gemeinsamen Nenner eines einzelnen Prozessors ausgehen.
Sucht nach Treiberupdates. Updates können bei allem von Bugbeseitigung bis hin zu Effizienzverbesserungen und geringerer Latenz helfen.
Wählt ein modernes Audiointerface mit einer schnellen Schnittstelle. Für die kleinstmögliche Latenz wird ein Thunderbolt 3-Interface besser als andere Optionen, zumindest nach aktuellem Stand. Neuere USB-Generationen wie USB 3.1 sind schneller als die Vorherigen. Bei älteren Interfaces performt FireWire 800 besser als das alte FireWire 400... Ihr erkennt das Muster.
Stellt die Latenz projektabhängig ein. Selbst wenn euer Computer theoretisch niedrige Latenzzeiten erreichen kann, stellen diese in der Praxis eine große Last für den Prozessor dar. Da die meisten Interfaces euch verschiedene Latenzeinstellungen erlauben, könnt ihr den "Sweet Spot" zwischen Latenz und Performance auswählen. Wenn ihr nur ein paar Spuren aufnehmen wollt, könnt ihr vermutlich eine sehr niedrige Latenz wählen. Falls ihr aber ein komplexes Programm laufen lasst und viele Spuren mit virtuellen Instrumenten abspielen müsst, müsst ihr die Latenz wahrscheinlich höher stellen.
Für manche hat sich das Verfahren bewährt, Parts die viel Rechnerleistung brauchen — wie Gitarren mit Ampsimulationen, oder virtuelle Keyboards — früh im Projekt aufzunehmen. Dadurch können sie von der niedrigsten Latenzeinstellung profitieren. Später im Mix, wenn Instrumente nicht mehr in Echtzeit aufgenommen werden, kann die Latenz dann erhöht werden.
Friert virtuelle Instrumentenparts ein. Die meisten Aufnahmeprogramme haben eine Freeze-Option, mit der virtuelle Instrumentenparts eingefroren werden können. Der Part wird als Audio gerendert, wodurch weniger CPU-Leistung als beim Spielen des virtuellen Instruments verbraucht wird. Wenn ihr Änderungen am Instrument vornehmen müsst, könnt ihr den Part "auftauen", die Einstellungen ändern und ihn dann wieder einfrieren.
In einem Projekt mit vielen virtuellen Instrumenten (die einen großen Sample-Buffer benötigen), kann das Einfrieren von Parts geringere Latenz ermöglichen. Zieht die Anleitung eurer Aufnahmesoftware zu Hilfe, um mehr über das einfrieren und auftauen von Spuren zu erfahren.
Wählt das richtige Treiberprotokoll für eure Soundkarte und euer Programm aus. Auf dem Mac ist das leicht: wählt Core Audio. Unter Windows kann ein Audiointerface mehrere mögliche Protokolle, so wie ASIO, DirectX, MME oder emulated ASIO anbieten. Wenn das Interface einen Treiber mit sich bringt, der ausdrücklich für dieses Gerät geschrieben wurde (normalerweise der Fall), solltet ihr diesen benutzen. Typischerweise enthält der den Herstellernamen. Benutzt nicht den "emulated"-Treiber, da dieser wesentlich langsamer laufen wird.
Benutzt Kopfhörer zum Monitoring. Wenn ihr durch Lautsprecher abhört und gut einen Meter entfernt sitzt, habt ihr so 3 bis 4 Millisekunden zu eurer Latenz hinzugefügt. Mit Kopfhörern abzuhören lässt diese Latenz außer Kraft, so dass ihr nur noch die durch Interface und Computer verursachte Verzögerung hört.
Nehmt eure Projekte mit höheren Sampleraten auf. Weil eine höhere Samplerate bedeutet, dass der Computer das Audiosignal schneller verarbeitet, wird der Buffer auch schneller gefüllt und geleert. Es ist allerdings nicht gegeben, dass euer Computer auch imstande ist, das Signal so schnell zu verarbeiten.
Benutzt Zero-Latency Direct Monitoring. Ein Audiointerface-Feature namens Zero-Latency Monitoring, oder Direct Monitoring, lässt die Latenz nahezu verschwinden, so dass ihr im Grunde in Echtzeit abhören könnt. Möglich ist dies dadurch, dass das Interface das Signal am Eingang abnimmt und den Computer somit aus der Kette nimmt — ungefähr so, als wenn ihr mit einem Y-Kabel einen Feed zum Interface und den anderen zu euren Lautsprechern oder Kopfhörern leiten würdet. Wenn ihr zum Abhören Software, wie virtuelle Instrumente, Ampsimulationen oder andere Plugins benötigt, werden diese beim Zero-Latency Monitoring nicht zu hören sein. Andererseits kann es aber sehr hilfreich sein, beispielsweise wenn ihr euch beim Singen nur selber im Kopfhörer hören wollt.
Fazit
- Niedrigere Latenz ermöglicht den besten Umgang mit virtuellen Instrumenten und Plugins — benutzt den niedrigstmöglichen Sample-Buffer, bei dem der Klang nicht aussetzt oder verzerrt.
- Nehmt CPU belastende Parts wenn möglich früh auf, damit ihr für diese Parts niedrigere Latenzeinstellungen benutzen könnt, als wenn ihr sie in ein eh schon voll beladenes Projekt aufnehmt.
- Manche Plugins eröhen die Latenz. Vermeidet diese während des Aufnehmens oder benutzt bis zum Mixdown eine Alternative, die weniger Prozessorleistung in Anspruch nimmt.
- Die Interfacetechnologie beeinflusst die Latenz. Thunderbolt Interfaces haben die geringste Latenzzeit.
Über den Autor: Craig Anderton ist ein international angesehener und anerkannter Experte für Musiktechnik. Als Musiker, Produzent und Engineer hat er auf über 20 Alben mitgewirkt und hunderte Tracks gemastert. Er ist Autor von über 35 Büchern und mehr als 1000 Artikeln für Guitar Player, Sound on Sound, Electronic Musician (welches er mitbegründete), Pro Sound News, Mix, und viele internationale Magazine. Besucht hier seine persönliche Website.