Latenzmessungen: TD12, DDrum4, PC/BFD, Simmons ADT

Moin! Kurze Vorgeschichte: Ich habe über 10 Jahre pausiert und erst neulich wieder angefangen zu spielen. Neben dem Akustikset habe ich auch mein altes E-Drum-Setup wieder rausgesucht und aufgebaut: Ein alter Simmons ADT (Drum-To-MIDI-Konverter) in Verbindung mit einem Hardware-Sampler aus den 90ern. Ich habe recht bald angefangen, mich mit aktuellen E-Drums zu beschäftigen. In die Auswahl kamen zunächst Roland, DDrum und die verlockende Alternative, zeitgemäß mit einem Software-Sampler auf dem PC zu arbeiten.

Neben realistisch spielbaren Sounds war für mich das Thema Latenz enorm wichtig. Und da es kaum handfeste Vergleiche gibt, habe ich ein paar Vergleichsmessungen angestellt.

Die Roland-Module TD-12 und TD-20 kamen für mich eigentlich schon recht früh nicht mehr in Frage, da ich von den Sounds, speziell den Toms-Sounds, im Gegensatz zum DDrum 4, sehr enttäuscht war (10 Jahre später immer noch machine guns?). Dennoch habe ich eine Gelegenheit gefunden, ein Roland TD-12 in den Vergleich mit einzubeziehen.

Zunächst wurden DDrum 4 und TD-12 direkt angespielt. Danach hat sich jedes Modul jeweils selbst über MIDI angespielt (MIDI Out → MIDI In). Und zum Schluss hat das DDrum 4 das TD-12 über MIDI an-getriggert und umgekehrt. Ich war auch neugierig, wie sich der alte Simmons ADT in Bezug auf die Trigger-Geschwindigkeit schlägt.

Der PC wurde mit dem DDrum 4 und dem Simmons ADT angesteuert. Als Software kam BFD2 zum Einsatz. Das angeschlossene Audio-Interface ist ein Terratec Phase X24 mit Firewire. Bei dem PC handelt es sich um einen Laptop mit Core2Duo CPU 2.53GHz, 4GB DDR3 RAM, SSD Festplatte und Windows XP Pro.

Hier nun die Ergebnisse.

Der Test hat mir gezeigt, dass das DDrum 4 mit 2.4ms verdammt flink ist. Das TD-12, das knapp 10 Jahre später auf den Markt gekommen ist, fällt mit knapp 4ms schon etwas ab. Bemerkenswert finde ich, dass das TD-12 direkt angespielt nicht schneller ist, als ein DDrum 4, das sich selbst über den Umweg MIDI anspielt.

Der ca. 20 Jahre alte Simmons ADT braucht als reine MIDI Maschine über eine Millisekunde länger als das DDrum 4, ist aber immer noch eine Millisekunde schneller als das aktuelle Roland TD-12. Das hat mich wirklich verwundert. Denn der Simmons ADT ist kein stupides Interface, dass sich etwa Geschwindigkeit erkauft, in dem es eine rudimentäre und veraltete Triggersignalauswertung durchführt. Der ADT sampled die Hüllkurven der Triggersignale („Learn-Funktion“), um Crosstalkprobleme so in den Griff zu bekommen. Die dabei automatisch ermittelte Scan-Time lag bei 2ms, die auch in den Einstellungen des TD-12 zu finden war. Von daher war es für mich schon sehr verwunderlich, dass das TD-12 hier langsamer ist, als der alte Simmons ADT.

In erster Linie hat der Test mich allerdings von dem Antriggern eines Drum-Software-Samplers abgehalten. Hier frage ich mich, wo der PC denn soviel Zeit vertrödelt?

Beispiel: DDrum 4 braucht knapp 4ms, wenn es sich selbst über den Umweg MIDI ansteuert. Wenn das DDrum 4 dagegen den PC über MIDI anspielt, wächst die Latenz von 4ms auf 12ms. Das sind 8ms mehr! Der Puffer des Audio-Interface (Terratec Phase X24) war auf 88 Samples eingestellt und der interne Puffer von BFD auf 32 Samples. Das sind 120 Samples @44.1kHz und somit etwa 2,7ms. Wenn man die 2,7ms auf die 4ms addiert, die das DDrum 4 braucht, wenn es sich selbst über MIDI ansteuert, dann bleiben dort immer noch 5,3ms auf der Strecke. Nur wo? Ist die Hardware- und Betriebssystemstruktur eines PCs, bzw. Macs überhaupt für latenzarmes Triggern geeignet? Denn 12ms sind schon eine sehr unschöne Hausnummer. Und die 12ms sind in Verbindung mit dem flinken DDrum 4 als Trigger-Interface. Wenn man das TD-12 nehmen würde, käme man schon auf über 14ms! Man könnte das Phase X24 durch ein RME Fireface ersetzen, aber auch dann gewinnt man nicht mal 2ms. Wie man es dreht und wendet, eine PC-Lösung braucht scheinbar immer über 10ms. Ein enormer Unterschied zu den 2.4ms des DDrum 4. Und auch ein TD-12 ist mit knapp 4ms wesentlich schneller als jeder PC.

Zuvor hatte ich gedacht dass MIDI der Flaschenhals sein könnte. Pro MIDI Note werden glaube ich etwas über 4 Bytes übertragen. Das macht bei der Schnittstellengeschwindigkeit von MIDI (31,25 kBaud) etwas über 1ms pro Note, wenn ich mich nicht irre. Wenn man sich anguckt, wie viel Zeit der PC vertrödelt, wirkt MIDI schon fast zügig dagegen

Es wurden übrigens für jede Konfiguration mehrere Messungen vorgenommen und der Durchschnitt gebildet. Es waren geringfügige Schwankungen in allen Konstellationen vorhanden, die sich allerdings sehr konstant und stabil dargestellt haben.

Viele Grüsse.

Moin.

Ruby: Die Punkte, die Du nennst, spielen eigentlich keine Rolle. Denn die Scan-Zeit, bis der Peak und somit der Dynamikwert des Triggersignals ermittlet werden kann, liegt ja für alle Systeme gleich bei etwa 2ms. Dies hat der ADT automatisch ermittelt und die 2ms waren auch im TD-12 gesetzt. Alles andere wie Mask-Time, etc. wird sofort erledigt und braucht keine systembedingte längere Rechenzeit. Auch wenn es hier Unterschiede in der Geschwindigkeit gibt (TD-12 langsam, Simmons ADT etwas schneller, DDrum4 am schnellsten), so bewegen sich die Unterschiede in einer Spanne von 2-3 Millisekunden. Der PC produziert ganz andere Dimensionen an Latenz

Es wurde ja ersichtich, dass die Latenz beim PC immer wesentlich größer ist im Vergleich zu den Modulen. Auch wenn die Module den Umweg über MIDI gehen bleiben sie doch bedeutend schneller. Somit ist die heftige Latenz beim PC-System nicht bei der Triggerverarbeitung und MIDI-Übertragung zu finden (diese trifft die Module ja genauso im Vergleichstest), sondern im PC selbst, bzw. dessen Software, Hardware, Interface, etc. .

Beispiel:
- DDrum4 triggert sich selbst über MIDI: knapp 4ms.
- DDrum4 triggert PC über MIDI: 12ms

Triggerverarbeitung und MIDI-Weg sind identisch.

BFD lief bei dem Test übrigens als Standalone mit 32 Samples Buffer Size. Wenn ich mir vorstelle, dass Ding bekommt noch mehr Latenz, wenn es als Plugin z.B. auf Cubase läuft ..... Hilfe!

Wenn ich dann noch lese, dass sich ein Alesis Trigger I/O trotz USB gerne 5ms Zeit lassen soll, bis es überhaupt die Note Richtung PC ausspuckt, dann sieht es richtig düster aus. Habe aber das Alesis Trigger I/O nicht getestet, bzw. gemessen. Die Werte meine ich nur mal irgendwo flüchtig gelesen zu haben. Evtl. werde ich mir mal eins zum Durchmessen besorgen

Das 2box würde mich in der Hinsicht noch interessieren. Aber es wird ziemlich sicher genauso unkritisch sein wie die anderen Module. Der PC verschluckt halt irgendwo einige Millisekunden. Und ich sehe auch nicht, dass sich daran viel tunen läßt, so dass man in einen einstelligen Millisekundenbereich käme.

Gruss.

matzdrums: Für einen Meter Distanz braucht der Schall etwa 3 Millisekunden. Kopfhörer haben also einen echten Vorteil http://www.drummerforum.de/for….php?page=User&userID=759

Wenn 9ms für Dich beim Gitarre spielen ein echtes Timing-Problem darstellen, würde das so zutreffen. Schall ist Schall und der braucht halt 3ms pro Meter. Ich würde aber auch vermuten, dass Drummer meist ein pingeligeres Volk sind als Gitarristen, wenn es um Latenzen geht

Hi matzdrums,

ich denke da gibt es viele unterschiedliche, subjektive Einschätzungen und Erfahrungen, ab wann es für einen selbst "unschön", "kritisch", oder schon nicht mehr spielbar ist.

Aus eigener Erfahrung kann ich nur sagen, dass es etwas komplett anderes ist, wenn ich selbst auf eine Trommel haue, oder ob ich als Zuschauer auf einem Konzert bin, einer Band zuhöre, oder einen Film auf dem TV sehe. Am E-Drumset merke ich definitiv einen Unterschied zwischen 4ms und 12ms. Und zwar deutlich, wenn ich selbst auf die Trommel haue (12ms ist aber trotzdem noch spielbar - aber unschön). Wenn ich einen Film aufm Fernseher gucke und der Ton ist nicht Lippensynchron, dann fällt mir das beim gesprochenen Wort als Zuschauer bei 20ms nicht wirklich auf. Auch auf einem Konzert würden mich 20ms als Zuschauer wohl kaum stören. Aber wie ist es auf einem Konzert, wenn man 30m weit weg steht? Dann nimmt man es doch schon war, dass der Ton verzögert ankommt. Gut, bei 30m sind es rechnerisch ja auch schon 90ms

Der zweite Punkt ist, dass sich die ganzen Latenzen ja addieren. Aufs E-Drum-Set bezogen: Spielst Du ein DDrum mit Kopfhörer, sind es z.B. 2.4ms. Nimmst Du ein langsameres Trigger-Interface, steuerst damit nen PC an, liegst Du schnell mal bei 14-15ms. Dann die Boxen noch drei Meter weit wegstellen und Du bist bei 23ms. Das ist dann einfach mal der zehnfache Wert, den man auch definitiv wahrnimmt, wenn man selbst am Set spielt.

Genauso ein Beispiel mit Deinem Mix über'n Rechner. 3-6ms klingt nicht dramatisch. Jetzt addiere noch ein E-Drum-System dazu, dass über einen anderen Rechner läuft. Schwubbs sind wir bei ca. 20ms.

Ich denke es ist stark davon abhängig, ob man selber spielt oder Zuschauer ist, ob man TV guckt oder Musik macht, wie man persönlich auf Latenzen reagiert oder auch nicht. Und wie heftig sich die Latenzen in einem Gesamtsystem addieren.

Die ganzen Mac/PC-Audiointerface haben ja auch nicht umsonst neben den latenzbehafteten Ausgängen meistens einen zusätzlichen latenzfreien Monitorweg für das Input-Signal, mit dem der Spieler/Sänger/Musiker versorgt wird. Würde ein Musiker auf der Bühne anstatt eines Monitorsignals mit dem Echo der PA spielen, hätte er ziemlich schnell Timing-Probleme

Allerdings finde ich persönlich > 10ms für ein Drumsystem echt zuviel, wenn evtl. in der Kette später noch weitere Verzögerungen auftreten.

Gruss.

Ja, beim Videoschnitt achtest Du auch explizit drauf. Aber wenn man als Zuschauer einfach nur guckt, fällt es nicht so schnell auf. Wenn Dein eigenes gesprochenes Wort allerdings für Dich erst später hörbar wäre, würdest Du es sofort merken.

Was die Werte jemanden bringen? Keine Ahnung Ich kann nur sagen, was sie mir selbst gebracht haben. Sie haben mir den Eindruck bestätigt, den ich beim Spielen hatte bezüglich der Unterschiede. Ich weiß nun, dass ich nicht mehr nach einem noch schnelleren MIDI-Trigger-Interface suchen muss, da es das kaum geben wird und da hier auch nicht die Ursache der Mega-Latenz des PCs zu suchen ist. Und ich weiß, dass ich vorerst kein Geld mehr in Software-Sampler investiere, sondern lieber mal ein DDrum 3 Turbo dazu kaufe

Und scheinbar spiegelt es sich auch in den Messwerten wieder, warum ich das Triggerverhalten des DDrum irgendwie als "direkter" empfunden habe, als beim TD-12. Aber hier will ich mit einer belegbaren Aussage eher vorsichtig sein, da es in dem Bereich sicher sehr schnell sehr schwammig wird in der persönlichen Wahrnehmung. 4ms vs. 12ms sind dagegen absolut wahrnehmbar. Aber Du hast Recht matzdrums, ich habe mir nicht die Mühe gemacht nun alle Zwischengrößen in Millisekundenschritten zu "erfühlen" Du darfst aber gerne mit eigenen Test hier ansetzen

Gruss.

Die 10ms sehe ich übrigens nicht so leicht realisiert, wenn man Rechner-basierte Software antriggert

Zitat von Martin6

ASIO-Puffer muß man (hab ich mir sagen lassen) immer verdoppeln: einen für den Eingang und einen für den Ausgang. Wäre also in dem Fall 88 x 2.

Das Audiosignal wird doch erst im Rechner erzeugt. Audioeingangslatenz brauchst Du nur, wenn Du auch ein Audiosignal in den Eingang des Interfaces laufen lässt. Und der Sample Buffer hat nichts mit einem "MIDI-Eingangsbuffer" zu tun
Bleibt also bei 1x 88 Samples für den Audioausgang, wie beschrieben.

Zu Cubase und BFD: Hast Du es mal mit der Standalone-Variante verglichen? Aber wenn, dann bitte nicht mit Mikroaufnahmen
Es ging darum, dass dort zusätzliche Latenz entstehen kann. Das kann passieren, wenn in Cubase einiges mehr abläuft, als nur der BFD VST Pluginbetrieb, je nachdem, was man parallel damit macht und was für einen Rechner man hat. Das bedeutet: Die Latenz kann sich je nach Auslastung und Konfiguration noch verschlechtern. Verbessern wohl kaum. Das ist eben eine Eigenschaft eines hostbasierten Systems im Vergleich zu einem tighten Hardwaremodul. Auch wenn es in Deinem Fall gut laufen zu scheint und Du nicht parallel noch mehrere Echtzeiteffekte, etc. pp. betreibst.