Wäre es denkbar, das QRS-Raummodell auf den Bricasti M7 zu portieren?
Nein! - Die Dynamik der im M7 verbauten 16-bit Prozessoren reicht bei weitem nicht aus.
Es wäre aber mit vertretbarem Aufwand möglich, die 6 BlackFins softwaremäßig in einem "double precision" Modus zu betreiben, der bei 32 bit Wortlänge immerhin noch 10% des ursprünglichen 16-bit-Durchsatzes zur Verfügung stellt (siehe Analog Devices EN-186).
Das ist richtig. Doch dieses Konzept verheizt, wie Sie schon erwähnt haben, 90% der Rechenleistung. Die müssen Sie erst mal aus dem Gehäuse schaufeln ...
1440 MegaMACs/sec bei 32x32 sollten aber im Prinzip ausreichend sein, oder?
Der Flaschenhals liegt nicht im Durchsatz, sondern darin, dass das 32-bit Fixkomma-Format für das QRS-Raummodell nicht ausreicht. Für die korrekte Verarbeitung der erheblichen Resonanzüberhöhungen, die durch "stehende Wellen" an vielen Stellen innerhalb des simulierten Raumes zwangsläufig entstehen, ist ein raumübergreifender Headroom von mindestens 12 bit nötig.
Wenn die Audio Ein- und Ausgänge, wie heute üblich, 24 bit Wortlänge aufweisen, brauchen wir beim QRS-Algorithmus intern also mindestens 36 bit. Dazu kommen weitere 8 bit Headroom für die frequenzabhängige Nachhallzeit. Also: wenn schon Fixkomma, dann sollten dem QRS-Raummodell mindestens 44 bit zur Verfügung stehen.
Dann biete ich Ihnen Triple-Precision: 436 MegaMACs/sec bei 48x48.
Leider wieder daneben, diesmal beim Durchsatz!
Konzept | Dynamik | Durchsatz | DSP-Maschinenzyklen | Flaschenhals |
|---|
QRS-Raummodell | 44 bit | 600 MegaMACs/sec | für BlackFin Extended Precision | - |
| x | -> | Σ0..31 | Σ32..63 | tot |
M7 16x16 native | 16 bit | 14,4 GigaMACs/sec | 1 | nicht zutreffend | 1 | Dynamik |
M7 32x32 ext.prec. | 32 bit | 1440 MegaMACs/sec | 4 | 3 | 3 | 0 | 10 | Dynamik |
M7 48x48 ext.prec. | 48 bit | 436 MegaMACs/sec | 9 | 8 | 8 | 8 | 33 | Durchsatz |
M7 64x64 ext.prec. | 64 bit | 236 MegaMACs/sec | 16 | 15 | 15 | 15 | 61 | Durchsatz |
249x Floating Point | 256 bit | 600 MegaMACs/sec | 1 | nicht zutreffend | 1 | ok |
Da offenbar ein mit der "Double-Precision"-Funktion aufgebohrtes BlackFin-Rechenwerk das QRS-Raummodell geschwindigkeitsbedingt allenfalls mit 32x32 Fixkomma schafft, muss wohl abgespeckt werden. An welchen Stellen wären dann Einschränkungen zu befürchten?
Ich spreche hier ausschliesslich für das QRS-Raummodell, da ich keinerlei Einblick in die Algorithmen von Bricasti habe. Jedenfalls wäre der Headroom, bei 32 bit intern im Algorithmus und 24 bit an den Ein- und Ausgängen, nurmehr 8 bit, was völlig unzureichend wäre.
Wo genau müsste man Abstriche machen, um das QRS-Raummodell dennoch in den 32 bit unterbringen zu können?
Als erstes müssten Sie sich von den bei QUANTEC seit jeher selbstverständlichen, über der Frequenzachse gleitenden Nachhallzeiten verabschieden. Stattdessen wird, wie bei vielen Wettbewerbern üblich, das Audiosignal über eine einstellbare Frequenzweiche auf drei Bänder aufgespalten, die bezüglich ihrer RT60 nach Bedarf abgestimmt werden. Jedem natürlichen Raum graut vor derlei Manipulationen, wir aber kämen mit diesem Trick von 44 auf 36 bit. Um die jetzt noch überschiessenden 4 Bits loszuwerden, könnten folgende Strategien erwogen werden:
Reduktion der Wortlänge an den Audioschnittstellen von 24 auf 20 bit
(für Analog-I/O noch akzeptabel)
Verringerung der maximalen Nachhallzeiten auf jeweils 1/16,
also z.B. bei 1E4 von 20 sec auf 1,25 sec
Möglich wäre auch eine Kombination beider Strategien, z.B. 22 bit und 5 sec.
All die genannten Kompromisse sind für mich inakzeptabel - was bleibt dann noch?
Vielleicht Mixed-Precision - hier verschiedene Ansätze im Vergleich:
Konzept | Dynamik | Durchsatz | DSP-Maschinenzyklen | Flaschenhals |
|---|
QRS-Raummodell | 44 bit | 600 MegaMACs/sec | für BlackFin Extended Precision | - |
| x | -> | Σ0..31 | Σ32..63 | tot |
M7 16x16 native | 16 bit | 14,4 GigaMACs/sec | 1 | nicht zutreffend | 1 | Dynamik |
M7 32x16 ext.prec. | 32 bit | 3600 MegaMACs/sec | 2 | 1 | 1 | 0 | 4 | Dynamik |
M7 48x32 ext.prec. | 48 bit | 686 MegaMACs/sec | 6 | 5 | 5 | 5 | 21 | ok |
M7 64x48 ext.prec. | 64 bit | 320 MegaMACs/sec | 12 | 11 | 11 | 11 | 45 | Durchsatz |
249x Floating Point | 256 bit | 600 MegaMACs/sec | 1 | nicht zutreffend | 1 | ok |
Oha: M7 grün und ok bei 48x32; also doch noch nicht verloren?
Nein! - Aber in der Tat ist der viel gehypte "König der Audio-DSPs" nur um Haaresbreite an einer Peinlichkeit vorbei geschrappt: der M7 ist eben nicht um Größenordnungen leistungsfähiger als jeder andere Audio-Signalprozessor am Markt, sondern liegt bezüglich des QRS-Raummodells, trotz der geballten Ladung von 6 Signalprozessoren, lediglich in einem einzigen, ziemlich exotischen Betriebsmodus grade mal 14% über dem Yardstick. In jedem anderen Modus scheitert er am QRS-Raummodell. Bezüglich des in der Audiotechnik insbesondere bei IIR-Filtern und Equalizern populären 48x48-Modus wäre der Yardstick sogar 38% schneller als der M7.
Immerhin, jetzt kennen wir also einen Trick, mit dem der Bricasti M7 (mit seinen 6 DSP) doch noch knapp am Yardstick 249x (mit nur einem einzigen DSP) vorbeizieht. Sie müssen aber zugeben, dass ein Mixed-Mode mit 48x32 doch etwas ziemlich konstruiertes, exotisches und programmiertechnisch sperriges ist ...
Und im Vergleich dazu der Yardstick?
Der DSP des Yardsticks liefert für das QRS-Raummodell ausreichende 600 MegaMACs/sec, und zwar ganz ohne Verrenkungen, mit einem luxuriösen Gleitkomma-Rechenwerk, welches sehr viel organischer zum gesamten Spektrum der in der professionellen Audiotechnik vorkommenden Signale passt.
Jetzt mal Klartext: könnte sich QUANTEC in einer mehr oder weniger fernen Zukunft das QRS-Raummodell auch auf dem Bricasti M7 vorstellen?
Nein! - Im Gegensatz zum Yardstick hat der M7 keine Möglichkeit, ihm Plug-ins von "Drittherstellern" unterzuschieben. Man müsste also Quantec-Tafelsilber und Bricasti-Tafelsilber auf irgend eine Weise in deren EPROM ineinander flechten, was aus Geheimhaltungsgründen für beide Seiten wohl absolut undenkbar wäre.
www.quantec.com/?id=faq064
Okt 2011, aktualisiert Dez 2011
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