Windows Audio 格式：采样率、位深与负载
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简短回答： 在被研究的 Realtek USB Audio endpoint 上，格式 48 kHz / 24-bit 仍是实际选择。切换到 96 或 192 kHz 并未减少可用的音频引擎周期或 XAudio2 队列估计。16-bit 在 CPU 上的优势以及禁用系统效果的好处均未得到证实。
状态： 在单台系统上测量，未在其他设备上复现。结果不能自动套用到其他音频驱动、DAC 或 Windows build。状态含义见研究方法。
本研究回答了四个问题：
- 提高频率是否会缩短 shared-mode 音频引擎周期？
- 在 48 kHz 下，16-bit 是否比 24-bit 和 32-bit 降低负载？
- 禁用系统音效是否能带来可复现的负载下降？
- 对于 48 kHz 的源，endpoint rate 的变化与 XAudio2 内部工作有何关系？
测量未检查音质、FPS、游戏延迟或数字信号与扬声器之间的物理延迟。
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 测量日期 | 2026-08-20 |
| Windows | Windows 11 Pro 25H2, x64 |
| OS build | 26200.8655 |
| 处理器 | AMD Ryzen 7 7800X3D, 8 核 / 16 线程 |
| 内存 | 32 GB |
| 设备 | 扬声器, Realtek USB Audio |
| 驱动 | Realtek USB Audio 6.4.0.2422 于 2025-08-07 |
| 原始 device format | 48 kHz, 24-bit PCM, stereo |
| Shared mix format | 48 kHz, 32-bit float, stereo |
| 原始效果 | 已启用 |
| 测试用例 | 17 条轨迹，每个用例一条轨迹 |
| 轨迹分析 | 五个连续的 10 秒窗口 |
原始轨迹记录了 Windows build 26200 分支和音频设备数据。完整 revision、Windows edition、处理器型号和内存容量于 2026-08-24 从同一台计算机额外读取。测量与配置再次记录之间相隔四天。
endpoint 的唯一标识符和原始系统跟踪不公开。
用例按随机顺序执行。每个用例使用 3 秒预热，随后 52 秒系统跟踪和五个 10 秒分析窗口。
检查了两种负载类型：
- 稳定的 shared-mode WASAPI 流，用于比较频率、位深和效果；
- 合成 XAudio2 负载，具有 8、32 或 64 个活动 voices，源为 44.1 或 48 kHz。
Windows Audio 的主要指标是进程 audiodg.exe 的 scheduler running time，表示为每秒运行毫秒数。另外读取了 XAudio2 performance data、glitches 数量和跟踪丢失统计。
同一轨迹的五个窗口相互关联，仅用作描述性离散度。它们不是五次独立运行。系统整体后台负载发生变化，因此 whole-machine CPU、绝对 DPC 和 ISR 未用于最终结论。
音频引擎周期
Section titled “ 音频引擎周期”| Endpoint rate | Frames | 周期 |
|---|---|---|
| 44,1 kHz | 441 | 10,0 毫秒 |
| 48 kHz | 480 | 10,0 毫秒 |
| 96 kHz | 960 | 10,0 毫秒 |
| 192 kHz | 1920 | 10,0 毫秒 |
Endpoint 仅返回 10 毫秒周期。其驱动不支持 5 毫秒和 2.5 毫秒周期。提高频率增加了每周期 frames 数，但未缩短周期时长。
这是特定设备与驱动组合的特性。Microsoft 指出，可用 buffer 大小由音频驱动决定，应用程序可通过 IAudioClient3 请求支持的选项。详见：Low Latency Audio。
频率与 audiodg
Section titled “ 频率与 audiodg”表中给出单条轨迹内五个窗口的中位数和范围。单位 мс/с 表示进程 audiodg.exe 在每秒观察时间内执行了多少毫秒。
| Endpoint rate | audiodg, median | 窗口范围 |
|---|---|---|
| 44,1 kHz | 4,34 毫秒/秒 | 4,24–4,86 毫秒/秒 |
| 48 kHz | 4,23 毫秒/秒 | 4,20–5,63 毫秒/秒 |
| 96 kHz | 4,77 毫秒/秒 | 4,72–5,70 毫秒/秒 |
| 192 kHz | 5,19 毫秒/秒 | 5,07–5,94 毫秒/秒 |
在这一系列中，96 和 192 kHz 未显示 audiodg.exe 时间下降。但每个频率只有一条轨迹，且后台负载发生变化。该表不能证明频率之间存在通用的 CPU 差异幅度。
48 kHz 下的位深
Section titled “ 48 kHz 下的位深”| Device format | audiodg, median | 窗口范围 |
|---|---|---|
| 16-bit | 4,07 毫秒/秒 | 4,03–4,35 毫秒/秒 |
| 24-bit | 4,23 毫秒/秒 | 4,20–5,63 毫秒/秒 |
| 32-bit | 4,20 毫秒/秒 | 4,16–4,64 毫秒/秒 |
范围相互重叠，且独立重复次数不足。根据这一系列，不能断言切换到 16-bit 会带来可复现的负载下降。
在 48 kHz / 24-bit 下，启用效果时 audiodg.exe 的中位数为 4,23 毫秒/秒，禁用时为 4,39 毫秒/秒。平均值因原始轨迹中一个较高的窗口而朝相反方向变化。
未确定禁用效果具有可靠优势。该结果不构成在没有具体 Audio Processing Object 或驱动问题时禁用它们的依据。
XAudio2 与频率不匹配
Section titled “ XAudio2 与频率不匹配”对于固定的 48 kHz 源和 32 voices，获得以下 XAudio2 performance data：
| Endpoint rate | Audio cycles/s | 相对于 48 kHz | 队列估计 |
|---|---|---|---|
| 44,1 kHz | 25 116 | 2,31× | 37,28 毫秒 |
| 48 kHz | 10 870 | 1,00× | 37,27 毫秒 |
| 96 kHz | 55 574 | 5,11× | 37,18 毫秒 |
| 192 kHz | 87 016 | 8,00× | 37,18 毫秒 |
Microsoft 将 AudioCyclesSinceLastQuery 定义为 XAudio2 在上一次请求之后处理音频所花费的 CPU cycles。CurrentLatencyInSamples 是最后传给驱动的数据与正在播放的数据之间的近似距离。参见 XAUDIO2_PERFORMANCE_DATA 和 IXAudio2::GetPerformanceData。
在此合成用例中，提高 endpoint rate 增加了 XAudio2 的内部工作，但几乎未改变其队列估计。每个变体只获得一个 performance summary，因此这些系数只是对该次运行的描述，而非对游戏的通用预测。
在所有 17 条轨迹中记录到：
- 0 audio glitches；
- 0 丢失的 ETW events；
- 0 丢失的 ETW buffers。
已证实的内容
Section titled “ 已证实的内容”- 在被研究的 endpoint 上，44.1、48、96 和 192 kHz 下可用的 shared-mode 周期均保持 10 毫秒。
- 提高频率未减少合成用例中测得的 XAudio2 队列。
- 16-bit 在
audiodg.exe时间上的优势未得到证实。 - 禁用系统效果的优势未得到证实。
- 48 kHz / 24-bit 与设备原始格式一致，且未显示相对相邻变体的实际劣势。
未证实的内容
Section titled “ 未证实的内容”- 结果未在其他音频设备或 Windows build 上复现。
- 完整 Windows revision 和计算机总体配置在测量四天后记录，而非在原始轨迹内。
- 未测量物理 DAC、ADC、acoustic 或 input-to-sound latency。
- 未评估音质和差异可听性。
- 未检查对具体游戏、FPS 和 frametime 的影响。
- 未隔离单个 vendor APO 的贡献。
- 确切的总体 CPU 影响不能套用到其他性能水平的处理器。
原始 ETL 不公开：它们包含与进程和系统状态无关的信息。上表经人工筛选，不包含唯一 endpoint ID、usernames、本地路径或 command lines。
本研究及所用工具属于 BoosterX 开发者，因此开发者对结果有直接利益。方法和适用范围已在上文描述，结论可通过公开数据和所列公开来源核查。
对于被研究的设备，合理做法是保留 48 kHz / 24-bit，并且在没有具体诊断出的问题时不禁用系统效果。为降低延迟而选择 96 或 192 kHz 未得到本研究支持。
这不是适用于所有 DAC 和驱动的通用设置。若设备报告更短的 shared-mode period 或使用其他音频路径，则需要单独测量。
完成后已恢复 48 kHz / 24-bit PCM 和系统效果的原始状态。没有残留的活动跟踪会话。
- Windows Performance Recorder — 基于 ETW 的系统事件记录。
- Windows 11 release information — 版本 25H2 与 OS build 26200 分支的对应关系。
- Low Latency Audio — 音频引擎周期、驱动的作用以及
IAudioClient3的能力。 - XAUDIO2_PERFORMANCE_DATA — cycles、queue latency 和 glitches 的值。
- IXAudio2::GetPerformanceData — 获取 XAudio2 performance data。
研究完成：2026-08-20。公开来源和表述核查：2026-08-24。
- 2026-09-20： 结构已调整为强制格式——“限制”和“恢复状态”被拆分为独立章节；小数分隔符和时间单位已统一为系列风格（逗号、“毫秒”）；添加了关于利益冲突的免责声明。
- 2026-08-24： 首次发布；公布了单台系统上的测量、结果适用范围和状态恢复。