苹果 M1与英特尔设备 在音频应用程序的性能对比

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苹果 M1与英特尔设备 在音频应用程序的性能对比
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2 h* j6 y5 T/ ~/ y距离搭载 M1 芯片的 Mac 设备上市已经有几个月的时间了。据相关报道和评测，新的 M1 处理器在多个 CPU 基准测试中带来了巨大的性能提升。

& i5 [$ h" m# f" h, Z4 [CPU 本身的性能是一方面，但这些性能的提升是否能够表现在实时的音频处理中？它们真的比搭载 Intel 芯片的 Mac 电脑拥有更优异的音频性能吗？

这里测试了 Blue Cat Audio 两款旗舰产品 Axiom 和 Patchwork 的最新预览版，这两款产品都针对 Intel 和 Apple Silicon (M1) 处理器进行了优化。


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硬件配置和测试条件
此次用于测试的机器是两款顶配的 13 英寸 Macbook，它们的配置分别是：

. v" u- @+ T0 [  `M1 Macbook Pro（2021），16GB 内存，搭载四颗性能核心+四颗能效核心的八核心处理器。
Intel Core i7 Macbook Pro（2020），32 GB 内存，搭载 4 核心 + 超线程技术的处理器。
这两台机器都运行随附的 MacOS 最新版本：M1运行的是最新版Mac OS Big Sur，而Intel运行的是最新版MacOS Catalina。
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/ u8 o: |4 O# y. U  T# c1 P, u所有测试都是在 44.1 kHz 下进行的，使用 RME Babyface Pro FS 音频接口 (驱动已适配Apple M1 架构)。

注意：在此测试过程中没有使用其他宿主程序或插件：测试者一直将Patchwork 或 Axiom 作为独立应用程序运行或作为插件加载到其中。它们都包含多种不同算法的效果器，因此很适合进行此类性能测试。最新的预览版还提供了多核模式，因此可以同时测试单核和多核性能。
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关于Apple M1：新的M1处理器 (Apple Silicon) 采用了基于ARM内核的全新架构，使用与 Intel x86 处理器不同的指令集。在 M1 Mac 上，你可以运行针对该处理器优化的原生 Apple Silicon 应用程序，也可以运行最初为 Intel 处理器开发的应用程序。在此情况下，Rosetta 2 软件将 Intel 指令转译成新处理器可以理解的 ARM 指令 — 此方式并不是最优解，但它确实可以帮助你运行那些还没有为新体系架构优化的旧软件。
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4 k  g, P0 O* f- i' M. N: c+ M4 E在使用计算机进行现场录制或音乐播放时，我们希望能够在不掉线的情况下以尽可能低的延迟来处理音频。
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  c2 d5 ]6 a$ @最低延迟
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在第一个测试中，笔者加载了一个 “标准” Axiom预设 (带有一个放大器和一些效果)，并逐步降低延迟，直到开始出现音频丢失。
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# T4 e  i+ J5 @: K! a0 W) A$ x' ]使用 M1 处理器，无论是使用 Rosetta 2 还是原生应用，延迟都可以打到 2.7ms。这实际上达到了音频接口延迟的极限，然后才能听到任何一个音频丢失，这意味着电脑的芯片并不是极限！
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' q* q' l' L" h4 N) y6 ^0 U然而，在 Intel Mac 上，虽然 CPU 的平均使用率很低，但当延迟低于3.2ms 时会产生音频丢失的情况。

在这个尽可能低的延迟下，我们测量了两台计算机上的 CPU 使用率 (使用应用程序中内置的 CPU 工作负荷表监测)：

8 ?/ D1 a$ {1 B即使在较低的延迟 (2.7ms比3.2ms) 下，Apple M1也比Intel Mac更快，无论是在原生模式下，还是在通过 Rosetta 转译程序运行时都是如此。

不出所料，我们还可以看到，原生 Apple M1 软件的运行速度要比M1上通过Rosetta 2运行的Intel版本快得多，所以如果可能的话，最好使用原生的 Apple M1 版本。


可运行的最大数量上限
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6 L) o3 |' _8 y$ T8 c$ Q, C$ G同样是在最低延迟下，笔者在 Patchwork 应用中以并行的方式加载多个 Axiom 实例 (所有实例都相同的 “标准” 预设)，测试在音频产生丢失情况之前能够加载多少个实例。
/ F0 |# q7 P9 U. g' G结果表明，即使在较低的延迟下，Apple M1机器在单核和多核模式下能够加载两倍数量的 Axiom 实例。
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极限延迟测试 — 128 samples (8 ms)
0 D8 c( l7 A  x9 j在极限条件下对两台苹果设备进行对比。笔者在同样的 8毫秒延迟下进行测试，只保留一点动态空间余量。
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, b  g) [7 m. B! g9 s3 p% D结果显示，M1 比 Intel Mac 快得多，即使是通过 Rosetta 运行Intel应用程序，也可以加载更多的插件数量。

8 C8 _( W+ ?4 Y8 {# gM1芯片在单核性能上的提升尤其令人印象深刻。在更高的延迟条件下，M1 芯片在单核模式下能够加载 3 倍的极限插件数量，多核情况是多 50。
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5 C, L; g* c( S3 N$ F, c5 a* kCPU 以外的其他表现
风扇噪音：虽然 Intel Mac 的风扇会很快开始工作，但 M1 Mac 却始终保持凉爽，不会产生任何噪音 — 这对于音频处理会有很大的帮助。
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: {. G  e6 {/ J- u/ J固态硬盘速度：M1 Mac 访问固态硬盘的速度似乎要快得多 — 加载插件非常快，即使用户界面需要加载很多图形资源。

4 T  x9 @3 K( B  v, b5 w图形性能：用户界面的图形表现似乎也有了很大提高。通过查看活动监视器中的 CPU 和 GPU 用量就可以确认，M1 的占用资源更少。


结论
1 s. k( e' i/ w3 N# C新的 M1 Mac 绝对是实时音频处理的赢家：在运行原生应用时，它们的性能远超最新的 Intel Mac，并且没有风扇噪音。

即使真的需要运行尚未针对 M1 处理器优化的旧应用程序和插件，M1 仍可能运行得更快！

如果你仍然怀疑搭载软件的笔记本电脑能否取代高端的硬件音频处理器，那就试试搭载 Apple Silicon 芯片的 Mac 电脑吧，它们将会带来难以置信的性能表现。