从20多个麦克风输入

Question

我被问到（如果可能的话）在一台计算机上编写监控至少20个麦克风输入的程序。

目前我在使用Alsa的Ubuntu系统上使用python（2.6）进行原型设计。到目前为止，我的尝试已经产生了很多问题......

Ubuntu是一个要求，Alsa不是，而python是理想的。

对于硬件，一个建议是多个声卡。另一个是一系列usb集线器和麦克风适配器（如these）（在这种情况下，设备将完全相同并且在同一USB总线上）

问题：

如何从单个声卡同时录制多个麦克风？ （例如，对于任何知道如何使用两个以上输入的人来说，使用线路输入和麦克风，奖励！）

在USB设置中，如何识别插入声卡（usb适配器）的位置 到USB集线器（或USB集线器链）。

如果解决方案是通过USB对麦克风进行原始访问，那么USB总线上的设备位置是仅取决于它们插入的USB集线器上的哪个端口，还是可以在打开和关闭计算机电源之间进行更改？

最后，如果使用原始访问权限，我如何最好地获取数据（没有使用pyUSB的当前经验）以及从raw获取需要的转换（如果有） - ＆gt;音频？

修改

通过监视器，我被要求将输入记录到磁盘（理想情况下高于设定的阈值，speex编解码器看起来很理想），监视音量级别，提供图形反馈并设置至少一个循环通过所有输出的输出有源麦克风。

Python不是一个长期的要求，只是我迄今为止从声卡中获取PCM数据的最简单方法（但仅限麦克风）

我打算让声卡和数据处理的轮询在不同的线程中进行，这是我没有多少经验的领域。

在哪里可以找到有关实现USB音频类驱动程序的更多信息？

Answer 1

“监视器”的定义在这里是一个非常大的变量。监视器可能意味着“记录到磁盘”，“检测高于特定阈值的音量级别”或“在频域中执行更高级别的分析（即传统信号处理）”。这三者对CPU使用率和Python的可行性有着非常不同的含义。根据你想做的事情，Python可能不是最合适的。

如果你选择Python，我会注意以下几点：

• Python的音频支持非常弱
• python ALSA绑定（pyalsa）用于音序器，混音器和硬件控制，不读取PCM样本（虽然绑定可能有助于管理设备）
• Python在某些多线程条件下（参见GIL - 全局解释器锁）存在问题，可以通过单独的Python进程完全避免，但这在所有情况下都不可取（我假设你是在多核/处理器系统上运行，并希望分担监控CPU上20个音频输入的负载。）
• 在音频分析中，人们期望的CPU和内存密集型操作不是Python的强项。话虽如此，可以通过struct.unpack（）解压缩PCM数据，并且可以使用NumPy和SciPy中的例程进行信号分析。

每个线路输入和麦克风应该是立体的，每个有效地提供两个麦克风输入，即每个声卡四个麦克风。假设只有20个输入，这意味着五个USB音频适配器。顺便说一句，要使用线路输入，你需要某种类型的麦克风前置放大器，这可能比你想要的更昂贵。在这种情况下，您需要10个USB音频适配器才能输入20个输入。

我会提醒大多数低端集线器可能无法处理5-10个音频适配器的流量。就此而言，我确信你有一个USB 2.0高速集线器（即使实际的音频设备是USB 1.1全速或慢速），以确保你有足够的上行带宽。如果您有这个选项，就不难获得带有4个或5个外部USB端口的PCI USB适配卡。顺便说一句，你显示的USB设备只有立体声输出和麦克风输入（没有线路输入）。

顺便说一句，理想情况下，您使用USB等时传输模式具有低延迟和一致的传输，但我怀疑ALSA驱动程序是否支持它。

关于USB声卡的逻辑到物理映射，一组udev规则允许您根据USB层次结构提供有用且一致的设备命名方案，或者，如果您需要，还可以提供序列号（如果设备具有它们） ）或其他属性。在任何情况下，您都应该能够使用udev规则来稳定音频设备的身份或物理位置（如您所选）。

我对pyUSB一无所知，但确实看到它支持等时传输模式。一目了然，pyUSB可以实现非常精确的控制，但我怀疑你会做更多你想要做的编码（你基本上需要在Python中实现USB音频类驱动程序的更好部分）。

希望有所帮助！

Answer 2

  

对于硬件，一个建议是多个声卡。另一个是一系列USB集线器和麦克风适配器（如这些）

这些也是多个声卡：每个声卡都有一个独立时钟的USB音频设备类接口，如果您尝试同步它们可能会导致问题。

我从未试图同时运行过20个这样的东西，但我的感觉是它会非常不可靠。这些东西是廉价的消费者套件，不是为那种用途而设计的;虽然你不会为它们带来麻烦USB 2.0的带宽限制，但我认为它们会在此之前很久就停止工作。对于你所链接的特定模型而言，它的价值非常差。

如果可以，请考虑具有多个输入的高端声卡。例如，Delta-1010LT价格合理，显然得到了ALSA的支持。外部盒子有很多8 +输入的可能性（USB，Firewire，RME的东西）; ESI制造一个16输入机架，但ALSA的驱动程序情况看起来令人怀疑。

单个同步设备可以一次性拉出多个音频输入通道，比许多单独的声卡更容易应对。您可能仍然不希望直接在Python中使用示例，但您可以使用类似PySndObj的内容将更高级别的处理/分析工具包连接到Python。

Answer 3

我个人建议您需要一些硬件，如数字调音台，它将首先支持所有这些输入。我真的怀疑你会轻易得到多个麦克风工作。在开始将任何代码写入记录所有这些输入之前，检查PC是否能够处理这种情况是合理的第一步。

我也不愿在这里推荐Python。首先，这听起来像是性能可能很关键的情况，对于另一个* nix我不想做任何低级别的事情，除了在C / C ++中（在Windows上我可能会说C ++或C＃）。

Answer 4

如果你不介意延迟，那么USB上的音频很好，但我非常怀疑它可以用于20个频道，特别是在20个设备上。

获得几个大的Firewire接口（8个频道+），可能来自Presonus。找到Linux音响系统支持的东西，你不想自己处理任何总线。如果可以，请使用DAW应用程序来获取音频。如果需要处理，那么编写插件可能比从头开始更容易。我不知道用Python做多轨录音的好库。

Answer 5

只是提示：将您的20个声音输入视为模拟输入并使用模数转换器捕获它，例如National Instruments卡。

我甚至听说过使用NatInst硬件的专业声音映射。而且（对于Windows至少，我不知道Linux）软件支持非常好。

此Usb DAQ Device支持14 SE（单端）模拟输入，只有一个14位，48 KS / s的USB端口。

是的，至少Labview有一个Linux版本。

Answer 6

这似乎已经晚了几个月，但也许其他人可以从中受益。至于识别多个USB设备并相互区分，这通常很容易......

许多最便宜的USB设备都没有唯一的序列号，甚至还有一些相当昂贵的序列号（例如Zoom 4595 Aircard）。如果是这种情况，那么没有什么好方法......无论哪个设法在前面的线路上都是/ dev / n0，下一个/ dev / n1，等等。

但如果他们确实有唯一的连续剧，那么你可以写udev规则，指定某个序列号应该是/ dev / n4。 Udev的规则不适合弱者，我花了几周的时间来掌握它，但可以使这些事情成为可能。

Answer 7

今天存在的软件将免费或廉价地执行此操作。挑战在于获得投入。

如果这是针对企业而他们的业务依赖于它，我建议使用Logic Pro / Logic Pro或Pro Tools解决方案。花几块钱让它运转正常。

运行良好的免费软件包括：Audacity（所有平台），Garageband（Mac），Ardor（Linux，Mac）等。

现在要在系统中输入20个单声道音频输入，您应该考虑使用20个输入（或更多）输入，而不是将所有20个麦克风运行到混音板中并记录一个通道的混音。

Answer 8

有趣的是告诉你最终的结果。我想知道像20 arecord进程捕获和一个aplay进程这样简单的事情是否可以完成这项任务。

例如，您启动20个捕获arecord进程并将其stdout传递给tee，然后将其写入文件和管道。同时启动20个cat进程以将管道泵送到/dev/null。您需要跟踪所有这些过程的PID。 如果要监视某些输入，则只需终止相应的cat进程并开始从管道中提取aplay（可能再次使用cat进程）。

现在您只需要一个前端来控制所有这些进程。现在，您可能希望使程序直观地显示每个输入的图形，以便概述活动通道。但基本上也可以通过简单的程序来完成这项工作，这项工作由您已经工作的tee进程提供。

顺便说一句，使用tee，您可以直接将原始数据提供给speex编码器，以最终格式直接存储在光盘上。使用原始数据进行监控时。