ALSA：播放音频的正确方法 - 阻塞模式和线程

时间：2018-04-30 15:42:01

标签： linux alsa

我无法以正确的方式编写循环播放音频和/或我无法正确理解Alsa的start_threshold，stop_threshold和avail_min参数的含义。我希望达到最低延迟并知道要修改的正确参数，以使我的捕获进程回放链能够容忍音频处理时间的变化。在这个例子中，我从文件中读取样本，以便专注于播放部分。

这是我的输出设备配置，以阻止模式打开（Ubuntu 16.04，PulseAudio present，default设备）：

ALSA <-> PulseAudio PCM I/O Plugin
Its setup is:
  stream       : PLAYBACK
  access       : RW_INTERLEAVED
  format       : FLOAT_LE
  subformat    : STD
  channels     : 1
  rate         : 44100
  exact rate   : 44100 (44100/1)
  msbits       : 32
  buffer_size  : 6144
  period_size  : 2048
  period_time  : 46439
  tstamp_mode  : NONE
  tstamp_type  : GETTIMEOFDAY
  period_step  : 1
  avail_min    : 4096
  period_event : 0
  start_threshold  : 2048
  stop_threshold   : 2048
  silence_threshold: 0
  silence_size : 0
  boundary     : 6917529027641081856

我的播放线程从另一个线程获取音频缓冲区，该线程从文件中读取样本（因此比播放速率更快）。这是播放功能（Cython代码）：

cdef int play_buffer(self, buffer_t *buf) nogil:

    cdef int rc
    cdef long t0, t1

    t0 = timestamp_us()
    rc = snd_pcm_writei(self.handle, buf.data, buf.period_size)
    t1 = timestamp_us()

    if rc >= 0:
        printf("[%ld / %6ld] snd_pcm_writei: OK %d\n", t0, t1 - t0, rc)
    else:
        printf("[%ld / %6ld] snd_pcm_writei: ERR %d [%s]\n", t0, t1 - t0, rc, snd_strerror(rc))

    if rc < 0:
        if rc == -errno.EPIPE:
            rc = snd_pcm_prepare(self.handle)
            printf("snd_pcm_prepare: %d\n", rc)

        else:
            printf("play_buffer ERR %d\n", rc)
            return WRITE_ERROR

    elif rc != buf.period_size:
        printf('snd_pcm_writei(): short write %d != %d', rc, buf.period_size)

    return OK

这是输出（timestamp_us()以微秒为单位返回系统时间）：

[1525102519583090 /    540] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519585406 /     16] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525102519587798 /    393] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519590018 /      3] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525102519592303 /    415] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519594523 /      3] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525102519596823 /   1905] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519599242 /     12] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525102519601707 /   8023] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519609754 /     45] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519609811 /     27] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519609847 /     28] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519611328 /     40] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519613546 /  48501] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519662079 /  50678] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519712804 /  49487] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519762318 /  50521] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519812868 /  49497] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519862394 /  49630] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519912051 /  49875] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102519961953 /  50647] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102520012655 /  49949] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102520062632 /  49713] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102520112373 /  49495] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102520161898 /     62] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102520161977 /  50485] snd_pcm_writei: OK 2048
[1525102520212490 /  49514] snd_pcm_writei: OK 2048
.. continues with no errors ...

我从一开始就没有弄清楚这些EPIPE错误的原因;我期待的是snd_pcm_writei要么立即返回，要么在返回之前等待（或多或少）持续时间，因为我处于阻止模式并且我提供样本的速度更快比回放采样率要求。 当错误序列结束时，播放就可以了。此外，如果我将实时优先级设置为我的线程（pthread_setschedparam()），我会得到一个无尽的OK 2048 / ERR -32列表，我只听到噪音。这对我来说真的很奇怪。

我的错误在哪儿？

感谢。

2 个答案:

答案 0 :(得分：1)

开头，缓冲区为空，所以你应该尽快填写它，而不是等待。

要减少延迟，请减小缓冲区大小 要降低欠载风险，请增加缓冲区大小 你不能同时做两件事。您必须选择一个缓冲区大小，以便针对您的特定情况平衡这两个目标。

启动阈值指定当缓冲区中有多个帧时设备自动开始播放。您应该将其设置为缓冲区大小。

停止阈值指定当可用（空闲）帧的数量达到此值时设备停止。您应该将其保留为默认值缓冲区大小。

avail_min参数指定在中断导致应用程序实际被唤醒之前必须有多少帧。

答案 1 :(得分：0)

编辑：

原来是罪魁祸首是PulseAudio。把它放在pasuspender之后，一切都按照我的预期进行。

我向前迈了一步。我能够将更稳定的声音输出设置buffer_size，start_threshold，stop_threshold设置为周期大小的3倍，avail_min作为周期大小。我仍然没有得到avail_min和start_threshold之间的区别，但是这样做效果要好得多，即使是如下所示的小周期：

ALSA <-> PulseAudio PCM I/O Plugin
Its setup is:
  stream       : PLAYBACK
  access       : RW_INTERLEAVED
  format       : FLOAT_LE
  subformat    : STD
  channels     : 1
  rate         : 44100
  exact rate   : 44100 (44100/1)
  msbits       : 32
  buffer_size  : 192
  period_size  : 64
  period_time  : 1451
  tstamp_mode  : NONE
  tstamp_type  : GETTIMEOFDAY
  period_step  : 1
  avail_min    : 64
  period_event : 0
  start_threshold  : 192
  stop_threshold   : 192
  silence_threshold: 0
  silence_size : 0
  boundary     : 6917529027641081856

我仍然会收到一些EPIPE错误，通常只有一个在回放流的开头：

[1525158345182486 /     64] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158345182609 /     23] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158345182833 /    862] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158345183718 /      3] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525158345184915 /     38] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158345184962 /     46] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158345185018 /   1240] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158345186281 /     33] snd_pcm_writei: OK 64

但我仍然遇到实时调度问题。如果我将实时调度设置为我的线程，有时我得到一个没有EPIPE错误的干净输出，但大多数时候我得到无穷无尽的错误序列，我只听到噪音：

[1525158709952740 /     30] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709952781 /     14] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709952809 /   2163] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709954994 /      4] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525158709956346 /     29] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709956385 /     15] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709956405 /   2250] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709958673 /      3] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0
[1525158709959930 /     31] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709959971 /     15] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709959998 /   2334] snd_pcm_writei: OK 64
[1525158709962355 /      3] snd_pcm_writei: ERR -32 [Broken pipe]
snd_pcm_prepare: 0

使用更大的句号我可以获得更多机会获得干净的音频流，但仍然不是100％可靠。

任何提示？

感谢。

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