Question

我正在尝试实现类似MIDI的时钟采样播放器。

有一个计时器，可增加脉冲计数器，每480个脉冲为四分之一，因此，脉冲周期为1041667 ns，每分钟120次。计时器不是基于睡眠的，而是在单独的线程中运行，但是延迟时间似乎不一致：在测试文件中播放的样本之间的时间间隔波动+-20毫秒（在某些情况下时间稳定且稳定，我找不到排除这种效应的依赖。

排除了音频后端影响：我已经尝试过OpenAL和SDL_mixer。

void Timer_class::sleep_ns(uint64_t ns){
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    bool sleep = true;

    while(sleep)
    {
        auto now = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(now - start);
        if (elapsed.count() >= ns) {
                TestTime = elapsed.count();
                sleep = false;
                //break;
        }
    }
}

void Timer_class::Runner(void){
// this running as thread
    while(1){
        sleep_ns(BPMns);
        if (Run) Transport.IncPlaybackMarker(); // marker increment
        if (Transport.GetPlaybackMarker() == Transport.GetPlaybackEnd()){ // check if timer have reached end, which is 480 pulses
            Transport.SetPlaybackMarker(Transport.GetPlaybackStart());
            Player.PlayFile(1); // period of this event fluctuates severely 
        }
    }
};

void Player_class::PlayFile(int FileNumber){
    #ifdef AUDIO_SDL_MIXER
        if(Mix_PlayChannel(-1, WaveData[FileNumber], 0)==-1) {
        printf("Mix_PlayChannel: %s\n",Mix_GetError());
    }
    #endif // AUDIO_SDL_MIXER
}

我在方法方面做错了吗？有没有更好的方法来实现这种计时器？对于音频，高于4-5 ms的偏差太大。

Answer 1

我看到一个大错误和一个小错误。最大的错误是您的代码假定Runner中的主要处理持续花费零时间：

    if (Run) Transport.IncPlaybackMarker(); // marker increment
    if (Transport.GetPlaybackMarker() == Transport.GetPlaybackEnd()){ // check if timer have reached end, which is 480 pulses
        Transport.SetPlaybackMarker(Transport.GetPlaybackStart());
        Player.PlayFile(1); // period of this event fluctuates severely 
    }

也就是说，您在“希望”循环迭代所需的时间里“睡觉”，然后在此之上进行处理。

这个小错误是假定您可以用整数纳秒表示理想的循环迭代时间。该错误非常小，因此并不重要。但是，我通过向人们展示如何摆脱这种错误来使自己感到有趣。：-）

首先，通过精确表示理想的循环迭代时间来纠正小错误：

using quarterPeriod = std::ratio<1, 2>;
using iterationPeriod = std::ratio_divide<quarterPeriod, std::ratio<480>>;
using iteration_time = std::chrono::duration<std::int64_t, iterationPeriod>;

我对音乐一无所知，但是我猜上面的代码是正确的，因为如果将iteration_time{1}转换为nanoseconds，则会得到大约1041667ns。 iteration_time{1}是指您希望Timer_class::Runner中的每次循环迭代所花费的确切时间。

要纠正较大的错误，您需要休眠{em> 到time_point，而不是休眠 for 进入duration。这是一个通用的实用程序，可以帮助您做到这一点：

template <class Clock, class Duration>
void
delay_until(std::chrono::time_point<Clock, Duration> tp)
{
    while (Clock::now() < tp)
        ;
}

现在，如果您将Timer_class::Runner编码为使用delay_until而不是sleep_ns，我认为，您会得到更好的结果：

void
Timer_class::Runner()
{
    auto next_start = std::chrono::steady_clock::now() + iteration_time{1};

    while (true)
    {
        if (Run) Transport.IncPlaybackMarker(); // marker increment
        if (Transport.GetPlaybackMarker() == Transport.GetPlaybackEnd()){ // check if timer have reached end, which is 480 pulses
            Transport.SetPlaybackMarker(Transport.GetPlaybackStart());
            Player.PlayFile(1);
        }
        delay_until(next_start);
        next_start += iteration_time{1};
    }
}

Answer 2

我最终使用了@ howard-hinnant版本的delay，并减小了openal-soft中的缓冲区大小，这产生了巨大的变化，现在在120BPM（125 ms周期）内，1/16的波动约为+ -5 ms四分之一拍为+ -1 ms。有很多不足之处，但我想还可以

chrono :: high_resolution_clock延迟不一致

2 个答案: