如何在 Raspberry Pi 上使用 C++ 将接收到的 UDP 音频数据正确写入 ALSA

Posted 2023-03-14

【中文标题】如何在 Raspberry Pi 上使用 C++ 将接收到的 UDP 音频数据正确写入 ALSA

【英文标题】：How to Properly Write Received UDP Audio Data to ALSA with C++ on Raspberry Pi

【发布时间】：2015-04-08 15:47:29

【问题描述】：

我有 2 个 Raspberry Pi，其中 1 个将音频数据的 UDP 帧传输到另一个 Raspberry Pi。收到的 UDP 数据包每个是 160 字节。传输树莓派正在发送 8KHz 8 位单声道样本。接收树莓派使用带有 QUDPSocket 的 Qt 5.4.0 并尝试使用 ALSA 播放接收到的数据。代码如下。每次当字节到达接收树莓派时，“readyRead”信号被触发，缓冲区被写入 ALSA。我在接收 Pi 上的耳机插孔中发出非常不连贯和故障的声音 - 但它是可识别的。所以它正在工作，但听起来很糟糕。

我的以下 ALSA 配置有什么明显错误吗？ 我应该如何使用 snd_pcm_writei 将接收到的 UDP 数据包写入 ALSA？

感谢您的任何建议。

UdpReceiver::UdpReceiver(QObject *parent) : QObject(parent)


    // Debug
    qDebug() << "Setting up a UDP Socket...";

    // Create a socket
    m_Socket = new QUdpSocket(this);

    // Bind to the 2616 port
    bool didBind = m_Socket->bind(QHostAddress::Any, 0x2616);
    if ( !didBind ) 
        qDebug() << "Error - could not bind to UDP Port!";
    
    else 
        qDebug() << "Success binding to port 0x2616!";
    

    // Get notified that data is incoming to the socket
    connect(m_Socket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readyRead()));

    // Init to Zero
    m_NumberUDPPacketsReceived = 0;



void UdpReceiver::readyRead() 

    // When data comes in
    QByteArray buffer;
    buffer.resize(m_Socket->pendingDatagramSize());

    QHostAddress sender;
    quint16 senderPort;

    // Cap buffer size
    int lenToRead = buffer.size();
    if ( buffer.size() > NOMINAL_AUDIO_BUFFER_SIZE ) 
        lenToRead = NOMINAL_AUDIO_BUFFER_SIZE;
    

    // Read the data from the UDP Port
    m_Socket->readDatagram(buffer.data(), lenToRead,
                         &sender, &senderPort);

    // Kick off audio playback
    if ( m_NumberUDPPacketsReceived == 0 ) 

        qDebug() << "Received Data - Setting up ALSA Now....";

        // Error handling
        int err;

        // Device to Write to
        char *snd_device_out  = "hw:0,0";

        if ((err = snd_pcm_open (&playback_handle, snd_device_out, SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0)) < 0) 
            fprintf (stderr, "cannot open audio device %s (%s)\n",
                    snd_device_out,
                    snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        if ((err = snd_pcm_hw_params_malloc (&hw_params)) < 0) 
            fprintf (stderr, "cannot allocate hardware parameter structure (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        if ((err = snd_pcm_hw_params_any (playback_handle, hw_params)) < 0) 
            fprintf (stderr, "cannot initialize hardware parameter structure (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access (playback_handle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) < 0) 
            fprintf (stderr, "cannot set access type (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        if ((err = snd_pcm_hw_params_set_format (playback_handle, hw_params, SND_PCM_FORMAT_U8)) < 0)  // Unsigned 8 bit
            fprintf (stderr, "cannot set sample format (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);

        

        uint sample_rate = 8000;
        if ((err = snd_pcm_hw_params_set_rate (playback_handle, hw_params, sample_rate, 0)) < 0)  // 8 KHz
            fprintf (stderr, "cannot set sample rate (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        if ((err = snd_pcm_hw_params_set_channels (playback_handle, hw_params, 1)) < 0)  // 1 Channel Mono
            fprintf (stderr, "cannot set channel count (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        if ((err = snd_pcm_hw_params (playback_handle, hw_params)) < 0) 
            fprintf (stderr, "cannot set parameters (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        snd_pcm_hw_params_free (hw_params);

        // Flush handle prepare for playback
        snd_pcm_drop(playback_handle);

        if ((err = snd_pcm_prepare (playback_handle)) < 0) 
            fprintf (stderr, "cannot prepare audio interface for use (%s)\n",
                     snd_strerror (err));
            exit (1);
        

        qDebug() << "Done Setting up ALSA....";

    

    // Grab the buffer
    m_Buffer = buffer.data();

    // Write the data to the ALSA device
    int error;
    if ((error = snd_pcm_writei (playback_handle, m_Buffer, NOMINAL_AUDIO_BUFFER_SIZE)) != NOMINAL_AUDIO_BUFFER_SIZE) 
        fprintf (stderr, "write to audio interface failed (%s)\n",
                 snd_strerror (error));
        exit (1);
    

    // Count up
    m_NumberUDPPacketsReceived++;

【问题讨论】：

在使用其他程序时可以播放更好的声音吗？某些（？）型号的插孔声音（但不是 HDMI）本身就很糟糕，与软件无关。

感谢您的意见。但如果我使用 ALSA 实用程序的“aplay”程序，那么音频输出听起来很棒。我很确定这是一个配置问题。

您仍然没有设置缓冲区/周期大小。

您应该在 SLOT 中处理传入的数据报一段时间，例如 here 以确保所有可用数据都使用当前信号处理。

设置您的音频缓冲区以收集 1 秒的完整时间，然后以 1 秒的缓冲区块播放。看看质量是否变得更好（应该）。将设计更改为有一个侦听线程读取数据并填充缓冲区，而另一个线程通过连续馈送数据以延迟播放它，例如 0.1 秒。您每秒有 8000 个样本。 5 条 UDP 消息意味着 800 个样本，即 0.1 秒。所以你可以从这个开始。通过在一次运行中输入 160 个样本，您一次可以播放 0.02 秒。然后你停止播放，并在同一个线程上阅读另一条 UDP 消息。

【参考方案1】：

我不理解代码的“限制缓冲区大小”部分。如果传入数据大于您的任意 NOMINAL_AUDIO_BUFFER_SIZE，那么您将切断该传入数据。你试过删除那段代码吗？