PortAudio 不可靠：表达式“...”失败

Posted 2023-03-14

【中文标题】PortAudio 不可靠：表达式“...”失败

【英文标题】：PortAudio unreliable: Expression '...' failed

【发布时间】：2016-05-20 01:53:54

【问题描述】：

我目前正在试验实时信号处理，所以我尝试了 PortAudio（来自 C）。

我的电脑上有两个音频接口，板载声音（英特尔高清音频）和一个 USB 音频接口。两者通常在 Linux 上的 ALSA 下都能正常工作。我也试过Linux下JACK下的USB音频接口，效果也很好。

我的工作：

我的代码只是初始化 PortAudio，打开并启动一个流（一个通道，paInt32 样本格式，defaultLowInputLatency/defaultLowOutputLatency，尽管我尝试更改为 paFloat32 或 defaultHighInputLatency/defaultHighOutputLatency，其中没有任何改善）。

在每次调用回调时，它通过memcpy 将sizeof(int32_t) * frameCount 字节从输入缓冲区复制到输出缓冲区，然后返回paContinue。它在回调中什么也不做。没有内存分配，没有系统调用，没有任何东西可以阻塞。它只是输出它读取的内容。代码很简单，还是不能运行。

将memcpy 替换为循环将int32_t 类型的frameCount 元素从输入缓冲区复制到输出缓冲区并没有改变任何内容。

我的尝试：

使用 PortAudio 尝试了以下场景。

通过 USB 音频接口输入和输出，PortAudio 上的回调机制，ALSA 后端。 通过 USB 音频接口输入和输出，在具有 1024 个样本缓冲区大小的 PortAudio 上阻塞 I/O，ALSA 后端。 通过 USB 音频接口输入，通过板载声音输出，PortAudio 上的回调机制，ALSA 后端。 通过 USB 音频接口输入，通过板载声音输出，在具有 1024 个样本缓冲区大小的 PortAudio 上阻塞 I/O，ALSA 后端。 通过 USB 音频接口输入和输出，PortAudio 上的回调机制，JACK 后端。 通过 USB 音频接口输入和输出，在具有 1024 个样本缓冲区大小的 PortAudio 上阻塞 I/O，JACK 后端。

我遇到的问题：

结果如下。 （数字代表上述场景。）

设备无输出。 设备输出不稳定（中断）。一直以来都有大量缓冲区不足。 设备无输出。 设备的输出不可靠。有时有效，有时无效。 （无需更改任何内容，只需多次运行可执行文件。）当它工作时，延迟开始时很低，但随着时间的推移会增加并且变得非常明显。 设备无输出。 设备无输出。

在每次尝试之间，ALSA 已经过测试，如果它仍然响应（有时它完全“锁定”，因此没有应用程序可以再输出声音）并重新启动系统以防 ALSA 被“锁定”，然后继续测试。

更多细节，在追踪问题时可能有用：

在完全没有输出的情况下，使用 ALSA 作为后端时会收到以下错误消息。

Expression 'err' failed in 'src/hostapi/alsa/pa_linux_alsa.c', line: 3350
Expression 'ContinuePoll( self, StreamDirection_In, &pollTimeout, &pollCapture )' failed in 'src/hostapi/alsa/pa_linux_alsa.c', line: 3876
Expression 'PaAlsaStream_WaitForFrames( stream, &framesAvail, &xrun )' failed in 'src/hostapi/alsa/pa_linux_alsa.c', line: 4248

使用 JACK 作为后端时，我收到以下错误消息。

Cannot lock down 42435354 byte memory area (Cannot allocate memory)

另外，无论我使用什么方法，我总是会收到这些警告。

ALSA lib pcm.c:2267:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.rear
ALSA lib pcm.c:2267:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.center_lfe
ALSA lib pcm.c:2267:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.side
ALSA lib pcm_route.c:867:(find_matching_chmap) Found no matching channel map
ALSA lib pcm_route.c:867:(find_matching_chmap) Found no matching channel map

在使用 ALSA 时，我也会收到一两个关于欠载的投诉。

ALSA lib pcm.c:7905:(snd_pcm_recover) underrun occurred

我调用的 PortAudio 函数（Pa_Initialize、Pa_OpenStream、Pa_StartStream、Pa_StopStream、Pa_CloseStream、Pa_Terminate，按此顺序）都返回 paNoError。

PortAudio 附带的paex_read_write_wire.c（阻塞 I/O）示例通常可以访问设备，但也会遇到很多欠载（例如我的测试用例 2）。

无论哪种情况，dmesg 中都没有任何有趣的内容。 （刚刚检查过，因为 ALSA 有一个内核级组件。）

我的问题：

任何人都知道这里有什么问题以及我该如何解决它？或者至少，我怎样才能把范围缩小一点？

【问题讨论】：

请出示您的代码。

给你！非常感谢您的时间和努力！ /// PortAudio（基于回调）：pastebin.com/MrHpkXEA /// PortAudio（阻塞 I/O）：pastebin.com/MDdUZ8W3 /// RtAudio（基于回调）：pastebin.com/YCQ0JpSR

FWIW，我在 Ubuntu 16.04.1 上使用简单的 PortAudio 应用程序遇到了同样的问题。我间歇性地收到此错误。确实非常令人沮丧！

我在 rasberian 上的 pyaudio 也有类似的问题。使用添加空帧的建议答案进行测试。

【参考方案1】：

当您只写入一个样本块时，播放设备将在您即将写入下一个块时耗尽样本。

在开始读/写循环之前，您应该用零样本填充播放设备的缓冲区。

【讨论】：

谢谢！你确定这就是它与 PortAudio 的工作方式吗？这是一个实时 API。回调为您提供了一个输入和一个输出缓冲区以及一些帧，并且（据我所知）希望您从一个中读取该数量的帧并将该数量的帧写入另一个。我希望 API 在每个块上调用我，然后在我返回后将我写入的内容输出到输出缓冲区。 （所以调用每个块和 1 个块“延迟”，因为我处理的块总是在下一次迭代中输出。）这也是它在示例中的完成方式。我认为不涉及缓冲区。

理论上，实时 API 应该可以解决这个问题。 PortAudio 的示例程序有效吗？

就像我说的，我尝试了paex_read_write_wire.c 示例（因为，就像我的应用程序一样，它同时进行输入和输出，但它使用阻塞 I/O）。它不像我的那样“退出”，但它一直处于低速运行状态，并且输出严重失真。 paex_saw.c 中有示例代码，它使用回调机制输出锯齿波（但没有输入），这适用于板载声音（但也输出有关“无通道映射”的 ALSA 警告），但会导致大量欠载（和USB 接口上的失真）。请注意，USB 接口可以很好地与 ALSA 下的“普通”应用程序配合使用。

如果 PA 一开始就不起作用，那么您的程序将无能为力。

所以库本身坏了？ （考虑到它很常见，这不是不太可能吗？）我该怎么办？尝试另一个库？我刚来自“普通 ALSA”，我遇到了严重的延迟问题，所以人们告诉我使用基于回调的 API。 （此外，ALSA 包含错误。已经偶然发现它们，但“解决了”。;-)）我做了一些研究，发现 PortAudio 似乎被广泛使用，并且是为实时处理而设计的（这适合我的需要）。我想开发一些音频处理算法，但我正在处理的只是损坏的 API。 :-(

【参考方案2】：

我不清楚细节，但对我来说，从默认的低输入/输出延迟切换到默认的高输入/输出延迟可以解决这个问题，而且我无法感知延迟的变化。