奇怪的 PulseAudio 监控设备行为答案

【问题标题】：Strange PulseAudio monitor device behaviour奇怪的 PulseAudio 监控设备行为
【发布时间】：2017-06-10 08:45:07
【问题描述】：

面对奇怪的 PulseAudio 监听设备（即播放发送到扬声器的声音的音频输入设备）行为。我已根据 PulseAudio 文档https://freedesktop.org/software/pulseaudio/doxygen/parec-simple_8c-example.html 中的代码将实际项目中的代码简化为简单示例，我只添加了时间限制和读取字节计数。它工作例如 30 秒并打印读取字节数。问题是如果在程序运行期间播放某些内容，字节数会有很大差异。我已经执行了这个程序并并行执行了 bash for 循环，该循环由 aplay 和短 tada.wav 文件组成。差异为 9%。为了进行更多测试，我尝试与 PulseAudio 示例并行运行 4 个这样的循环，差异甚至更大 - 34%。但是，如果不是几个 aplay 用短 wav 我运行 mplayer 用长 mp3 文件 - 没有这样的区别，字节数类似于没有声音播放的情况。

这种行为会导致我的实际项目中的声音处理代码失败，所以如果有人可以建议如何解决它 - 我将非常感激。

Windows 上的类似代码，基于 Qt 并使用 Stereo Mixer 设备作为 PulseAudio 监视器的模拟没有此类问题。

这是我基于 PulseAudio 文档示例的代码：

#ifdef HAVE_CONFIG_H
#include <config.h>
#endif

#include <iostream>
#include <chrono>

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#include <pulse/simple.h>
#include <pulse/error.h>

#define BUFSIZE 1024

using namespace std;
using namespace std::chrono;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int duration = 30000;
    int64_t readBytesCounter = 0;
    milliseconds msStart = duration_cast< milliseconds >(system_clock::now().time_since_epoch());

    /* The sample type to use */
    static const pa_sample_spec ss = {
        .format = PA_SAMPLE_S16LE,
        .rate = 44100,
        .channels = 2
    };
    pa_simple *s = NULL;
    int ret = 1;
    int error;
    /* Create the recording stream */
    if (!(s = pa_simple_new(NULL, argv[0], PA_STREAM_RECORD, "alsa_output.pci-0000_00_1b.0.analog-stereo.monitor", "record", &ss, NULL, NULL, &error))) {
        fprintf(stderr, __FILE__": pa_simple_new() failed: %s\n", pa_strerror(error));
        goto finish;
    }
    for (;;) {
        uint8_t buf[BUFSIZE];
        /* Record some data ... */
        if (pa_simple_read(s, buf, sizeof(buf), &error) < 0) {
            fprintf(stderr, __FILE__": pa_simple_read() failed: %s\n", pa_strerror(error));
            goto finish;
        }
        readBytesCounter += BUFSIZE;

        milliseconds msCurrent = duration_cast< milliseconds >(system_clock::now().time_since_epoch());
        int elapsed = msCurrent.count() - msStart.count();
        if (elapsed > duration)
        {
            cerr << int(elapsed / 1000) << " seconds elapsed, terminating" << endl;
            cerr << readBytesCounter << " bytes read" << endl;
            goto finish;
        }
    }
    ret = 0;
finish:
    if (s)
        pa_simple_free(s);
    return ret;
}

可以使用以下命令构建：

g++ -o main main.cpp -lpulse -lpulse-simple -std=c++11

我从 http://d0.waper.ru/f/462151/23/HgDwimvX37CwxWqW38eywg%2C1485353628/7d74/9/462151.wav/tada.wav 获取的示例 wav 文件

以下是测试结果：

测试 1. 扬声器没有声音

$ time ./main
30 seconds elapsed, terminating
5323776 bytes read

real    0m30.028s
user    0m0.168s
sys     0m0.388s

测试 2. Bash for loop "for i in seq 1 22; do aplay tada.wav; done" 在后台使用短 wav 文件。字节数增加了5798912 / 5323776 = 1.089 倍。

$ time ./main 
30 seconds elapsed, terminating
5798912 bytes read

real    0m30.023s
user    0m0.120s
sys     0m0.184s

测试 3. 4 Bash for 在后台使用短 wav 文件循环。字节数增加了7129088 / 5323776 = 1.339 倍。

$ time ./main 
30 seconds elapsed, terminating
7129088 bytes read

real    0m30.019s
user    0m0.164s
sys     0m0.196s

测试 4.mplayer，背景为长 mp3。 5288960 / 5323776 = 0.993，即没有明显的字节数差异。

$ time ./main 
30 seconds elapsed, terminating
5288960 bytes read

real    0m30.024s
user    0m0.096s
sys     0m0.204s

尝试执行一组每个测试，平均字节数 - 相似的差异。

P.S.：我的系统配置：

操作系统 Ubuntu 16.04.1 amd64
pulseaudio 1:8.0-0ubuntu3.2
alsa-base 1.0.25+dfsg-0ubuntu5

【问题讨论】：

标签： c++ linux audio-recording alsa pulseaudio

【解决方案1】：

这是来自 PulseAudio 邮件列表 https://lists.freedesktop.org/archives/pulseaudio-discuss/2017-January/027412.html 的 Tanu Kaskinen 的回复。不是完整的答案，而是一些解释和解决方法：

您可能遇到了我们在处理倒带时遇到的已知错误监控源（“已知”在这种情况下意味着症状是已知，但不是确切原因）。当流开始播放到受监控的接收器，接收器将重写其播放缓冲区内容（这称为“倒带”），这会导致显示器出现故障源（一些额外的音频显然被推送到录音中流，从你的实验来看）。我希望有一天能解决这个问题但看起来我在不久的将来没有时间做这件事。如果你有时间和动力去调查和修复错误，那会很棒。

作为一种解决方法，您可能可以通过减小播放缓冲区大小来减小错误幅度。为此，请通过 tsched_buffer_size=X 到 /etc/pulse/default.pa 中的 module-udev-detect （将 X 替换为以字节为单位的缓冲区大小）。”

【讨论】：