用于实时音频合成的 C++ 精确 44100Hz 时钟

Question

我目前正在使用我的 Raspberry Pi 及其内置 UART 输入编写 MIDI 合成器。

在某个时间点，为了启用 MIDI 输入的实时回放，我必须设置一种环形缓冲区以与 OpenAL 一起使用，这应该很简单，只需填充一个缓冲区，将其排队，等待另一个缓冲区空闲。

我现在遇到的问题实际上是填充缓冲区。我想要 44100Hz 的采样率，CD 质量。我的计划是运行一个时钟，它在每个滴答声中调用合成函数，并根据当前按下的键将样本写入内存，我在另一个线程中通过监听 note on 和 note off 事件来跟踪它。

但是，我注意到这里有一个问题。让线程休眠一段时间根本不准确，线程保证会在一段时间后醒来，但不能准确唤醒时间，所以我真的不认为这是一个好方法。

我可以使用某种对音频合成足够精确的节拍生成器吗？

我知道我可能在这里重新发明轮子，因为我可以拿起一个合成器并根据自己的需要进行调整，但我对整个过程很感兴趣，所以这不是一个很好的选择。

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我确实意识到整个将样本写入内存每个 x 也不是一个好主意，但这是我目前最好的猜测，所以如果你有任何其他建议，我一定会采纳看一看。

Answer 1

您需要一个高性能计时器。

如您所见， sleep 并不准确。通常，实现将保证至少休眠指定的时间量，但允许休眠更长时间。

此外，典型的系统时钟不够高分辨率。

如果您使用 C++'11，则高性能时钟是标准配置。参见 http://www.cplusplus.com/reference/chrono/high_resolution_clock/

这就是我要走的路。如果由于某种原因您不能使用 C++'11，有一些选择。

Windows 通过 Kernel32.dll 公开了一个高性能时钟，它提供了以下功能:查询性能频率查询性能计数器

Linux 有 sys/time.h，它给你 gettimeofday在谷歌上快速搜索 gettimeofday 可能会给您一些更好的选择。

在我的 bitbucket 上查看我的跨平台高性能计时器 https://bitbucket.org/akfreed/cppcrossplatform/src/e3f71e6d93de?at=default

现在您可以在一个紧密的循环中轮询时间。

这是非常高的精度。在我的笔记本电脑上，这没什么特别的，(i3-5005U，双 2GHz 超线程)运行 Windows，我的滴答时间为 513 纳米。在 22.7 微秒的间隔内有足够的时间进行函数调用。您甚至可以执行多个原子指令和/或多次访问主内存。