audio - ALSA Hooks——在播放时修改音频

Question

我对此不知所措——我有几个个人项目基本上需要我“点击”音频流:读取音频数据，进行一些处理并在最终发送之前修改音频数据到音频设备。

这些个人项目的一个例子是基于软件的主动交叉。如果我有一个有 6 个 channel 的音频设备(即 3 个左 + 3 个右)，那么我可以读取数据，应用一个 LP 滤波器(×2 - 左 + 右)，一个 BP 滤波器和一个 HP 滤波器并输出通过六个 channel 中的每一个流。

请注意，我知道如何编写执行此操作的播放器应用程序 — 相反，我想这样做，以便来自任何来源(音频播放器、视频播放器、youtube 或任何其他音频来源)的任何音频正在播放Web 浏览器等)受此处理。

我看过一些示例(例如，来自 alsa-project 网站的 pcm_min.c，Jeff Tranter 在 2004 年 9 月发表的 Linux Journal 文章中播放和记录示例)，但我似乎还不够信息来做我上面描述的事情。

如有任何帮助或指点，我们将不胜感激。

Answer 1

您可以将项目实现为 LADSPA 插件，使用 audacity 或任何其他支持 LADSPA 插件的程序对其进行测试，并在需要时将其插入 alsa/pulseaudio/jack 播放链。

“LADSPA”是一个single header file定义一个简单的接口(interface)来编写音频处理插件。每个插件都有其输入/输出/控制端口和 run() 函数。 run() 函数针对每个样本 block 执行实际的音频处理——将“控制”参数应用于“输入”缓冲区并将结果写入“输出”缓冲区。

示例 LADSPA 立体声放大器插件(单个控制参数:“放大系数”，两个输入端口，两个输出端口):

///gcc -shared -o /full/path/to/plugindir/amp_example.so amp_example.c
#include <stdlib.h>
#include "ladspa.h"

enum PORTS {
  PORT_CAMP,
  PORT_INPUT1,
  PORT_INPUT2,
  PORT_OUTPUT1,
  PORT_OUTPUT2
};

typedef struct {
  LADSPA_Data *c_amp;
  LADSPA_Data *i_audio1;
  LADSPA_Data *i_audio2;
  LADSPA_Data *o_audio1;
  LADSPA_Data *o_audio2;
} MyAmpData;

static LADSPA_Handle myamp_instantiate(const LADSPA_Descriptor *Descriptor, unsigned long SampleRate)
{
  MyAmpData *data = (MyAmpData*)malloc(sizeof(MyAmpData));
  data->c_amp = NULL;
  data->i_audio1 = NULL;
  data->i_audio2 = NULL;
  data->o_audio1 = NULL;
  data->o_audio2 = NULL;
  return data;
}

static void myamp_connect_port(LADSPA_Handle Instance, unsigned long Port, LADSPA_Data *DataLocation)
{
  MyAmpData *data = (MyAmpData*)Instance;
  switch (Port)
  {
    case PORT_CAMP:    data->c_amp    = DataLocation; break;
    case PORT_INPUT1:  data->i_audio1 = DataLocation; break;
    case PORT_INPUT2:  data->i_audio2 = DataLocation; break;
    case PORT_OUTPUT1: data->o_audio1 = DataLocation; break;
    case PORT_OUTPUT2: data->o_audio2 = DataLocation; break;
  }
}

static void myamp_run(LADSPA_Handle Instance, unsigned long SampleCount)
{
  MyAmpData *data = (MyAmpData*)Instance;
  double amp = *data->c_amp;
  size_t i;
  for (i = 0; i < SampleCount; i++)
  {
    data->o_audio1[i] = data->i_audio1[i]*amp;
    data->o_audio2[i] = data->i_audio2[i]*amp;
  }
}

static void myamp_cleanup(LADSPA_Handle Instance)
{
  MyAmpData *data = (MyAmpData*)Instance;
  free(data);
}

static LADSPA_Descriptor myampDescriptor = {
  .UniqueID = 123, // for public release see http://ladspa.org/ladspa_sdk/unique_ids.html
  .Label = "amp_example",
  .Name = "My Amplify Plugin",
  .Maker = "alsauser",
  .Copyright = "WTFPL",
  .PortCount = 5,
  .PortDescriptors = (LADSPA_PortDescriptor[]){
    LADSPA_PORT_INPUT | LADSPA_PORT_CONTROL,
    LADSPA_PORT_INPUT | LADSPA_PORT_AUDIO,
    LADSPA_PORT_INPUT | LADSPA_PORT_AUDIO,
    LADSPA_PORT_OUTPUT | LADSPA_PORT_AUDIO,
    LADSPA_PORT_OUTPUT | LADSPA_PORT_AUDIO
  },
  .PortNames = (const char * const[]){
    "Amplification factor",
    "Input left",
    "Input right",
    "Output left",
    "Output right"
  },
  .PortRangeHints = (LADSPA_PortRangeHint[]){
    { /* PORT_CAMP */
      LADSPA_HINT_BOUNDED_BELOW | LADSPA_HINT_BOUNDED_ABOVE | LADSPA_HINT_DEFAULT_1,
      0, /* LowerBound*/
      10 /* UpperBound */
    },
    {0, 0, 0}, /* PORT_INPUT1 */
    {0, 0, 0}, /* PORT_INPUT2 */
    {0, 0, 0}, /* PORT_OUTPUT1 */
    {0, 0, 0}  /* PORT_OUTPUT2 */
  },
  .instantiate = myamp_instantiate,
  //.activate = myamp_activate,
  .connect_port = myamp_connect_port,
  .run = myamp_run,
  //.deactivate = myamp_deactivate,
  .cleanup = myamp_cleanup
};

// NULL-terminated list of plugins in this library
const LADSPA_Descriptor *ladspa_descriptor(unsigned long Index)
{
  if (Index == 0)
    return &myampDescriptor;
  else
    return NULL;
}

(如果您更喜欢“简短”的 40 行版本，请参阅 https://pastebin.com/unCnjYfD)

根据需要添加任意数量的输入/输出 channel ，在 myamp_run() 函数中实现您的代码。构建插件并将 LADSPA_PATH 环境变量设置为您构建它的目录，以便其他应用程序可以找到它:

export LADSPA_PATH=/usr/lib/ladspa:/full/path/to/plugindir

在 audacity 或任何其他支持 LADSPA 插件的程序中对其进行测试。要在终端中测试它，您可以使用“ladspa-sdk”包中的 applyplugin 工具:

applyplugin input.wav output.wav /full/path/to/plugindir/amp_example.so amp_example 2

如果您喜欢结果，请将其插入您的默认播放链。对于普通的 alsa，您可以使用类似的配置(不适用于脉冲/插孔):

# ~/.asoundrc
pcm.myamp {
  type plug
  slave.pcm {
    type ladspa
    path "/usr/lib/ladspa" # required but ignored as `filename` is set
    slave.pcm "sysdefault"
    playback_plugins [{
      filename "/full/path/to/plugindir/amp_example.so"
      label "amp_example"
      input.controls [ 2.0 ] # Amplification=2
    }]
  }
}
# to test it:   aplay -Dmyamp input.wav

# to point "default" pcm to it uncomment next line:
#pcm.!default "myamp"

另见:

• ladspa.h - 大多数技术问题的答案都在评论中
• LADSPA SDK overview
• listplugins 和 analyseplugin 来自“ladspa-sdk”包的工具
• alsa plugins : "type ladspa" syntax , 和 alsa configuration file syntax
• ladspa plugins usage examples