ALSA : Playback เสียงพร้อมกันด้วย Dmix

ปกติแล้วระบบเสียงบนลินุกซ์ ไม่ว่าจะใช้ ALSA หรือ OSS อนุญาตให้แอพพลิเคชันใช้งานได้เพียงตัวเดียวเท่านั้น เพราะเหตุนี้ หาก XMMS กำลัง playback ผ่าน ALSA แล้ว โปรแกรมอื่นๆ จะใช้ ALSA ไม่ได้ .. ที่จริงแล้วระบบเสียงทุกๆ โอเอสก็เป็นแบบนี้ล่ะครับ เพราะข้อจำกัดจริงๆ อยู่ที่ซาวด์การ์ดซึ่งเกือบทั้งหมดนี้มีชิปสังเคราะห์เสียงเพียงตัวเดียว .. เพื่อแก้ปัญหานี้ บนลินุกซ์จึงมีซอฟต์แวร์ที่เรียกกันว่าซาวด์เซิร์ฟเวอร์ เช่น aRTs ESD NAS หรือ JACK ทำหน้าที่เป็นตัวบริการแทนไดรเวอร์ โดยรับหน้าที่ในการมิกซ์เสียงเพื่อให้แอพพลิเคชันหลายๆ ตัวใช้งานระบบเสียงได้พร้อมๆ กัน .. อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของซาวด์เซิร์ฟเวอร์ที่พบในปัจจุบันคือคุณภาพเสียงจะลดลงเมื่อแอพพลิเคชันใช้งานกันหลายตัว โดยเฉพาะการ playback ในอัตราแซมปลิ้งที่ต่างๆ ไปจากความสามารถของซาวด์การ์ด อีกทั้งโปรแกรมต้องเขียนให้สนับสนุนซาวด์เซิร์ฟเวอร์นั้นๆ ด้วย

ที่จริงแล้ว หากใช้ ALSA แล้ว ไม่จำเป็นต้องมีซาวด์เซิร์ฟเวอร์ แอพพลิเคชันก็สามารถสั่ง playback เสียงพร้อมๆ กันได้ โดยใช้ Dmix plugin

ใช้งาน Dmix

Dmix เป็น PCM direct stream mixing plugin ของ ALSA ปลั๊กอินนี้ทำหน้าที่มิกซ์เสียงเพื่อให้แอพพลิเคชันสั่ง playback เสียงได้พร้อมๆ กัน .. Dmix ฝังอยู่ใน libasound มาตั้งแต่ ALSA เวอร์ชัน 0.9 กว่าๆ แล้ว เพียงแต่ไม่ค่อยมีใครรู้และเอามาใช้งานมากนัก ข้อดีของ Dmix คือมันไม่ได้ใช้โมเดลแบบไคลเอนด์/เซิร์ฟเวอร์เหมือนซาวด์เซิร์ฟเวอร์ แต่ใช้วิธีรับข้อมูลแล้วเขียนลงบัฟเฟอร์ของซาวด์การ์ดโดยตรงผ่านทาง DMA ผลคือ Dmix ไม่มีข้อจำกัดเรื่องจำนวนไคลเอนด์ และได้คุณภาพเสียงที่ดี

ในขั้นพื้นฐานที่สุด การใช้งาน Dmix ทำได้โดยระบุดีไวซ์ของ ALSA เป็น Dmix plugin เช่น โปรแกรม aplay ใช้พารามิเตอร์ -D กำหนดดีไวซ์ที่ต้องการใช้ ลองเปิดเทอร์มินัลสองตัว แล้วเรียกใช้ aplay ตามข้างล่างนี้:

$ aplay -Dplug:dmix file.wav

ควรจะได้ยินเสียงจาก file.wav สองเสียงพร้อมกัน

หรือ XMMS ก็สามารถใช้ ALSA plugin แล้วระบุดีไวซ์เป็น plug:dmix ได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม การใช้งาน Dmix โดยตรงนี้มักจะให้คุณภาพเสียงที่ไม่ดีมากนัก และมักจะมี noise การใช้งานจริงจึงมักจะสร้างดีไวซ์ PCM ขึ้นมาใหม่ โดยสร้างหรือแก้ไขไฟล์ ~/.asoundrc ตามนี้

pcm.intel8x0 {
    type dmix
    ipc_key 1313
    slave {
        pcm "hw:0,0"
        period_time 0
        period_size 1024
        buffer_size 8192
        rate 44100
    }
}

อธิบายคร่าวๆ

~/.asoundrc เป็นคอนฟิกไฟล์ของ libasound นอกเหนือจากคอนฟิกค่าปริยายใน /usr/share/alsa/alsa.conf เราสามารถสร้างดีไวซ์ PCM ของ ALSA ขึ้นมาใหมได้โดยการกำหนดไว้ในไฟล์นี้ จากตัวอย่างนี้ผมสร้างดีไวซ์ PCM ของ ALSA ในชื่อ “intel8x0” ชื่อนี้จะตั้งเป็นอะไรก็ได้ครับ ขอเพียงไม่ซ้ำกับที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้เท่านั้น

  • ผมตั้งเป็น intel8x0 ตามไดรเวอร์ของ i830 AC’97
  • ชนิดของ PCM เป็น dmix หมายความว่า PCM ตัวนี้จะใช้ Dmix plugin เป็นตัว playback ส่วนของ
  • slave มีไว้กำหนดดีไวซ์ที่ intel8x0 ทำงานครอบอยู่ จากตัวอย่างนี้กำหนดเป็น
    • ดีไวซ์ PCM “hw:0,0” อ้างอิง ฮาร์ดแวร์ PCM (บนซาวด์การ์ด) ไอดี 0 พอร์ต 0
    • period_time ขนาดของข้อมูลที่ส่งเข้า/ออกซาวด์การ์ด หน่วยเป็น usec ค่าปริยายจะส่งข้อมูลเข้าซาวด์การ์ดเป็นจังหวะทุก 125 msec (ค่าปริยาย = 125000 usec) กำหนดเป็น 0 เพื่อ override ค่าปริยาย
    • period_size ขนาดของข้อมูลที่ส่งเข้า/ออกซาวด์การ์ด หน่วยเป็นไบต์ ค่าที่กำหนดต้องเป็นสองยกกำลัง n กำหนดมากหรือน้อยไปจะมี noise รบกวน
    • buffer_size กำหนดขนาดของบัฟเฟอร์ กำหนดมากไปอาจจะทำให้มี latency สูง กำหนดน้อยไปก็จะทำให้เสียงขาดช่วง
    • rate อัตราแซมปลิ้ง ที่ 44.1 kHz (ค่าปริยาย = 48 kHz)

ออปชันอาจจะมากหรือน้อยกว่านี้ก็ได้ ค่า period_size กับ buffer_size ไม่จำเป็นต้องเป็นค่า 1024/8192 เสมอไป เพราะขึ้นกับซาวด์การ์ดและชิป PCM ด้วย ต้องลองปรับกันเอาเองครับ

หลังจากได้ดีไวซ์ PCM ตัวใหม่แล้วทีนี้เราก็สามารถอ้างอิงดีไวซ์นี้เพื่อใช้ playback เช่น

$ aplay -Dintel8x0 file.wav

และ หากต้องการกำหนดให้ใช้ดีไวซ์ Dmix โดยปริยาย สามารถทำได้โดยเพิ่มบรรทัดต่อไปนี้ ลงไปใน %HOME/.asoundrc

pcm.!default {
    type plug
    slave.pcm "intel8x0"
}

กรณีนี้แอพพลิเคชันที่ตั้งดีไวซ์ PCM เป็น default ไว้แล้ว เช่น xine และ xmms ก็จะใช้งาน Dmix โดยอัตโนมัติ โปรแกรมอื่นๆ ก็เพียงกำหนดให้ใช้ดีไวซ์ที่เป็น Dmix เท่านั้น เช่น กรณีของ mplayer/gmplayer หากใช้ ALSA จะ playback ออก hw:0,0 โดยตรง เราสามารถกำหนดดีไวซ์ที่ต้องการ playback ได้โดยใช้ออปชัน -ao เช่น

$ mplayer -ao alsa9:intel8x0 file.mpg

หรือ

$ mplayer -ao alsa9:default file.mpg

หากจะตั้งถาวรก็ตั้งในไฟล์ ~/.mplayer/config เช่น

ao=alsa9:intel8x0

หรือในกรณีของ gaim ซึ่งไม่สนับสนุน ALSA โดยตรง ก็สามารถใช้โปรแกรม aplay แทนได้ โดยเลือก

Preferences -> Sounds เลือก Method เป็น Command กรอกในช่อง Sound command เป็น

$ aplay -Dintel8x0 %s

โดยสรุปคือ

ถ้าตั้งดีไวซ์ได้ ก็ให้ตั้งเป็นดีไวซ์ที่มี type เป็น Dmix หรือมี slave เป็น Dmix

ถ้ากำหนดคำสั่งในการ playback ได้ ให้ใช้ aplay โดยกำหนดให้ใช้ดีไวซ์ที่มี type เป็น Dmix หรือมี slave เป็น Dmix

ปัญหาที่เจอเมื่อใช้ Dmix

เวลานี้มีอยู่สองอย่างคือ

  1. xmms อาจจะหยุด playback กลางคัน โปรแกรมไม่แครช กด play อีกครั้งก็จะเริ่ม playback ได้ปกติ .. ตอนนี้ยังไม่มีทางแก้ครับ
  2. mplayer หาก playback ไฟล์ที่อัตราแซมปลิ้งสูงหรือต่ำกว่าที่ตั้งไว้ใน .asoundrc เสียงจะเพี้ยน (xine ไม่มีปัญหาตรงจุดนี้) ทางแก้คือกกำหนดให้ใช้ดีไวซ์ที่เหมาะกับการ playback เช่น กรณีที่ playback ไฟล์ที่มีอัตราแซมปลิ้ง 44.1 kHz อาจใช้ -ao alsa9:default หรือ -ao alsa9:intel8x0 แต่ถ้าไฟล์มีอัตราแซมปลิ้งที่ 48 kHz ให้ใช้ -ao alsa9:hw เป็นต้น

.. ลองใช้งานกันดูนะครับ :)