Генератор FIR/КИХ LADSPA плагинов для Linux Audio

[Кичай Данил]

Написал для себя мини компилятор/генератор КИХ/FIR кроссоверов для упрощения создания LADSPA плагинов под ALSA и PulseAudio. Получаемые при помощи компилятора плагины соответствуют требованиям LADSPA_PROPERTY_HARD_RT_CAPABLE. Для генерации плагина достаточно создать заголовочный файл (.h) с массивом коэффициентов и откомпилировать фильтр с указанием этого файла.

https://github.com/kichay/ladspa-fir-crossover - репозиторий с кодом и инструкцией
https://github.com/kichay/ladspa-fir...xample/3band.h - пример кроссовера

Если кому-нибудь кроме меня интересны LADSPA плагины, но нет опыта их низкоуровневого использования, я могу помочь с разъяснениями о том, как можно подключать LADSPA прямо в ALSA минуя создание ненужных прослоек и буферов. А если нет - так на нет и суда нет.

[mellowman]

А зачем их так низкоуровнево использовать?

[ditter]

может быть для поканалки, но как с ARM тогда звук через TDM вытаскивать ?

[Кичай Данил]

А зачем их так низкоуровнево использовать?

"Поканально" использовать в роли оконченного кроссовера для многоканальной звуковой карты в Linux. Плагин, на примере интеграции в ALSA, интегрируется в user-space состовляющую подключаемой звуковой библиотеки Linux. То есть, каждая запущенная программа сама строит в своей памяти (user-space) граф из функций плагинов для звукового тракта при инициализации/подключении библиотеки звука asoundlib (руководствуется глобальным конфигом), при чём, запускаемые программы для этого подготавливать вообще ни как не нужно, это функционал самой библиотеки. Плагины таким образом "вклиниваются" в процесс передачи звуковых данных из программ в аппаратный буфер звуковой карты.

может быть для поканалки, но как с ARM тогда звук через TDM вытаскивать ?

Подключение плагинов в ALSA справедливо как для ARM, так и для x86/x86_64. В ядре Linux ALSA - основная актуальная звуковая подсистема. Всё, что мы видим в современных дистрибутивах, это ALSA + ещё какой-либо звуковой сервер, например, PulseAudio. Все эти звуковые серверы также в конечном итоге работают через ALSA.

[ditter]

В ядре Linux ALSA - основная актуальная звуковая подсистема.

я рад за нее, но у железки на котором "крутится" этот Linux вместе с нужной нам ALSA, всего лишь 1 аппаратный порт I2S выведен наружу, т.е. от выводов процика на плату.
*для многоканалки нужно несколько портов (каждый дает только 2 канала) или чтобы был вывод в TDM который выдает по одним и тем же выводам аж до 8 каналов.
может быть можно както на скоростном SPI вымутить TDM но к чему такие заморочки когда полно ДСП камешков уже готовых.
**т.е. все кроссоверы и остальное уходят куда им и положено - в ДСП. там же задержки и вся остальная обработка звука которая может понадобиться.
и даже сделано внешнее управление к ДСП - ставь крутилки, кнопки, светодиоды.
вот собственно и вопрос - каким боком тут ваше творение ???

[Кичай Данил]

Я о конкретном железе ничего не писал, мой вариант железа - Raspberry PI Zero + Audiotrak U5, сомневаюсь, что найдётся подходящий DSP с подобной ценой. На карте есть SPDIF out и SPDIF in, что позволяет реализовать схему с тактированием источника часам из карты, но на самом деле это и не нужно, если реализовать алгоритм синхронизации/передискретизации или заиспользовать уже готовый из alsaloop.

---------- Сообщение добавлено 17:07 ---------- Предыдущее сообщение было 16:55 ----------

я рад за нее, но у железки на котором "крутится" этот Linux вместе с нужной нам ALSA, всего лишь 1 аппаратный порт I2S выведен наружу, т.е. от выводов процика на плату.

Кто вам мешает взять 3 железки?

Ну и у меня нет цели рекламировать своё решение, мне оно нужно самому. Я опубликовал его только с целью, если вдруг оно кому-то пригодится. Использовать его или нет, - ваше дело.

[Игорь Гапонов]

2 диттер. Асинхронный USB-аудио в линухе решает все проблемы, например, та же аманера (немного надо, как говорят- сам не пробовал, потанцевать для дсд-нэйтив). ТС просто предлагает многоканал с фильтрацией формировать в компе и эти потоки отправлять в железо хоть в потоке, хоть не в риал тайм (последнее - практически точность обработки не ограничена, если время обработки особо не напрягает - складываем обработанное в отдельный файл и из него потом выливаем в железо). Для этого существуют соотв. плагины джек и алса. По железу, если требуется, например, 8 потоков (четырёх полоска или кинотеатр 7+1), то нужно четыре аманеры. И забываем про SPI или I2S из малин-олвинеров навсегда.

Я так думаю, что смысл ветки в том, что ТС доверяет своим алгоритмам обработки больше, чем готовым известным (обычно закрыты и хрен разберёшься, шо там накручено "правильно/неправильно"). Вот и всё.

[ditter]

По железу, если требуется, например, 8 потоков (четырёх полоска или кинотеатр 7+1), то нужно четыре аманеры.

угу, сравните это с ценой чипса ADAU1701 на али, ну ладно, готовой платы в чипдипе разница от 10 до 30 раз а потом я как то не уверен что все 4 платки нормально отработают от одного хаба усб.
+
а я ведь еще пытался аффтору намекнуть что кроме фир/пыр нужно еще как минимум крутить задержку в каждом канале иначе это будет просто решение абстрактной математической задачи- обсчет фир силами CPU. но никак не программный кроссовер.
аффтор копнул и освоил тему на глубоком уровне, это просто констатация факта, но вот практическое применение какое ? я его не вижу, о чем и написал.
* если есть желание сделать чего либо эдакого то почему бы не сделать "обертку" над тем же пульсаудио, которая выдавала бы в терминал (UART/I2C) все параметры текущего звукового потока (уровень громкости, бит,сэмпл и т.д)
** ну или просто включить обещанный в том же пульсаудио встроенный преобразователь форматов + его терминальное управление и перенастройка на лету
вот это стоящие вещи

[Игорь Гапонов]

А кто мешает вам купить/сделать внешнюю юэсби ЗК с нужным оптимумом выхлоп/упрвление/цена? Ведь, "аманеромания" - лишь пример. И не вижу в ваших "звёздочках" ни одного достоинсва - весь обмен интерактивный возможен через юэсби-ауди, причём, в линухе без драйверов ДОЛЖНО работать. Карту выбираете тщательно (включая отзывы по практике под линухом, например, на сайте студийщиков-музыкантов rrrmмедиа... да, надо поработать глазами-мозгом) и пипец.

[Traktorist3d]

я рад за нее, но у железки на котором "крутится" этот Linux вместе с нужной нам ALSA, всего лишь 1 аппаратный порт I2S выведен наружу, т.е. от выводов процика на плату.
*для многоканалки нужно несколько портов (каждый дает только 2 канала) или чтобы был вывод в TDM который выдает по одним и тем же выводам аж до 8 каналов.
может быть можно както на скоростном SPI вымутить TDM но к чему такие заморочки когда полно ДСП камешков уже готовых.
**т.е. все кроссоверы и остальное уходят куда им и положено - в ДСП. там же задержки и вся остальная обработка звука которая может понадобиться.
и даже сделано внешнее управление к ДСП - ставь крутилки, кнопки, светодиоды.
вот собственно и вопрос - каким боком тут ваше творение ???

Миникомп beaglebone, может выводить 8 каналов pcm через i2s, или 4 канала dsd

[Кичай Данил]

https://github.com/kichay/ladspa-fir...le/asound.conf - добросил в репозиторий пример конфигурационного файла ALSA. Микширование тут добавлено, так как данная конфигурация предназначена для работы без PulseAudio сервера.

[Михаил45]

Данил,спасибо, познавательно и пригодится.

[Кичай Данил]

Сделал возможность работы нескольких КИХ фильтров вокруг одного буфера. Теперь починена опция, позволяющая задавать задержки для полос. Применена более рациональная (на уровне инструкций процессора) логика адресации буфера фильтра. Теперь вход и выходы кроссовера имеют текстовые метки, которыми удобно оперировать в конфигурационном файле asound.conf. Обновлён пример конфигурации asound.conf.
Использование общего буфера позволяет экономить на инструкциях процессора в сравнении с по-канальным использованием фильтров с отдельными буферами. Длина буфера округлена вверх до ближающей степени двойки с целью оптимизации адресации внутри буфера это существенно повысило производительность фильтра, и немного подняло требования к потреблению памяти.
Добавил в репозиторий "бонус" в виде фреймворка для LabVIEW. С его помощью вы можете облегчить расчёты собственных КИХ фильтров. Фреймворк включает VI для прямого и обратного дискретных преобразований Фурье (НЕ быстрых/FFT). В LabVIEW при помощи данного фреймворка можно очень просто и удобно строить необходимые графики и многое другое.

[Кичай Данил]

На данный момент планирую оптимизировать КИХ буфер, - использовать двухсвязанный кольцевой список с дополнительными связями. Также планирую добавить возможность сборки кроссовера с применением параллельного умножителя и сумматора инструкциями AVX/SSE, что даст прирост производительности фильтра до 8ми раз. Возможно подумаю и над CUDA, если захочу обслуживать длиннющие фильтры.
Сама тема, как я вижу, мало кому интересна из-за возможной неочевидности применения этого кроссовера. Тему я закрою, позже выложу описание конкретной системы с инструкцией её построения, возможно кому-либо оно пригодится...