Entrées/sorties en temps réel sous Linux
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## Entrées/sorties en temps réel sous Linux

Sous linux, les réglages PortAudio/PortMidi par défaut provoquent une latence plus longue que celle que l'on obtiendrait avec ALSA et/ou JACK. Les greffons PortMusic sont des serveurs audio et MIDI, qui fournissent une interface aux pilotes ALSA, tout comme le fait JACK, mais d'une manière fondamentalement différente. Pour une comparaison plus détaillée prière de se référer à :

http://jackaudio.org/faq

### Utilisation d'ALSA

Le plus haut niveau de contrôle et la plus faible latence possible sont atteints en utilisant les greffons ALSA en combinaison avec l'option --sched. L'utilisation de --sched nécessite que Csound soit lancé par l'utilisateur root, ce qui peut être impossible ou indésirable dans certaines circonstances.

Les greffons ALSA nécessitent le nom ("name") d'une carte ("card") et d'un périphérique ("device"). A moins d'avoir nommé vos cartes dans ~/.asoundrc (ou /etc/asound.conf), les noms seront en fait des nombres. Pour obtenir une liste des configurations possibles, utilisez les utilitaires en ligne de commande "aplay", "arecord" et "amidi". Ces utilitaires sont inclus dans la plupart des distributions Linux, ou peuvent être téléchargés et construits à partir de ces sources :

ftp://ftp.alsa-project.org/pub/utils/

| Note
A chaque démarrage de l'ordinateur, la carte son peut avoir un numéro d'ordre matériel différent, surtout s'il y a plusieurs cartes son dans le système. Ceci peut être gênant car il faut chaque fois redonner le bon numéro. On peut affecter un ordre fixe en ajoutant quelques lignes à /etc/modprobe.d/alsa-base-conf, par exemple pour une carte avec le circuit intégré ice1712 : # ALSA module ordering for soundcard options snd slots=snd_ice1712

### Sortie audio

En tapant la commande suivante :

              aplay -l

vous obtiendrez une liste des périphériques de reproduction audio disponibles sur votre système. Cette liste ressemble à ceci :

[....]
**** List of PLAYBACK Hardware Devices ****
card 0: A5451 [ALI 5451], device 0: ALI 5451 [ALI 5451]
[....]

Si vous avez plus d'une carte sur votre système, ou s'il y a plus d'un périphérique sur votre carte, la liste sera naturellement plus compliquée, cependant, dans tous les cas, l'information pertinente est le numéro/nom de la carte/périphérique. Afin d'utiliser la carte son ci-dessus pour la sortie audio, il faut ajouter l'option suivante à la ligne de commande Csound, dans ~/.csoundrc, ou dans la section <CsOptions> d'un CSD :

              -+rtaudio=alsa -o dac

### Sortie avec dmix

Si vous désirez utiliser Csound avec dmix et que votre carte son ne supporte pas le mixage matériel des flux audio, il faut régler les tampons logiciel (-b) et matériel (-B) avec un soin particulier. Si vous recevez un message du pilote ALSA de Csound qui ressemble à ceci :

    ALSA: -B 8192 not allowed on this device; use 7526 instead

il y a de bonnes chances que vous puissiez utiliser dmix. Si vous utilisez dmix, les réglages de -b et de -B dans Csound doivent être synchronisés avec le taille de période (period_size) et la taille de tampon (buffer_size) de dmix respectivenemt, en utilisant le rapport du taux d'échantillonnage du projet Csound sur le taux d'échantillonnage sur lequel dmix est réglé. Les formules suivantes déterminent les réglages à utiliser pour Csound en fonction des réglages de dmix :

    -b = (csound_sr/dmix_sample_rate) * dmix_period_size
    -B = (csound_sr/dmix_sample_rate) * dmix_buffer_size

Par exemple, si dmix est fixé à 48000 échantillons par seconde, un period_size de 1024, et un buffer_size de 8192, si l'on exécute un projet Csound avec sr=48000, les réglages des tampons seront "-b 1024 -B8192". Si sr=24000, les réglages des tampons seront "-b 512 -B4096".

A cause de cette relation, si le taux d'échantillonnage du projet Csound ne divise pas exactement le taux d'échantillonnage utilisé par dmix, il pourra être difficile, voire impossible, de régler correctement -b et -B à cause des erreurs d'arrondi. En conséquence, si vous utilisez des taux d'échantillonnage différents que ceux que vous fixez pour dmix, nous vous suggérons de configurer dmix avec un period_size et un buffer_size divisibles par le rapport entre le taux d'échantillonnage de csound et celui de dmix. Par exemple, pour exécuter un projet avec sr=16000, les réglages suivants de dmix :

    pcm.amix {
       type dmix
       ipc_key 50557
       slave {
           pcm "hw:0,0"
           period_time 0
           #period_size 1024
           #buffer_size 8192
           period_size 1536
           buffer_size 12288
       }
       bindings {
           0 0
           1 1
       }
    }

    # route ALSA software through pcm.amix
    pcm.!default {
       type plug
       slave.pcm "amix"
    }

avec period_size=1536 et buffer_size=12288 seront divisibles par 3 (le rapport du taux d'échantillonnage de csound par celui de dmix) pour obtenir "-b 512 -B4096" ((16000/48000) * 1536 = 512, (16000/48000) * 12288 = 4096).

| Note
Pour la plupart des cartes son qui sont affectées par ceci, le taux d'échantillonnage par défaut de la carte sera 48000 et ceux de dmix seront 1024 et 8192.

### Entrée audio

Normalement, la même carte étant utilisée pour les entrées et les sorties, en continuant l'exemple précédant, l'option :

              -i adc:hw:0,0

sera ajouté pour l'entrée audio à partie du périphérique 0 de la carte 0. Pour utiliser la carte par défaut, on emploie l'option suivante, mais attention, ça peut ne pas fonctionner :

              -i adc

Si l'on désire utiliser une autre carte ou un autre périphérique pour l'entrée, la commande suivante fournira une liste de périphériques en entrée :

              arecord -l

Si, par exemple, vous désirez utiliser en sortie une interface audio USB, qui est la deuxième "carte" dans votre système, alors que vous désirez utiliser en entrée votre carte son interne, la première carte de votre installation, positionnez les options suivantes à l'endroit adéquat :

              -+rtaudio=alsa -i adc:hw:0,0 -o dac:hw:1,0

Si vous désirez utiliser le second périphérique sur votre interface USB, pour envoyer un flux audio à un canal particulier, vous utiliserez les options suivantes :

              -+rtaudio=alsa -i adc:hw:0,0 -o dac:hw:1,1

### MIDI

2 pilotes Midi sont disponibles :

- Midi brut.

- Séquenceur Alsa (depuis la version 5.18).

### Entrée MIDI Input (Pilote Midi brut)

Afin de permettre à votre orchestre de recevoir une entrée MIDI vous pouvez utiliser VirMIDI ou MIDIThru, selon vos préférences. La configuration de ces ports MIDI virtuels a été largement couverte ailleurs, voir le Linux MIDI how-to ou parcourez la documentation de votre distribution ou la documentation ALSA à la recherche d'instructions pour intaller et configurer VirMidi ou MIDIThru (séquenceur factice). Une fois ceci réalisé, la commande :

              amidi -l

retourne une liste des périphériques disponibles. Cette liste ressemble à ceci :

[....]
Device Name
hw:1,0 Virtual Raw MIDI (16 subdevices)
hw:1,1 Virtual Raw MIDI (16 subdevices)
hw:1,2 Virtual Raw MIDI (16 subdevices)
hw:1,3 Virtual Raw MIDI (16 subdevices)
hw:2,0,0 PCR MIDI
hw:2,0,1 PCR 1

Dans cet exemple, Csound peut se connecter à n'importe lequel des quatre ports virtuels MIDI directs, pour y écouter l'entrée MIDI. L'option suivante indique à Csound d'écouter sur le premier de ces ports :

              -+rtmidi=alsa -Mhw:1,0

Il faudra ensuite connecter votre matériel ou votre contrôleur logiciel au port qui accueille votre synthétiseur Csound. La manière la plus simple de le faire est d'employer l'utilitaire "aconnect". Tapez :

              aconnect -li

pour une liste des périphériques d'entrée disponibles, et :

              aconnect -lo

pour une liste des périphériques de sortie disponibles (y compris le port auquel Csound a été connecté). Cette liste ressemble à ceci :

#aconnect -li
client 0: 'System' [type=kernel]
0 'Timer '
1 'Announce '
Connecting To: 15:0
client 20: 'Virtual Raw MIDI 1-0' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-0 '
client 21: 'Virtual Raw MIDI 1-1' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-1 '
client 22: 'Virtual Raw MIDI 1-2' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-2 '
client 23: 'Virtual Raw MIDI 1-3' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-3 '
client 24: 'PCR' [type=kernel]
0 'PCR MIDI '
1 'PCR 1 '
2 'PCR 2 '

#aconnect -lo
client 20: 'Virtual Raw MIDI 1-0' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-0 '
client 21: 'Virtual Raw MIDI 1-1' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-1 '
client 22: 'Virtual Raw MIDI 1-2' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-2 '
client 23: 'Virtual Raw MIDI 1-3' [type=kernel]
0 'VirMIDI 1-3 '
client 24: 'PCR' [type=kernel]
0 'PCR MIDI '
1 'PCR 1 '

Dans l'exemple suivant, le clavier USB qui est listé ci-dessus comme le client 24 sera connecté au synthétiseur Csound qui est à l'écoute sur le premier port VirMIDI. Le clavier a trois ports de sortie. Le premier (24:0) transmet les messages reçus sur le port d'entrée MIDI, le second (24:1) transmet les messages de touches et de contrôleurs, et le troisième (24:2) transmet les messages système exclusif. La commande suivante connecte le second port du clavier au synthétiseur Csound :

              aconnect 24:1 20:0

Il faut garder à l'esprit que Csound agit comme un périphérique MIDI direct et non comme un client du séquenceur ALSA. Cela signifie que Csound n'apparaitra pas dans la liste des périphériques MIDI et ne sera pas disponible pour un usage direct avec aconnect, ainsi, il faut se connecter à un périphérique virtuel (comme 'virtual raw MIDI' ou 'MIDI through') pour des connexions persistantes, ou se connecter directement à la destination en utilisant les options de ligne de commande.

### Sortie MIDI (pilote MIDI brut)

On peut connecter Csound à n'importe quel périphérique qui apparaît dans la liste des ports de sortie du séquenceur ALSA, que l'on obtient par "amidi -l" comme ci-dessus. Afin de connecter un synthétiseur Csound au port MIDI out du clavier listé ci-dessus, on utilise l'option suivante :

              -Qhw:2,0,0

### Entrée et sortie MIDI (Pilote du séquenceur Midi)

Ce pilote est préférable au pilote MIDI brut. Il présente ces avantages :

- Accès concurrents multiples.
- Partages par files d'attente prioritaires.
- Envoi d'évènements en temps réel, le rôle du séquenceur MIDI étant de délivrer des évènements au bon moment (séquence) et au bon destinataire (périphérique).

La commande suivante appelle le séquenceur MIDI. Ici, il écoute sur le port 20. Le port de sortie MIDI est aussi le 20 :

              -+rtmidi=alsaseq -M20 -Q20

Csound créé automatiquement son propre port de séquenceur ALSA. La commande suivante donne une liste des périphériques disponibles :

              aconnect -i -o

Elle retourne une sortie ressemblant à ceci :

client 0: 'System' [type=kernel]
0 'Timer '
1 'Announce '
client 14: 'Midi Through' [type=kernel]
0 'Midi Through Port-0'
client 20: 'M Audio Delta 1010' [type=kernel]
0 'M Audio Delta 1010 MIDI'
client 130: 'Csound' [type=user]
0 'Csound

La sortie de Csound contiendra des lignes comme :

...........
ALSASEQ: opened MIDI output sequencer
ALSASEQ: created output port 'Csound' 130:0
ALSASEQ: connected to 20:0
..............
...........
ALSASEQ: opened MIDI input sequencer
ALSASEQ: created input port 'Csound' 130:0
ALSASEQ: connected from 20:0
..............

### Temps-partagé

Si vous avez la possibilité d'exécuter Csound en tant qu'utilisateur root, l'option "--sched" permet d'améliorer spectaculairement les performances en temps réel avec ALSA, cependant vous pouvez bloquer le système si vous faites quelque chose de stupide. N'UTILISEZ PAS "--sched" si vous choisissez JACK pour la sortie audio. JACK contrôle le temps-partagé pour les applications audio qui l'utilisent, et il essaie également de fonctionner avec la priorité maximale. Si l'option "--sched" est utilisée, Csound et JACK vont entrer en compétition au lieu de coopérer, ce qui aura pour résultat de piètres performances.

### Utiliser JACK

La manière la plus simple d'activer les entrées-sorties avec le greffon JACK est :

              -+rtaudio=jack -i adc -o dac

En outre, il y a quelques options de ligne de commande spécifiques à JACK :

Options de ligne de commande de JACK

-+jack_client=[nom_de_client]

  Le nom de client par défaut de Csound est 'csound5'. Si plusieurs instances de Csound se connectent au serveur JACK, il faut utiliser des noms de client différents pour éviter les conflits de noms.

-+jack_inportname=[préfixe du nom de port d'entrée], -+jack_outportname=[préfixe du nom de port de sortie]

  Le préfixe du nom des ports d'entrée/sortie JACK de Csound ; la valeur par défaut est 'input' et 'ouput'. Le nom complet d'un port est obtenu en ajoutant le numéro du canal au préfixe. Exemple : avec les réglages par défaut, un orchestre stéréo créera les ports suivants en mode d'opération full duplex :

      csound5:input1              (enregistrement gauche)
      csound5:input2              (enregistrement droite)
      csound5:output1             (reproduction gauche)
      csound5:output2             (reproduction droite)

-+jack_sleep_time=[temps de repos en microsecondes]

  Depuis Csound version 5.01, cette option est dépréciée et ignorée.

### Connecter Csound à d'autres clients JACK

Il n'y a par défaut aucune connection (on doit utiliser jack_connect, qjackctl, ou un utilitaire semblable) ; cependant, on peut connecter le greffon à des ports spécifiés par '-iadx:portname_prefix' ou '-odac:portname_prefix', où portname_prefix est le nom d'un port sans le numéro de canal, tel que 'alsa_pcm:capture_' (pour -i adc), ou 'alsa_pcm:playback_' (pour -o dac).

### Notes sur les tailles de tampon

Les données audio sont reçues de et envoyées vers le serveur JACK par Csound au moyen d'un tampon circulaire qui est contrôlé par les options -b et -B. -B est la taille totale du tampon, tandis que -b est la taille d'une période. Ces valeurs sont arrondies de façon à ce que la taille totale soit un multiple entier de la taille de la période et supérieure à cette dernière. La différence de taille entre le tampon de Csound et la période doit être supérieure ou égale à la taille de la période de JACK.

Si l'on utilise en même temps -iadc et -odac, l'option -b doit être fixée à une valeur multiple de ksmps.

Exemple de réglage de tampon pour obtenir une faible latence sur un système rapide :

    	  jackd -d alsa -P -r 48000 -p 64 -n 4 -zt &
    	  csound -+rtaudio=jack -b 64 -B 256 [...]

avec temps-partagé pour le (en tant que root) :

    	  jackd -R -P 90 -d alsa -P -r 48000 -p 64 -n 2 -zt &
    	  csound --sched=80,90,10 -d -+rtaudio=jack -b 64 -B 192 [...]

Pour améliorer les performances, utiliser des valeurs de ksmps comme 32 ou 64.

Le taux d'échantillonnage de l'orchestre doit être le même que celui du serveur JACK.

### Utilisation de pulseaudio

Le support de Pulseaudio a été ajouté dans Csound 5.09. Vous pouvez spécifier les réglages suivants :

1. Noms de sortie : il est possible d'utiliser un nombre à la place du nom complet, ainsi -odac:1 sélectionne votre second périphérique (le compte commence à 0).
2. Nom du serveur : il est possible de se connecter à un serveur spécifique en utilisant -+server=<server_string> où server_string est le nom d'un serveur ou une chaîne plus complexe de sélection de serveur (voir pulseaudio.org sur les chaînes de serveur). Ceci est transparent sur un réseau et permet les connexions à des machines distantes.
3. Noms de flot : il est possible d'étiqueter les flots générés par csound, en utilisant -+output_stream=<stream-name> et -+input_stream=<stream-name>

Voici un exemple de ligne de commande :

csound -odac:1 examples/trapped.csd -+rtaudio=pulse -+server=unix:/tmp/pulse-victor/native -+output_stream=trapped

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