Управление звуком

Введение #

Звуковая подсистема состоит из нескольких уровней:

Hardware — это физическое аудиоустройство: встроенный аудиокодек, HDMI-аудио, USB-звуковая карта, микрофонный вход, линейный выход и т.д.

Kernel Space — это драйверы Linux. Они знают, как работать с конкретным железом: какие регистры нужно включить, какие аудиомаршруты доступны, где находятся регуляторы громкости, переключатели и входы/выходы.

User Space — это пользовательские программы, которые обращаются к звуковой подсистеме через ALSA (Advanced Linux Sound Architecture). Например: alsamixer, amixer, aplay, arecord, PulseAudio или PipeWire.

В обычной работе пользователь взаимодействует не с драйвером напрямую, а с ALSA-устройствами и ALSA-микшером. Драйвер создает элементы управления, а alsamixer и amixer показывают их в удобном виде.

Как посмотреть доступные звуковые карты #

Список звуковых карт:

cat /proc/asound/cards

Список устройств воспроизведения:

aplay -l

Список устройств записи:

arecord -l

Более подробная информация о PCM-устройствах (Pulse-Code Modulation - устройство, через которое программа может воспроизводить или записывать звук):

cat /proc/asound/pcm

Как посмотреть элементы микшера #

Открыть интерактивный микшер:

alsamixer

Посмотреть полные имена ALSA controls:

amixer controls

Посмотреть текущие значения всех простых элементов микшера:

amixer scontents

Важно помнить, что имена в alsamixer могут быть короче, чем имена из amixer controls. ALSA разбирает имя элемента на несколько частей:

Master Playback Volume
│      │        └─ тип элемента: Volume
│      └────────── направление: Playback
└───────────────── основное имя: Master

Служебные слова помогают ALSA понять, что это за элемент:

Playback = относится к воспроизведению
Capture  = относится к записи
Volume   = регулятор громкости или усиления
Switch   = переключатель включено/выключено
Route    = выбор маршрута или источника сигнала

Поэтому Master Playback Volume в alsamixer может отображаться просто как Master. При этом ALSA все равно знает, что это элемент воспроизведения и что он управляет громкостью.

Похожий пример:

Line Out Playback Switch -> Line Out
MIC1 Capture Switch      -> MIC1
MIC1 Boost Volume        -> MIC1 Boost

Полные имена всегда можно посмотреть через:

amixer controls

Repka Pi 4 #

На Repka Pi 4 используется аудиокодек AC200. В ALSA звуковая карта может отображаться как ac200-audio.

Проверка устройства #

Проверить, что звуковая карта AC200 появилась в системе:

cat /proc/asound/cards

В результате выполнения команды вы увидите:

 1 [ac200audio     ]: simple-card - ac200-audio
                      ac200-audio

Проверить устройства воспроизведения:

aplay -l

Результат выполнения команды:

**** Список PLAYBACK устройств ****
карта 1: ac200audio [ac200-audio], устройство 0: 508f000.i2s-ac200-dai ac200-dai-0 [508f000.i2s-ac200-dai ac200-dai-0]
  Подустройства: 1/1
  Подустройство №0: subdevice #0

Проверить устройства записи:

arecord -l

Результат выполнения команды:

**** Список CAPTURE устройств ****
карта 1: ac200audio [ac200-audio], устройство 0: 508f000.i2s-ac200-dai ac200-dai-0 [508f000.i2s-ac200-dai ac200-dai-0]
  Подустройства: 1/1
  Подустройство №0: subdevice #0

Открыть микшер для карты AC200:

alsamixer

Если карт несколько, выберите ac200-audio через F6.

Общая схема AC200 #

Упрощенно в AC200 есть два основных направления:

Воспроизведение:
I2S -> DAC -> Output Mixer -> Line Out

Запись:
MIC1 / MIC2 -> Input Mixer -> ADC -> I2S

В alsamixer для этих путей есть три типа элементов:

Volume = громкость или усиление
Switch = включить или отключить часть пути
Route  = выбрать маршрут сигнала

Воспроизведение звука #

Для вывода звука обычно участвуют такие элементы:

Элемент	Что делает
Master Playback Volume	Общая громкость воспроизведения
Line Out Playback Volume	Громкость выхода Line Out
Line Out Playback Switch	Включает левый и правый каналы Line Out
Line Out Source Playback Route	Выбирает режим выхода: Stereo или Mono
ADC Playback Volume	Уровень сигнала ADC, который можно подмешать в путь воспроизведения
ADC Playback Switch	Подключает сигнал ADC к DAC mixer для воспроизведения/мониторинга
DAC I2S Playback Volume	Уровень сигнала из I2S в DAC mixer
DAC I2S Playback Switch	Подключает I2S/DAC-путь для воспроизведения
DAC Playback Switch	Подключает DAC к выходному микшеру
DAC Reversed Playback Switch	Подключает DAC к выходному микшеру с перестановкой левого и правого каналов
MIC1 Playback Volume	Уровень MIC1, который можно подмешать в выходной микшер
MIC1 Playback Switch	Подключает MIC1 к выходному микшеру
MIC1 Boost Volume	Дополнительное усиление MIC1
MIC2 Playback Volume	Уровень MIC2, который можно подмешать в выходной микшер
MIC2 Playback Switch	Подключает MIC2 к выходному микшеру
MIC2 Boost Volume	Дополнительное усиление MIC2

Соответствие полных имен ALSA и коротких имен в alsamixer:

Элемент	Элемент в alsamixer	Клавиши
Master Playback Volume	Master	↑ / ↓
Line Out Playback Volume	Line Out	↑ / ↓
Line Out Playback Switch	Line Out	M
Line Out Source Playback Route	Line Out Source	↑ / ↓
ADC Playback Volume	ADC	↑ / ↓
ADC Playback Switch	ADC	M
DAC I2S Playback Volume	DAC I2S	↑ / ↓
DAC I2S Playback Switch	DAC I2S	M
DAC Playback Switch	DAC	M
DAC Reversed Playback Switch	DAC Reversed	M
MIC1 Playback Volume	MIC1	↑ / ↓
MIC1 Playback Switch	MIC1	M
MIC1 Boost Volume	MIC1 Boost	↑ / ↓
MIC2 Playback Volume	MIC2	↑ / ↓
MIC2 Playback Switch	MIC2	M
MIC2 Boost Volume	MIC2 Boost	↑ / ↓

Запись с микрофона #

Для записи с микрофона обычно участвуют такие элементы:

Элемент	Что делает
Master Capture Volume	Общая громкость захвата
ADC Volume	Усиление входного ADC
MIC1 Boost Volume	Дополнительное усиление MIC1
MIC2 Boost Volume	Дополнительное усиление MIC2
MIC1 Capture Switch	Подключает MIC1 к input mixer
MIC2 Capture Switch	Подключает MIC2 к input mixer
I2S ADC Capture Volume	Уровень сигнала ADC перед отправкой в I2S
I2S ADC Capture Switch	Подключает ADC/input mixer к I2S capture
I2S DAC Capture Volume	Уровень сигнала DAC, который можно отправить в I2S capture
I2S DAC Capture Switch	Подключает DAC к I2S capture
Output Mixer Capture Switch	Подключает output mixer к input mixer для захвата
Output Mixer Reverse Capture Switch	Подключает output mixer к input mixer для захвата с перестановкой левого и правого каналов

Соответствие полных имен ALSA и коротких имен в alsamixer:

Элемент	Элемент в alsamixer	Клавиши
Master Capture Volume	Master	↑ / ↓
ADC Volume	ADC	↑ / ↓
I2S ADC Capture Volume	I2S ADC	↑ / ↓
I2S ADC Capture Switch	I2S ADC	Пробел
I2S DAC Capture Volume	I2S DAC	↑ / ↓
I2S DAC Capture Switch	I2S DAC	Пробел
MIC1 Capture Switch	MIC1	Пробел
MIC1 Boost Volume	MIC1 Boost	↑ / ↓
MIC2 Capture Switch	MIC2	Пробел
MIC2 Boost Volume	MIC2 Boost	↑ / ↓
Output Mixer Capture Switch	Output Mixer	Пробел
Output Mixer Reverse Capture Switch	Output Mixer Reverse	Пробел

После настройки можно проверить запись:

arecord -D hw:0,0 -f S16_LE -r 48000 -c 2 test.wav

И воспроизвести записанный файл:

aplay test.wav

Если AC200 не является картой 0, номер hw:0,0 нужно заменить на номер, который показывает arecord -l.