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2014年 7月 9日

alsa-lib のバグ

ALSA のライブラリ alsa-lib(Git リポジトリ)のミキシングプラグイン dmix のバグらしきものを見つけたのでメモ書きを残しておきます。

現象

簡単に言えば dmix プラグインのミキシング音声に激しいノイズが載ります。発生条件はわかっている限りで、下記の通りです。

  • dmix プラグインを用いてミキシングを行う、つまり 2つ以上の音声を出力する。
  • PC 以外(つまり x86 や x64 以外)の CPU 向けにビルドされた alsa-lib を用いる、例えば Debian armel 向けパッケージなど。
  • CPU のエンディアンと異なる(CPU がリトルなら、サウンドカードはビッグ)エンディアンの LPCM を受け取るサウンドカードに対し音声を出力する、例えば S32_BE など。

現象は条件を満たせば必ず発生するようです。

バージョンは 1.0.27.2(2013年 7月 8日リリース)で発生しますが、おそらくその前、後のバージョンでも発生します。

詳細は後述しますが、原因となる箇所を見る限り Git リポジトリの HEAD でも特に解決されている様子はありません。調べたリビジョンへのリンク

原因

おそらくですが、CPU のエンディアンと異なるエンディアンの LPCM をミキシングするための汎用関数 generic_mix_areas_32_swap() が、符号の扱いを間違っているためです。

問題の箇所は下記の通りです。ソースファイル名は alsa-lib/src/pcm/pcm_dmix_generic.c です。

alsa-lib の汎用ミキシング関数に至るまで

snd_pcm_mmap_writei()
    snd_pcm_write_areas()
        func = snd_pcm_mmap_write_areas()
            snd_pcm_mmap_commit()
                pcm->fast_ops->mmap_commit() = snd_pcm_dmix_mmap_commit()
                    snd_pcm_dmix_mmap_commit()
                        snd_pcm_dmix_sync_area()
                            mix_areas()
                                generic_mix_areas_32_swap() //★★これ★★

(関数ポインタの設定箇所など)

generic_mix_select_callbacks()
    dmix->u.dmix.mix_areas_32 = generic_mix_areas_32_swap()

この generic_mix_areas_32_swap() 関数の 4行目にある、
sample = bswap_32(*src) >> 8;
が、おそらく意図と異なる結果を招いています。

意図する処理は 1/256 のスケーリングだと思いますので、
sample = (signed int)bswap_32(*src) >> 8;
が正しいと思われます。

解説

何がまずいかというと bswap_32() の返り値の型が unsigned int のため、右シフト(>> 8)が符号を無視してシフトしてしまうことです。

何故まずいか?というと bswap_32() が(符号付きの値としてみたとき)負の値を返したときに、意図せず結果が正の値になってしまい、音が変わってしまう、という問題を招くからです。

例を出した方がわかりやすいと思います。

例えば、bswap_32() が 0xffffec78 を返したとします。これは符号付きの値としてみると負の値 -5000 です。

本来の右 8ビットシフトの期待値は上位ビットを 1 で埋めた -20(0xffffffec)を得ることだと思われます。しかし、現在の alsa-lib のコードだと上位ビットを 0 で埋めてしまうため、結果が 16777196(0x00ffffec)と全く違う値になり、ノイズの発生源となってしまいます。

編集者: すずき(更新: 2014年 7月 10日 02:16)

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2014年 6月 30日

困った Windows 8

サブ PC へのリモートデスクトップ接続が切れた?と思ったら、「このコンピューターへの接続数は制限されていて、すべての接続は現在使用されています。後で接続するか、またはシステム管理者に問い合わせてください。」とのこと。

また出たな…このメッセージ、と思って日記を見直すと、前に見たのは半年以上前(2013年 10月 18日の日記参照)のようです。しかしサブ PC の使用頻度は 1か月に数回なので、Windows 8 だと割と頻繁に起きる現象なのかもしれません…?

この問題、何が困るって電源を強制 OFF する以外の復旧方法が無いことです。我が家のデスクトップ PC は未だ Windows 7 ですが、リモートデスクトップ経由のアクセスが多いため、Windows 8 にアップグレードする気が起きません。

これが何度も起きるような問題なら、サブ PC も Windows 7 に入れ替えたいくらいですけど…。

編集者: すずき(更新: 2014年 6月 30日 23:46)

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