OpenAL播放的固有延迟高于预期(Windows、C++)

Question

TL/DR:一个简单的echo程序，可以立即记录和播放音频，但显示出比预期更高的延迟。

我正在开发一个实时音频广播应用程序。我决定使用OpenAL来捕获和回放音频样本。我计划通过LAN网络发送包含原始PCM数据的UDP数据包。在一台机器上录制和在另一台机器上播放之间的理想延迟是30ms。(一个远大的目标)

作为测试，我编写了一个小程序，将麦克风中的样本录制下来，并立即将它们回放给主持人。我这样做是为了测试基准延迟。然而，我发现简单地录制和回放音频的固有延迟约为65 - 70毫秒。我已经将openAL使用的缓冲区大小减少到每秒44100个样本的100个样本。理想情况下，这将产生2-3毫秒的延迟。

我还没有在另一个平台(MacOS / Linux)上尝试过，以确定这是一个OpenAL问题还是一个Windows问题。

代码如下：

using std::list;

#define FREQ 44100   // Sample rate
#define CAP_SIZE 100 // How much to capture at a time (affects latency)
#define NUM_BUFFERS 10

int main(int argC, char* argV[])
{
    list<ALuint> bufferQueue; // A quick and dirty queue of buffer objects
    ALuint helloBuffer[NUM_BUFFERS], helloSource;
    ALCdevice* audioDevice = alcOpenDevice(NULL); // Request default audio device

    ALCcontext* audioContext = alcCreateContext(audioDevice, NULL); // Create the audio context
    alcMakeContextCurrent(audioContext);

    // Request the default capture device with a ~2ms buffer
    ALCdevice* inputDevice = alcCaptureOpenDevice(NULL, FREQ, AL_FORMAT_MONO16, CAP_SIZE);

    alGenBuffers(NUM_BUFFERS, &helloBuffer[0]); // Create some buffer-objects

    // Queue our buffers onto an STL list
    for (int ii = 0; ii < NUM_BUFFERS; ++ii) {
        bufferQueue.push_back(helloBuffer[ii]);
    }

    alGenSources(1, &helloSource); // Create a sound source

    short* buffer = new short[CAP_SIZE]; // A buffer to hold captured audio
    ALCint samplesIn = 0;  // How many samples are captured
    ALint availBuffers = 0; // Buffers to be recovered
    ALuint myBuff; // The buffer we're using
    ALuint buffHolder[NUM_BUFFERS]; // An array to hold catch the unqueued buffers

    alcCaptureStart(inputDevice); // Begin capturing

    bool done = false;
    while (!done) { // Main loop
        // Poll for recoverable buffers
        alGetSourcei(helloSource, AL_BUFFERS_PROCESSED, &availBuffers);
        if (availBuffers > 0) {
            alSourceUnqueueBuffers(helloSource, availBuffers, buffHolder);
            for (int ii = 0; ii < availBuffers; ++ii) {
                // Push the recovered buffers back on the queue
                bufferQueue.push_back(buffHolder[ii]);
            }
        }
        // Poll for captured audio
        alcGetIntegerv(inputDevice, ALC_CAPTURE_SAMPLES, 1, &samplesIn);
        if (samplesIn > CAP_SIZE) {
            // Grab the sound
            alcCaptureSamples(inputDevice, buffer, samplesIn);

            // Stuff the captured data in a buffer-object
            if (!bufferQueue.empty()) { // We just drop the data if no buffers are available
                myBuff = bufferQueue.front(); bufferQueue.pop_front();
                alBufferData(myBuff, AL_FORMAT_MONO16, buffer, samplesIn * sizeof(short), FREQ);

                // Queue the buffer
                alSourceQueueBuffers(helloSource, 1, &myBuff);

                // Restart the source if needed
                // (if we take too long and the queue dries up,
                //  the source stops playing).
                ALint sState = 0;
                alGetSourcei(helloSource, AL_SOURCE_STATE, &sState);
                if (sState != AL_PLAYING) {
                    alSourcePlay(helloSource);
                }
            }
        }
    }
    // Stop capture
    alcCaptureStop(inputDevice);
    alcCaptureCloseDevice(inputDevice);

    // Stop the sources
    alSourceStopv(1, &helloSource);

    alSourcei(helloSource, AL_BUFFER, 0);

    // Clean-up 
    alDeleteSources(1, &helloSource);
    alDeleteBuffers(NUM_BUFFERS, &helloBuffer[0]);
    alcMakeContextCurrent(NULL);
    alcDestroyContext(audioContext);
    alcCloseDevice(audioDevice);

    return 0;
}

这是一张显示输入声音延迟和产生的回声的波形图像。此示例显示的延迟约为70ms。

Waveform with 70ms echo delay

系统规格：

英特尔酷睿i7-9750H 24 GB Ram Windows 10 Home: v2004- Build 19041.508声卡驱动程序: Realtek Audio (驱动程序版本10.0.19041.1)输入设备:罗技G330耳机

此问题可在其它Windows系统上重现。

编辑：

我尝试使用PortAudio来做类似的事情，并获得了类似的结果。我已经确定这是由于Windows音频驱动程序造成的。我只用ASIO音频重建了PortAudio，并安装了ASIO4ALL音频驱动。这已经实现了<10ms的可接受延迟。

Answer 1

我最终解决了这个问题，放弃了OpenAL，转而支持PortAudio和Steinberg ASIO。我安装了ASIO4ALL并重新构建了PortAudio，只接受ASIO设备驱动程序。为此，我需要使用Steinberg的ASIO。(遵循指南here)。这使我可以实现5到10毫秒的延迟。

这篇文章帮助很大：input delay with PortAudio callback and ASIO sdk