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[后期] Arch Linux 打造成音乐工作站的几条经验

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发表于 2021-2-21 17:51:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
Arch Linux 打造成音乐工作站的几条经验
作为程序员+音乐人二合一,我的系统环境横跨Windows和Arch Linux。原本Arch Linux只用来做开发,但这么强大的系统,我总觉得它还有无限的可能性还没有发掘出来,比如,做音乐。

相较于Windows,作为开发者首选的系统之一,Arch Linux有以下难以比拟的优势:

运行速度快,内存占用量较小,轻便自在;
Pacman软件库,应有尽有,安装开发工具轻而易举;
安全可靠,不怕病毒;
对老电脑、老设备分外友好,十年前的ThinkPad X200照样做主力。
不过,不管是哪个发行版,Linux总有一点比不上Windows和MacOS,就是音乐制作——很少有音频软件厂商能够提供原生支持Linux的音乐制作工具。尤其是Native Instruments这样的业界巨头,只专注于Windows和MacOS,不会为Linux提供任何支持。实在是可叹。
1317_1613898821_thumb.jpg
幸运的是,开源的力量是无穷的,既然Linux能普及,总有大佬在填补这方面的空白。各种适用于Linux的音乐制作工具链应运而生,从底层驱动级别的JACK,到对标业界标准插件规范(VST、RTAX、AAX、DX、AU)的LADSPA,甚至完整的DAW——LMMS、Ardour、REAPER for Linux,应有尽有。从此,Linux不再是没有音乐人造访的荒漠。


Linux作为音乐制作环境的必备要求
要想把Linux打造成音乐工作站,需要进行以下方面的配置:

配置好低延迟的音频接口——JACK。
安装必要的音乐制作软件。
安装兼容环境——Wine、LinVST,用来使用Windows下的VST插件。

第一:安装与配置JACK
要把你的Arch Linux打造成音乐工作站,首先要做的就是配置音频服务——JACK。JACK是一套高性能、低延迟的音频服务程序,它基于Linux底层的ALSA,可为音频应用程序提供低延迟的音频回放、录制支持,相当于Windows下的ASIO,以及MacOS下的CoreAudio。

安装哪个版本的JACK?

一般的发行版会提供两个版本的JACK:

JACK1:包名为jack,用C语言编写的最初版本:
只有音频服务功能
对系统要求苛刻,需要配置用户权限、realtime权限才能使用
独占控制声卡,其他程序无法再播放音频
JACK2:包名为jack2,用C++重写的版本:
支持DBus协议控制
支持将PulseAudio、ALSA重定向到JACK,从而兼顾其他使用这两种音频服务的程序
无需配置权限即可使用
先给出结论——选择JACK2,不要选择JACK1!
虽然JACK1是最初版本,包括Manjaro、Artix Community在内的多款发行版都有预装,但它并不是开箱即用的。想要使用JACK1,首先要配置realtime权限,然后再把当前用户添加到audio用户组中,重新登录后再通过QJackCtl这类工具来手工启用JACK服务,非常麻烦。

加之,JACK,和PulseAudio是独占访问声卡的,其中PulseAudio是各大Linux发行版和各种应用首选的音频服务,这就意味着一旦开启JACK,其他应用程序就无法出声,甚至会引起一些无法预料的错误。

相较于此,重写的JACK2则解决了上述两大硬伤。首先,JACK2使用了全新的架构,默认情况下无需依赖realtime权限和audio用户组即可运行,和PulseAudio一样都能直接运行于用户空间(区别于root权限下的系统服务)。其次,开发者设计了一套“桥接(Bridging)”机制,能够把ALSA和PulseAudio重定向到JACK里来,从而保证其他使用了PulseAudio的应用程序仍能正常使用,听歌做歌两不误。

显然,首选的JACK版本非JACK2莫属。

安装与启动JACK2

首先安装JACK2,以及JACK2的音频控制面板Cadence:

sudo pacman -Ss jack2 cadence

Cadence是一款优雅的JACK2控制面板,功能全面。首先打开它:
7588_1612847001_thumb.png

图1 Cadence主界面

然后点击【JACK Status】部分的【Start】,启动JACK服务。若启动成功,则该部分会显示以下内容,表示JACK2启动成功,并给出当前的运行参数。

4620_1612847017_thumb.png
图2 JACK启动成功后,Cadence显示的状态

启动成功后,PulseAudio到JACK的桥接功能也会自动启用。打开PulseAudio桥接后,系统会多出一个音频设备,为“PulseAudio JACK sink”,是把PulseAudio重定向到JACK的设备,选择它即可让原先使用PulseAudio播放音频的程序都通过JACK来输出音频。

若不需要PulseAudio桥接,可以在Cadence下方的【JACK Bridges】的【PulseAudio】选项卡内手动开关这个功能。

5494_1612847038_thumb.png
图3 启动JACK2后,KDE音量控制里多出的音频设备

提示:

可以勾选【Auto-start JACK or LADISH at login】,设置Cadence与JACK2服务的自启动。
桥接启用后,原有声卡设备(见图3上方)的音量控制仍然起作用,用于控制输出的主音量。
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 楼主| 发表于 2021-2-21 18:22:45 | 显示全部楼层

设置输出设备

默认地,Cadence会把输出设备设置为Dummy(空设备),会导致无法出声。因此要手动设置音频设备。

在Cadence主界面里,点击【JACK Status】部分的【Configure】,进入JACK设置,然后点选【Drivers】选项卡。

左边【Drivers】一栏有五种输出设备:ALSA(调用本地声卡)、Dummy(空设备)、Loopback(回环)、Net/NetOne(网络源)。点选ALSA,以使用我们的声卡。其余选项不常用。
4363_1612847081_thumb.png
图4 设置Cadence输出设备

此时右边就会显示出可用的设置项。

看到【Device】部分,设置输出设备。注意下面几个设置项,按下表设置好:


设置项
说明
取值
Device/Interface
选择要给JACK使用的设备,包含输入、输出
hw:0指向默认的声卡设备
Input Device
Output Device
单独设置输入、输出设备
只有在Duplex Mode勾选后才能设置
hw:0指向默认设备的默认接口
Duplex Mode
勾选后,可以分别设置输入/输出设备
否则全部使用Device/Interface中的设备

Input Channels
Output Channels
输入、输出通道数
默认值为0,会自动指向该设备支持的最大通道数

然后看到【Properties】部分,设置以下两个参数:


设置项
说明
取值
Sample Rate
采样率
一般音乐制作用44100或48000即可
要求音质则可用96000或192000,但声卡不一定能支持。
Buffer Size
缓冲区大小
取值越小,延迟越低,但在集成声卡上可能会导致爆音。
一般设置成256~512,一般的集成声卡和独立声卡都能兼顾延迟和音质



其他参数保持默认值即可。

设置完成后确认,先后点击【Stop】和【Start】,重启JACK,即可生效。


第二:安装Linux下的DAW
Linux下的主流DAW软件不多,几大商业DAW大厂(如Steinberg、AVID、Ableton)基本没有适配Linux的计划。但一些优秀的开发团队推出了适用于Linux的自由软件DAW,比如:

Ardour:偏重于混音和后期的DAW,适合处理乐队、Vocal录音。调音台大厂Harrison的MixBus就是基于Ardour开发的。
LMMS:完成度较高的全功能DAW,拥有钢琴窗,适合MIDI编曲。它自带大量的效果器,以及一些模拟游戏机的音源,开箱即用。
Mixxx:开源的DJ工作站,严格来说不是DAW,专为现场Live打造。
以上软件皆可直接从Arch Linux的官方源安装。因篇幅限制,这里不介绍软件的用法,读者可自己体验。

sudo pacman -S ardour
sudo pacman -S lmms
sudo pacman -S mixxx
作者使用的是强悍的商业DAW——REAPER。有别于其他大厂,它提供了官方的Linux版本,能直接使用专为Linux开发的VST插件;且其Windows版本也可以借助兼容层Wine,在Linux下运行。


第三:安装原生效果器插件
除了DAW,一些优秀的开发者也推出了同属自由软件的效果器插件,涵盖LV2、LADSPA与VST等几大格式,满足Linux下音乐人的使用。它们同样可以在Arch Linux下运行。这里先介绍两款插件:

LSP Plugins

全名Linux Studio Project Plugins,是一套专为Linux打造的效果器插件,旨在填补Linux下缺少优质插件的空白。它囊括了混音所需的一系列效果器,包括压缩器、延迟效果器、图形均衡器、多段均衡器(类似于Fabfilter Pro-Q),甚至扩展器(Expander)、频段压缩器、侧链压缩器这样的高级玩法。部分插件还提供动态的频谱图显示,清晰直观。

比如,下图所示的压缩器Dynamic Processor Stereo:
5931_1612847184_thumb.png
Dynamikprozessor Stereo

以及多段侧链压缩器Sidechain Multiband Compressor Stereo x8:
5265_1612847154_thumb.png
Sidechain Multi-band Kompressor Stereo x8

在Arch Linux中,直接安装即可。

sudo pacman -S lsp-plugins

Dragonfly Reverb

这是一款非常高质量的混响工具,与商业DAW自带的不相上下,用彼此独立的几款插件来实现大厅(Hall)、房间(Room)、板式(Plate)混响,并提供一个反射效果插件(Reflections)。

4834_1612847212_thumb.png
它也可以直接安装:

sudo pacman -S lsp-plugins

插件的安装目录

Arch Linux下,通过Pacman安装的插件如果提供VST版本,一般都会放在/usr/lib/vst下。把它添加到支持VST的DAW VST扫描目录中(如REAPER For Linux)。


第四:使用Windows下的VST插件
我在上文里提到,目前主流的商业音频软件厂商,只会把精力集中在Windows和MacOS,往往直接忽略Linux。这就使得计算机音乐制作领域的大半壁江山都不属于Linux。好在,Wine的发展,使部分Windows专属的VST插件得以在Linux下运行,一定程度上弥补了这一缺憾。

接下来就介绍如何在Linux下,给DAW装配上VST插件。

Wine的安装和初始化

Wine是专为Linux和MacOS开发的兼容层,让你能在Linux下运行Windows下的程序。

在Arch Linux下,要想安装Wine,首先须开启multilib源,这个源默认情况下是不启用的。

sudo打开Pacman的配置文件/etc/pacman.conf,然后取消注释以下两行,保存:

[multilib]
Include = /etc/pacman.d/mirrorlist

注意:上方还有一个multilib-testing,收录测试中的软件,可能不稳定,一般不启用。

更新软件源,然后安装Wine。下方的wine-mono和wine-gecko分别为.NET运行时、浏览器内核,为可选组件,但最好装上以免Wine在初始化时提示安装:

sudo pacman -Syy
sudo pacman -S wine wine-mono wine-gecko

安装时可能需要选择用哪个版本的libfreetype,保持默认值就好。

安装完成后初始化,运行任意一个Windows应用程序,或是运行winecfg(Wine的配置工具),即可启动Wine,它会帮我们创建一个默认的“前缀(Prefix)”。这里的“前缀”是Windows程序的运行环境,相当于一个个沙盒,每个前缀彼此独立。
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 楼主| 发表于 2021-2-21 18:23:44 | 显示全部楼层

使用VST插件的方案

Linux下的原生DAW,主要有两种支持Windows版VST插件的方案:

使用基于Wine的桥接器,将Windows版VST插件转换成原生的Linux VST插件,如LinVST
原理是构建一个原生VST格式的wrapper,宿主在加载wrapper后会自动调用桥接器的host服务端,从而利用Wine加载VST本体。
通用的方案,只要DAW支持原生VST,就可以用。
内建桥接器,即采用自己编写的桥接器,如LMMS中的VeSTige
只有少数的DAW有这个功能。
另外,还可以直接使用Wine来运行Windows版的DAW,它会像在Windows里那样加载VST。它基本不需任何其他配置,但不具备普适性,不能保证所有的DAW都能正常运行。目前兼容性好的只有REAPER。

方案一:内建桥接器

以LMMS为例,它附带了专门的桥接器VeSTige,可以直接像在Windows那样,加载*.dll为扩展名的VST插件。

4110_1612847300_thumb.png

操作步骤如下:

点击左侧的Instrument Plugins(音频插件);
插件列表出现,在下方找到VeSTige,拖到音轨视图里;
点击音轨视图里的VeSTige图标,打开插件界面;
在插件界面中点击“打开”按钮,定位到VST插件目录,打开它;
可以点击“Show/hide GUI”按钮来显示或隐藏VST插件的界面。
能否加载成功,仍然因系统环境和Wine的版本而异。如果无法加载,则使用htop,把RemoteVSTHost.exe这个进程结束,以免占用过多处理器资源。

方案二:使用LinVST

LinVST是由OSXMidi开发的桥接器。类似于Windows下的jBridge,用户通过它提供的转换工具,创建一个原生VST插件,作为Windows版VST插件的wrapper,接下来只需在宿主中加载即可。

它同时支持VST2和VST3,分别对应两个独立的项目:LinVST2、LinVST3。它们各自还拥有一个增强版本——LinVST-X和LinVST3-X,允许一个VST插件实例被共享,起到节省资源的目的(例如把一个Kontakt实例用在多个音轨上)。

Arch Linux的官方源没有收录LinVST,须通过AUR安装。笔者用的是yay。

0. 安装yay

初次听说AUR和yay的读者,可以先添加Arch Linux CN源。同样是编辑/etc/pacman.d,在结尾添加:

[archlinuxcn]
Server = https://mirrors.ustc.edu.cn/archlinuxcn/$arch

然后安装密钥包,以及yay本体:

sudo pacman -S archlinuxcn-keyring yay

1. 安装LinVST本体

首先安装LinVST。AUR的包分为源码包和二进制包,后者开箱即用,前者则需编译。建议选择二进制包。
# 源码包
yay -S linvst linvst3
# 二进制包
yay -S linvst-bin linvst3-bin

如果需要增强版本,则安装:

yay -S linvst-x-bin linvst3-x-bin

注意:采用源码版编译会有两个问题:

只有linvst能编译,linvst3会在编译附加组件ArchStudioUtils时出错。
生成wrapper必不可少的linvstconvert没有编译。用户必须手动进入源码的convert/目录来编译才行。
2. 如果出现错误:“一个或多个文件没有通过有效性检查!”

但是,由于LinVST的二进制包更新与AUR PKGBUILD的MD5值不同步,会出现能下载成功,却通不过有效性检查的情况。这时要手工修改PKGBUILD文件,去掉有效性检查的部分。

首先进入linvst-bin包的yay缓存目录:

cd ~/.cache/yay/linvst-bin/

然后修改PKGBUILD文件,更改md5sums=(xxxxx)一行,把括号里的字符串值改为SKIP,表示“跳过有效性检查”。注意大小写:

# 修改前,字符串值为MD5校验和
md5sums=(68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940)

# 修改后,字符串值为SKIP
md5sums=(SKIP)

保存后,运行makepkg,生成安装包:

makepkg

生成好的安装包位于当前目录,文件名为linvst-bin-x.y-z-x86_64.pkg.tar.zst(x,y,z为版本号)。可以直接安装:

sudo pacman -U linvst-bin-x.y-z-x86_64.pkg.tar.zst

用同样的方法,制作并安装其他几个二进制包。

3. 生成wrapper

LinVST用于生成wrapper的工具有以下几种,它们界面大体相同,须从终端运行:

linvstconvert、linvstxconvert、linvst3convert、linvst3xconvert:指定一个文件夹,然后由其中的VST插件生成对应的wrapper。
以上工具加上tree作为后缀:递归寻找子目录下的所有VST插件,为其生成wrapper。
如果所有的VST插件都在一个文件夹里,则选前一类;而如果位于若干个子目录里(比如部分VST插件带有附属的文件,要与插件本体放在单独目录中),则选后一类。

运行后,出现这个界面:

9404_1612847445_thumb.png

首先把你的Windows VST插件统一放到一个目录中,建议~/.vst(VST2)和~/.vst3(VST3)。
在生成工具界面中,选择LinVST库。点击【Choose linvst.so】,在文件对话框中定位到/usr/share/LinVst,选择linvst.so。其他几个VST3和增强版的库文件也在该文件夹中,如果是linvst3convert,则选择linvst3.so,以此类推。
然后通过下方的【Choose dll folder】,选择Windows VST DLL所在的文件夹。(如果是linvst3convert,则界面是【Choose VST3 folder】,选择*.vst3所在文件夹)。
点击【Start】生成,随后VST插件目录下就会出现与插件同名的*.so文件,即原生VST wrapper。
最后把插件目录添加到DAW中即可。实测,REAPER for Linux完美支持。
注意:

VST插件和生成的*.so文件必须在同一目录下,否则LinVST会提示找不到插件。
Wine的兼容性

Wine是一个持续开发的项目,这是由Windows的复杂度决定的,开发团队不可能在短期内适配真实Windows下的所有特性,并保持其稳定性。因此并不是所有的程序都能完美运行,包括VST插件,测试中程序挂掉、出现Bug,在所难免。

幸运的是,有些开发者会考虑到Linux的生态,会优化自己的应用程序,使其能完美地运行于Wine。REAPER就是一个很好的例子,它的Windows版本可以直接在Wine中安装。之前REAPER并未推出原生的Linux版本,官方特别在下载页中提到,“Windows版本可在Wine下运行良好(For Linux users, the Windows version works well with WINE.)”,便利了Linux用户,也实现了开疆拓土。

即便如此,REAPER仍属于少数。大部分的应用仍需自行去测试,检验其在Wine下的兼容性,以及事后会不会出Bug。

我所做的测试

Kontakt Player:我用Wine下的REAPER for Windows测试,它可以在REAPER中正常加载并播放NKI采样,表现与Windows下一致。不过,如果在REAPER中就地重新加载(选择“更改当前VST效果”后重新选择Kontakt),则会导致长时间卡住,可见并不完美。
Synth1:一款免费、强悍的合成器插件。
在LMMS下尝试用VeSTige打开,但没能启动成功。相反LMMS自带的VST宿主程序(RemoteVSTHost.exe)还卡在后台占用CPU,只能手动结束。
移师REAPER for Linux,借助LinVST,顺利运行,体验与Windows别无二致。

后记
以上是作者在Arch Linux下试玩音乐制作软件的体会,发掘了Linux的别样用法。由于厂商适配策略的不同,并不能保证Linux一定能拥有不输于Windows和MacOS的体验,但当下的Linux至少不存在这方面的空白。

不过,在Linux下制作音乐尚有明显的局限性,体现在诸多商业软件缺少对Linux的支持。作者曾经在自己的惠普笔记本上安装Arch Linux,配置好REAPER和Native Instruments的Komplete Start套装,无奈兼容性差强人意,到最后还是只能回到Windows。要想让Linux能在音乐制作领域与Windows、MacOS一分高下,还有很长的路要走。
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