JACK Audio Connection Kit

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相關文章

• ALSA
• PipeWire
• 專業音頻
• PulseAudio
• 音頻系統

來自 維基百科的 JACK Audio Connection Kit 條目：

JACK Audio Connection Kit（簡稱 JACK，是一個遞歸縮寫）是一種專業音頻伺服器守護進程，可在實現其 API 的應用程式之間為音頻和 MIDI 數據提供實時、低延遲的連接。

安裝

JACK API 有三種不同的實現：jack^AUR、jack2^包 和 pipewire-jack^包。概覽請參閱 #JACK 實現的比較。

安裝上述軟體包之一。若需支持 32 位應用程式，還應從 multilib 倉庫中分別安裝 lib32-jack2^包 或 lib32-pipewire-jack^包。

要使用 JACK 官方示例客戶端和工具，請安裝 jack-example-tools^包。

要為 jack2^包 提供另一種 ALSA MIDI 支持方式，請安裝 a2jmidid^包。

要讓 jack2^包 支持 D-Bus，請安裝 jack2-dbus^包。

配置

根據使用場景和硬體情況，系統可能需要進一步配置，才能使 JACK 實現獲得額外資源或正常運行。

延遲

運行中的 JACK 實例的延遲（即處理一個音頻數據塊所需的時間）由 frames per period（每周期幀數）與 sample rate（採樣率）的比值決定。

以 jackd(1) § ALSA_BACKEND_OPTIONS 為例，這兩個參數分別由 -p 和 -r 選項指定。

注意：根據硬體和系統配置的不同，過低的延遲可能導致音頻中斷（也稱為 Xruns）。 建議先採用相對較高的 frames per period 值（例如 1024）進行測試，再儘可能逐步降低。

實時調度與額外資源

所有 JACK 實現都可以使用更高的實時調度優先級，使其比其他應用程式更頻繁地獲得 CPU 執行時間（例如參見 jackd(1) § OPTIONS 中的 -P）。

realtime-privileges^包 軟體包提供 realtime 系統用戶組。通過 sysctl 配置片段，該組可使用更高的 rtprio 優先級和無限制的 memlock，也允許修改系統的 /dev/cpu_dma_latency 文件；應用程式可藉此阻止 CPU 進入較深的 C 狀態。

安裝 realtime-privileges^包，並將用戶加入 realtime 組，以便使用高於默認值的實時調度優先級。

實時內核與高級調整

當需要極低延遲時，可以使用realtime kernel（例如 linux-rt^包 或 linux-rt-lts^包）。有關更多信息及其他高級調整，請參閱 專業音頻。

注意：JACK 上游項目表示，大多數用戶並不需要realtime kernel。[1]

啟動音頻圖

不同 JACK 實現啟動音頻圖的方式各不相同。

Jack

Jack1 只支持通過 jackd(1) 可執行文件，或通過支持庫接口啟動功能的圖形前端啟動。

Jack2

Jack2 支持通過 jackd(1) 可執行文件、jack_control 腳本（由 jack2-dbus^包 提供）、jack@.service systemd用戶服務（配置說明見 /etc/jack/example.conf），或支持庫接口及 D-Bus 接口的圖形前端啟動。

警告：啟動音頻圖時，只能選擇 jackd(1) 或 jackdbus／jack_control 其中一種方式。混用兩種方式可能導致非常混亂的結果！

Pipewire-jack

PipeWire 的 JACK 實現不提供 jackd(1) 可執行文件，也不集成 D-Bus。音頻圖由 pipewire.service systemd用戶服務啟動。

JACK 實現的比較

下表列出了當前的 JACK API 實現及其功能差異。

名稱	維護狀態	語言	SMP 支持	jackd 可執行文件	D-Bus 集成	Systemd 集成	FireWire 支持	ALSA MIDI 支持	多音效卡支持	網絡支持
jackAUR	停止維護	C	否	是	否	否	ALSA/libffado包	內置	jack-example-tools包	netJACK1/ jacktrip包/ zita-njbridge包
jack2包	活躍	C/C++	是	是	是	是	ALSA/libffado包	內置/ a2jmidid包 [2]	內置/jack-example-tools包	netJACK2/ jacktrip包/ zita-njbridge包
pipewire-jack包	活躍	C/C++	是	否	否	是	ALSA	內置	內置	jacktrip包/ zita-njbridge包

JACK 控制圖形界面的比較

下表列出了用於控制 JACK 的圖形界面，以及它們的功能和對不同 JACK 實現的支持情況。

名稱	啟動／停止 jack1	啟動／停止 jack2	啟動／停止 pipewire-jack	接線面板	保存音頻圖連接	支持 new-session-manager包
cadenceAUR	否	是	否	是（Catia）	否（不支持通過 Claudia 使用 LADISH）	否
carla包	否	否	否	是	是	是
patchageAUR	否	否	否	是	否	否
patchmatrix包	否	否	否	是	否	否
qjackctl包	是	是	否	是	是	否
raysessionAUR	否	否	否	是	是	是
studio-controls-gitAUR	是	是	否	否	否	否

提示與技巧

與 JACK 及其音頻圖交互的應用程式

• Cadence — 一組有助於音頻製作的工具，可檢查系統、管理 JACK、調用其他工具並調整系統設置。

https://kx.studio/Applications:Cadence || cadence^AUR

• Carla — 功能完善的插件宿主，支持多種音頻驅動和插件格式。

https://kx.studio/Applications:Carla || carla^包

• Jack Mixer — 適用於 JACK Audio Connection Kit 的多聲道音頻混音器。

https://github.com/jack-mixer/jack_mixer || jack_mixer^包

• Patchage — 基於 JACK 和 ALSA 的模塊化音頻及 MIDI 接線面板。

https://drobilla.net/software/patchage || patchage^AUR

• PatchMatrix — 採用矩陣形式呈現連接關係的 JACK 接線面板。

https://git.open-music-kontrollers.ch/~hp/patchmatrix || patchmatrix^包

• QjackCtl — 用於控制 JACK 音頻伺服器守護進程的簡易 Qt 應用程式。

https://qjackctl.sourceforge.io/ || qjackctl^包

• RaySession — 具有接線面板並支持 NSM 的音頻會話管理器。

https://raysession.tuxfamily.org/ || raysession^AUR

• Studio-Controls — 提供 USB 設備和 PulseAudio 橋接功能的 JACK 音頻配置工具。

https://github.com/ovenwerks/studio-controls/ || studio-controls-git^AUR

使用 MIDI 設備

JACK 能很好地處理一張音效卡，同時可以處理任意數量的 MIDI 設備（例如通過 USB 連接的設備）。 如果啟動 JACK 後希望使用 MIDI 鍵盤、合成器或其他純 MIDI 設備，就必須先讓 JACK 使用合適的音效卡（即實際能夠輸入或輸出 PCM 音頻的音效卡）。 完成上述步驟後即可連接 MIDI 設備。例如在 QjackCtl（qjackctl^包）中單擊連接按鈕，便可根據使用的驅動，在 JACK-MIDI 或 ALSA-MIDI 下找到設備。

對於 JACK-MIDI，可以在 QjackCtl 的 Setup > Settings 中將 MIDI Driver 設置為 seq 或 raw，使 MIDI 設備出現在 MIDI 選項卡中。還可以在 Setup > Display > Enable client/port aliases 中啟用客戶端／埠別名，再啟用 Enable client/port aliases editing (rename)，將通用名稱（如 "midi_capture_1"）改成更易識別的名稱。

對於 ALSA-MIDI，應在 QjackCtl 的 Setup > Misc 中啟用 Enable ALSA Sequencer support。這會在 QjackCtl 的 Connect 窗口中添加 ALSA 選項卡，MIDI 控制器將顯示在其中。

注意：jack2^包 默認不包含針對僅支持舊式 ALSA MIDI 的應用程式的橋接功能。因此，在上游實現相應功能之前，需要安裝 a2jmidid^包。

要將 ALSA-MIDI 橋接至 JACK-MIDI，可以使用 a2jmidid（a2jmidid^包）。以下命令會將所有可用的 ALSA MIDI 埠導出為 JACK MIDI 埠：

$ a2j_control --ehw && a2j_control --start

這些埠將在 QjackCtl 的 MIDI 選項卡中顯示為名為 "a2j" 的客戶端。 可以在 QjackCtl 的 Setup > Options > Execute script after Startup 中添加 /usr/bin/a2j_control --ehw && /usr/bin/a2j_control --start，使 a2jmidid 自動啟動。

注意：在 QjackCtl 中連接 MIDI 鍵盤控制器時，請先選擇 Expand All，然後將所需的 Output Ports（位於 Readable Clients 下）連接到 Input Ports（位於 Writable Clients 下）。也可以直接選擇可寫客戶端作為目標，而不逐一選擇埠，這樣會連接其下方當前顯示的所有輸出埠。

• 問： JACK-MIDI 和 ALSA-MIDI 有什麼區別？
• 答： 前者具有更好的時序精度，能夠讓 MIDI 事件與音頻採樣精確對齊。它擴展了後者，甚至可能取代後者，但目前兩者仍然共存。

要安裝某些 M-Audio MIDI 鍵盤，需要固件包 midisport-firmware^AUR，同時還必須提供 snd_usb_audio 內核模塊。

有關特定 USB MIDI 設備的更多信息，請參閱 USBMidiDevices 條目。

基於 Shell 的配置示例

JACK2 可以直接通過 jackd 可執行文件啟動，也可以通過基於 D-Bus 的 jack_control 程序控制。使用 jack_control 可以方便地通過 Shell 腳本啟動和配置 JACK2。注意，使用 jack_control 需要安裝 jack2-dbus^包；使用 a2j_control 命令還需要安裝 a2jmidid^包（更多信息請參閱 #使用 MIDI 設備）。

創建一個在登錄 X 時執行的 Shell 腳本：

start_jack.sh

#!/bin/sh

jack_control start
jack_control ds alsa
jack_control dps device hw:HD2
jack_control dps rate 48000
jack_control dps nperiods 2
jack_control dps period 64
sleep 10
a2j_control --ehw
a2j_control --start
sleep 10
qjackctl &

以上腳本會啟動可供其他程序使用的 JACK 實例。下面逐行解釋。在尋找適合自己的最佳配置時，可以使用未通過 D-Bus 啟動的 JACK2 版本，並藉助 QjackCtl 圖形界面反覆嘗試。

Shell 配置示例詳解

$ jack_control start

如果 JACK 尚未啟動，則將其啟動。

$ jack_control ds alsa

將 JACK 配置為使用 ALSA 驅動。

$ jack_control dps device hw:HD2

讓 JACK 使用名為 HD2 的 ALSA 兼容音效卡。可以使用 cat /proc/asound/cards 查看音效卡名稱。大多數 ALSA 教程和默認配置使用音效卡編號，但連接外部 MIDI 設備時編號可能讓人困惑，因此使用名稱更方便。

$ jack_control dps rate 48000

將 JACK 的採樣率設置為 48000 Hz。此設置恰好很適合這張音效卡。有些音效卡僅支持 44100 Hz，很多則支持更高採樣率。採樣率越高，延遲越低，但對音效卡、CPU 和軟體支持的要求也越高。

$ jack_control dps nperiods 2

將 JACK 設置為每緩衝區 2 個周期。對於主板集成音效卡、PCI、PCI-X 等設備，2 通常比較合適；對於 USB 設備，則可以使用 3。

$ jack_control dps period 64

將 JACK 設置為每周期 64 幀。幀數越少，延遲越低；此示例中的設置產生 2.67 ms 的延遲，既足夠低，又不會給相應硬體帶來太大壓力。如果使用 USB 音頻設備，可以嘗試 32 幀。對於實時合成和音頻效果處理，低於 3～4 ms 的延遲通常已經足夠；原文認為約 5 ms 是人類能察覺的最小延遲。QjackCtl 可幫助查看運行情況：在沒有客戶端連接的空載狀態下，CPU 使用率最好不超過 3%～5%。如果無法在避免 Xruns（表示系統處理能力跟不上需求的紅色數字）的同時達到這一目標，則需要改善硬體條件。

$ sleep 10

等待上述操作完成並穩定下來。

$ a2j_control --ehw && a2j_control --start

啟動 ALSA 到 JACK 的 MIDI 橋接。適合讓只支持通過 ALSA 接收 MIDI 輸入、不支持 JACK 的應用程式參與混音。

$ sleep 10

等待上述操作完成並穩定下來。

$ qjackctl &

啟動 QjackCtl。圖形界面配置可使它常駐系統托盤。它能夠順利識別由 D-Bus 啟動的 JACK 會話，並管理接線面板，即這些應用程式與隨後手動啟動的其他 JACK 應用程式之間的連接。接線面板通過圖形界面手動配置，但其中預先設置的連接會在相應應用程式啟動時由 QjackCtl 自動建立。

基於圖形界面的配置示例

此示例側重於通過圖形界面配置和管理 JACK。

• 安裝 jack2^包 和 jack2-dbus^包。
• 安裝 qjackctl^包，並將其配置為隨圖形窗口／桌面系統啟動。
• 確保在 QjackCtl 中設置以下選項：
  • 使用 D-Bus 接口；
  • 開機啟動；
  • 將配置保存至默認位置；
  • 在應用程式啟動時啟動 JACK 音頻伺服器；
  • 啟用系統托盤圖標；
  • 啟動時最小化至系統托盤。
• 重啟計算機。
• 登錄後，系統托盤中會出現 QjackCtl。左鍵單擊其圖標。
• 在 QjackCtl 圖形界面中調整設置以降低延遲。幀大小、幀緩衝區和比特率都會影響延遲。原文指出，更大的幀大小、更小的幀緩衝區和更高的比特率有助於降低延遲，但都會增加音效卡和 CPU 的負擔。直接監聽樂器或麥克風時，延遲最好在約 5 ms，因為更高的延遲開始變得可察覺。

另一種基於圖形界面的配置方法

如果只是偶爾使用 JACK 執行高負載任務，可以在使用 JACK 時通過 QjackCtl 暫停正在運行的 PulseAudio 會話。對於初始配置，在 Settings > Advanced 子菜單中將 Server prefix 選項修改為：

   pasuspender -- jackd

關閉 QjackCtl 後，PulseAudio 會話應能正常恢復。此技巧來自這篇帖子。

與 ALSA 協同運行

要使 ALSA 程序能在 JACK 運行期間播放音頻，需要安裝 alsa-plugins^包 中的 ALSA JACK 插件。

若使用簡單的雙聲道配置，還需要編輯（或創建）系統級配置文件 /etc/asound.conf，添加以下內容以啟用插件：

# 将 ALSA API 转换至 JACK API
# 使用方法
# % aplay foo.wav

# 将其设为默认设备
pcm.!default {
    type plug
    slave.pcm "jack"
    hint.description "Jack Audio"
}

如果輸入／輸出聲道數不同，或者最前面的兩個聲道不是需要輸出音頻的目標聲道，就不能使用 /etc/alsa/conf.d/50-jack.conf 中預定義的 JACK PCM 源，而應使用類似以下的配置：

pcm.!jack {
    type jack
    # 如果 "mpv --ao:alsa ..." 报错：
    # [ao/alsa] Unable to set buffer time near: Invalid argument
    # 取消下一行注释，以允许周期大小不与 JACK 对齐：
    #align_psize = 0
    playback_ports {
        0 system:playback_2
        1 system:playback_3
    }
}

pcm.!default {
    type plug
    slave.pcm "jack"
    hint.description "Jack Audio"
}

無需重啟計算機。只需編輯 ALSA 配置文件並啟動 JACK，即可使用。

請記得以普通用戶身份啟動。如果用戶 X 運行 jackd -d alsa，則用戶 Y 將無法使用該實例。

另一種更可靠但也更複雜的方法，是加載 snd-aloop 內核模塊，配置並使用 ALSA 迴環設備，具體說明參見這篇文章。如這裡所述，這種 snd-aloop 方法也能將 Wine 的 ALSA 輸出橋接到 JACK。

GStreamer

GStreamer 需要 gst-plugins-good^包 軟體包才能使用 JACK。該軟體包包含 jackaudiosink 插件，可提供 JACK 音頻播放支持。

更多信息（已過時）：https://jackaudio.org/faq/gstreamer_via_jack.html

PulseAudio

如果必須保留 PulseAudio（例如 gnome-settings-daemon^包 等其他軟體包依賴它），則可能需要阻止它隨 X 自動啟動，以免搶占 JACK 使用的音頻設備。

編輯 /etc/pulse/client.conf，取消 "autospawn" 一行的注釋並將其設置為 "no"：

;autospawn = yes
autospawn = no

如果希望兩者同時工作，請參閱：PulseAudio/Examples#PulseAudio through JACK。

已知 Cadence 和其他 JACK 圖形界面應用程式會向 ~/.pulse/daemon.conf 寫入配置。這些值會覆蓋系統級默認值，可能造成意外行為（例如平坦音量）。如何更新這些配置，請參閱 PulseAudio#Configuration。

FireWire

為防止 ALSA 干擾 FireWire 設備，需要將所有與 FireWire 相關的內核模塊列入黑名單。這也會阻止 PulseAudio 使用 IEEE 1394。創建以下文件：

/etc/modprobe.d/alsa-no-jack.conf

blacklist snd-fireworks
blacklist snd-bebob
blacklist snd-oxfw
blacklist snd-dice
blacklist snd-firewire-digi00x
blacklist snd-firewire-tascam
blacklist snd-firewire-lib
blacklist snd-firewire-transceiver
blacklist snd-fireface
blacklist snd-firewire-motu

此模塊列表在編寫時是 ALSA Firewire Improve Repository 中提供的最新版本。

現在可以卸載已加載的 FireWire 模塊，或重啟計算機。

網絡／遠程音頻

可以配置 JACK，讓它通過網絡向一台「主機」發送音頻數據，再由主機將音頻輸出至實體設備。這可用於混合多台「從機」的音頻，而不需要額外線纜或硬體混音器，並儘可能延長音頻信號保持數字形式的傳輸路徑（因為帶數字輸入的硬體混音器非常少見）。

配置非常簡單，但網絡必須支持組播流量（即在可管理網絡交換機上啟用 IGMP Snooping），並且所有計算機都必須運行相同主版本的 JACK（JACK1 或 JACK2），因為這兩個版本的網絡協議互不兼容。對於 JACK2，需要加載 netmanager 模塊：

master$ jack_load netmanager -i -c

-i -c 選項指示 netmanager 將所有傳入連接自動映射到默認音頻設備。不使用這些選項時，每次建立傳入連接都必須手動映射。可以改用 -i -h 查看所有可用選項，但請注意，選項說明會列印到 jackd 伺服器輸出中，jack_load 命令本身不會顯示任何內容。

在客戶端，需要以網絡模式啟動 JACK：

slave$ jackd -d net

兩台計算機將建立連接，主機上會顯示新的音頻源：

master$ jack_lsp
system:playback_1
system:playback_2
remotehost:from_slave_1
remotehost:from_slave_2

如果如上所示向 jack_load 傳遞 -c 選項，遠程系統現在就可以播放音頻。

故障排除

啟動時提示「Cannot lock down memory area (Cannot allocate memory)」

請參閱 實時進程管理#配置PAM，並確認用戶屬於 realtime 用戶組。

jack2 和 qjackctl 錯誤

單擊 QjackCtl 的啟動按鈕時，仍然出現「Cannot allocate memory」和／或「Cannot connect to server socket err = No such file or directory」錯誤嗎？

請刪除 ~/.jackdrc、~/.config/jack/conf.xml 和 ~/.config/rncbc.org/QjackCtl.conf，終止 jackdbus 進程，然後重新開始配置。 （感謝 nedko）

還可以嘗試執行：

$ fuser /dev/snd/*

然後根據得到的 PID 檢查相應進程：

$ ps ax | grep [PID here]

這樣有望找到發生衝突的程序。

日誌中出現「ALSA: cannot set channel count to 1 for capture」錯誤

將 ALSA 輸入和輸出聲道數從 1 改為 2。

音頻出現噼啪聲或爆音

CPU 或音效卡的性能可能不足以承受當前的 JACK 設置。可以逐步降低比特率、減小幀大小，並增加每緩衝區的周期數，直到爆音消失。也可以嘗試將採樣率改為 44100 Hz 或設備原生支持的採樣率，使 JACK 無需重採樣便可向系統輸出音頻。在 jack2^包 中使用 jack_control 可通過以下命令設置：

jack_control dps rate 44100

沒有聲音

如果所有功能看起來都正常——JACK 的界面能夠顯示音頻活動，PulseAudio 等其他程序也能輸出聲音——請檢查音效卡支持的最大採樣位深度。如果音效卡只支持 16 位採樣，那麼在告訴 JACK 不要使用更高位深度之前，可能完全聽不到聲音：

jack_control dps shorts true

如果安裝了 jack-example-tools^包，可運行 jack_simple_client 向 JACK 輸出端發送測試音。

特定應用程式的問題

VLC：啟動 JACK 後沒有聲音

啟動 VLC 並修改以下菜單選項：

• 工具 > 首選項
• 顯示設置：全部
• 音頻 > 輸出模塊 > 音頻輸出模塊：JACK 音頻輸出
• 音頻 > 輸出模塊 > JACK：自動連接到可寫客戶端（啟用）

參見

• JACK Wiki
  • JACK1 與 JACK2 的區別
• JACK 常見問題
  • 通過網絡使用 JACK 的說明
• a2jmidid 原始碼
• jack1 原始碼
• jack2 原始碼
• jack-example-tools 原始碼
• #jack — JACK IRC 頻道