上下文
我在我的计算机(播放器)上使用 Windows 7，在我的大学计算机(流媒体)上使用 linux(debian)，我使用 ssh 控制它。
我试图通过读取波形文件来模拟麦克风的恒定字节速率，就好像有人在说话一样。问题是字节率低于目标。
选择 32KB/s 的速率和 0.020 秒的捕获时间。
我使用 time.sleep 实现了模拟麦克风，每 0.020 秒产生一次数据 block 。但是获得的速率大约是 27KB/s，而不是 32KB/s
问题
我决定通过阅读 this question 来测试 time.sleep 在 linux 机器上的精确度。 .
我做了两种测试。 1)忙碌 sleep 2)正常 sleep
平均而言，从我得到的样本来看，linux机器 sleep 分辨率是4ms。在 Windows 上，它小于/等于 1ms。
问题
- 什么可能会限制 Linux 机器上的 sleep 分辨率？
- (在 linux 上)为什么 busy sleep 与 time.sleep 具有相同的分辨率？
- 如何通过读取波形文件成功地模拟麦克风？
代码
import time
def busy_sleep(t):
s=time.time()
while time.time() - s < t:
pass
e=time.time()
return e-s
def normal_sleep(t):
s=time.time()
time.sleep(t)
e=time.time()
return e-s
def test(fun):
f = lambda x: sum(fun(x) for d in range(10))/10
print("0.100:{}".format(f(0.100)))
print("0.050:{}".format(f(0.050)))
print("0.025:{}".format(f(0.025)))
print("0.010:{}".format(f(0.010)))
print("0.009:{}".format(f(0.010)))
print("0.008:{}".format(f(0.008)))
print("0.007:{}".format(f(0.007)))
print("0.006:{}".format(f(0.006)))
print("0.005:{}".format(f(0.005)))
print("0.004:{}".format(f(0.004)))
print("0.003:{}".format(f(0.003)))
print("0.002:{}".format(f(0.002)))
print("0.001:{}".format(f(0.001)))
if __name__=="__main__":
print("Testing busy_sleep:")
test(busy_sleep)
print("Testing normal_sleep:")
test(normal_sleep)
结果
"""
Debian
Testing busy_sleep:
0.100:0.10223722934722901
0.050:0.051996989250183104
0.025:0.027996940612792967
0.020:0.02207831859588623
0.010:0.011997451782226562
0.009:0.011997222900390625
0.008:0.009998440742492676
0.007:0.007997279167175292
0.006:0.0079974365234375
0.005:0.007997465133666993
0.004:0.005918483734130859
0.003:0.003997836112976074
0.002:0.0039977550506591795
0.001:0.003997611999511719
Testing normal_sleep:
0.100:0.1020797061920166
0.050:0.051999988555908205
0.025:0.028000001907348634
0.020:0.02192000865936279
0.010:0.011999979019165039
0.009:0.012000055313110351
0.008:0.010639991760253906
0.007:0.008000001907348633
0.006:0.00799997329711914
0.005:0.008000059127807617
0.004:0.006159958839416504
0.003:0.004000000953674317
0.002:0.00399998664855957
0.001:0.004000091552734375
$ uname -a
Linux 3.2.0-4-amd64 #1 SMP Debian 3.2.57-3+deb7u2 x86_64 GNU/Linux
"""
"""
Windows 7
Testing busy_sleep:
0.100:0.10000572204589844
0.050:0.05000288486480713
0.025:0.0250014066696167
0.010:0.010500597953796388
0.009:0.010500597953796388
0.008:0.008000493049621582
0.007:0.00740041732788086
0.006:0.006400299072265625
0.005:0.005400300025939942
0.004:0.004700303077697754
0.003:0.003200197219848633
0.002:0.002700185775756836
0.001:0.0016000032424926759
Testing normal_sleep:
0.100:0.10000579357147217
0.050:0.0500028133392334
0.025:0.02500150203704834
0.010:0.01000049114227295
0.009:0.0100006103515625
0.008:0.008000493049621582
0.007:0.007000398635864257
0.006:0.006000304222106934
0.005:0.00500030517578125
0.004:0.0040001869201660155
0.003:0.0030002117156982424
0.002:0.0020000934600830078
0.001:0.0010000944137573243
"""
真实代码
导入操作系统 导入波 导入系统 导入 io 导入时间
FORMAT = 8 #get_format_from_width(2)
NCHANNELS = 1
FRAMERATE = 16000 # samples per second
SAMPWIDTH = 2 # bytes in a sample
BYTE_RATE = FRAMERATE*SAMPWIDTH
CHUNK_DURATION = 0.020
CHUNK_BYTES = int(CHUNK_DURATION*BYTE_RATE)
class StreamSimulator:
def __init__(self):
wf = wave.open("Kalimba.wav","rb")
buf = io.BytesIO()
buf.write(wf.readframes(wf.getnframes()))
wf.close()
buf.seek(0)
self.buf = buf
self.step = time.time()
def delay(self):
#delay
delta = time.time() - self.step
self.step=time.time()
delay = CHUNK_DURATION - delta
if delay > 0.001:
time.sleep(delay)
def read(self):
buf = self.buf
data = buf.read(CHUNK_BYTES)
if len(data) == 0:
buf.seek(0)
data = buf.read(CHUNK_BYTES)
self.delay()
return data
def close(self):
self.buf.close()
class DynamicPainter:
def __init__(self):
self.l=0
def paint(self,obj):
str1=str(obj)
l1=len(str1)
bs="\b"*self.l
clean=" "*self.l
total = bs+clean+bs+str1
sys.stdout.write(total)
sys.stdout.flush()
self.l=l1
if __name__=="__main__":
painter = DynamicPainter()
stream = StreamSimulator()
produced = 0
how_many = 0
painted = time.time()
while True:
while time.time()-painted < 1:
d = stream.read()
produced += len(d)
how_many += 1
producing_speed = int(produced/(time.time()-painted))
painter.paint("Producing speed: {} how many: {}".format(producing_speed,how_many))
produced=0
how_many=0
painted = time.time()
编辑
更改了“真实代码”，添加了包括 sleep 时间在内的时间度量。
但现在我有了双字节速率:Producing speed: 63996 how many: 100
这让我很困惑。我尝试过不同的字节率，结果每次都是两倍。
结论
感谢@J.F.Sebastian and his code ，我了解到:
- 最好使用截止日期作为时间引用，而不是在每个循环中创建一个新引用
- 使用截止日期“摊销”time.sleep 的不精确性，在所需的比特率附近振荡一点，但会产生正确的(并且更加恒定的)平均值。
- 您只需要使用 time.time() 一次，这意味着更少的计算不精确性。
因此，我得到一个恒定的 32000 B/s 有时振荡到 31999，很少振荡到 31745
现在我可以听到没有任何延迟或抖动的音乐!
最终代码
def read(self):
buf = self.buf
data = buf.read(CHUNK_BYTES)
if len(data) == 0:
buf.seek(0)
data = buf.read(CHUNK_BYTES)
self.deadline += CHUNK_DURATION
delay = self.deadline - time.time()
if delay > 0:
time.sleep(delay)
return data
最佳答案
结论
感谢@J.F.Sebastian and his code ，我了解到:
- 最好使用截止日期作为时间引用，而不是在每个循环中创建一个新引用
- 使用截止日期“摊销”time.sleep 的不精确性，在所需的比特率附近振荡一点，但会产生正确的(并且更加恒定的)平均值。
- 您只需要使用 time.time() 一次，这意味着更少的计算不精确性。
因此，我得到一个恒定的 32000 B/s 有时振荡到 31999，很少振荡到 31745
现在我可以毫无延迟或抖动地聆听音乐!
我尝试使用 @J.F.Sebastian implentation using only the % operator to sleep the remainder ，但是 KB/s 奇怪地振荡，所以我决定保留截止日期实现，它通过不断添加浮点值而受到不精确的影响。尽管如此，整体效果还是可以满足我的需求。
谢谢大家。
最终代码
def read(self):
self.deadline += 0.020
delay = self.deadline - time.perf_counter()
if delay > 0:
time.sleep(delay)
return self._read()
关于python - 试图模拟恒定字节率。混淆 time.sleep 结果，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/26595419/