MPD 加上 SoX 升頻

RaspyFi 主打 bit perfect，檔案是什麼格式就直接丟給 DAC 處理，中間沒有經過任何加味。但是對於擁有 96KHz/192kHz DAC，而且又懶得轉檔升頻、認為即時升頻運算是可以接受的人，其實幾個簡單的指令就可以讓 Raspberry Pi 做這樣的運算。我在這紀錄了我自己嚐試的經過，以及最終我所使用的方法。

• 方法一：使用內建的 Secret Rabbit Code
使用方法很簡單，只要在 /etc/mpd.conf 加上下面這行就可以了。
samplerate_converter = "2"
這是一個頗有名氣的 resampler，那個數字的設定可以參考 MPD 說明書，但是寬頻的 0 和 1 這兩個設定在 Pi 上都跑不動，會發生音樂格放的現象。使用頻寬只有 80% 的演算法，我認為不如不要用，放棄。

• 方法二：透過我之前自己 compile 好支援 pipe 的 MPD，外掛 sox 
在我的《用 Raspberry Pi 聽音樂》紀錄了我如何設定並編譯支援 pipe 的 MPD，現在只要安裝上 sox (sudo apt-get install sox)，就能使用這個威力強大的效果器！最主要的優點是可以加上 dithering 來讓 quantization noise 變得聽起來比較不明顯，這在只支援 16bit 輸出的音效卡上，理論上是個重要的設定，不過我還沒有仔細的試聽比較就是了。

我在 /etc/mpd.conf 加上如下的設定： audio_output { type "pipe" name "SoX Upsampling" format "44100:16:2" command "sox -q -c 2 -r 44100 -b 16 -e signed -L -t raw - -e signed -c 2 -r 96000 -b 16 -t alsa hw:0,0 dither -s" }
主要的內容都是在指定輸出輸出的格式，注意 raw 後面有一個 "-" 不要漏掉了，後面的 sample rate 和 bit 數就根據使用的 ADC 設定。 在我的 Raspberry Pi 上，這樣的設定勉強跑的動，CPU rate 會上到 80%，這時候只要用網頁開 RaspyFi 就會讓他掛點，不過用 gnome music player client 或是 Android/iPhone App 影響都比較小。這部份也許可以透過超頻改善，不過我沒有繼續往這方面嚐試就是了。

嚴格講，這樣的 dithering 還是不能在 16bit 音效卡上使用軟體調整音量的。RaspyFi 的軟體音量調整是交給 ALSA 負責，一旦用軟體把音量調小，好不容易加上去的 dithering 都會被砍掉。理想上應該要使用 hardware mixer，並在 sox 指令中加上 "gain -20" 來降低音量 (以 20dB 為例) ，這樣的另外一個好處是 dither 和 resampling 都需要 digital headroom，這樣的調整方式也可以避免這些音效處理反而造成失真。

• 方法三：指定 MPD 使用 soxr
在 MPD 說明書 裏面我注意到其實有個 soxr 的選項，不過 RaspyFi 預設並沒有安裝這個 library，因此我們要自己手動編譯安裝。首先下載原始碼並丟上去 Pi，執行以下指令：

tar -xvf soxr-0.1.1-Source.tar.xz cd soxr-0.1.1-Source ./go cd Release sudo make install sudo cp /usr/local/lib/libsoxr.so.0 /usr/lib

之後則需要把 MPD 整個重新 compile，請參考舊文《用 Raspberry Pi 聽音樂》。

最後的 /etc/mpd.conf 的修改則如下：
samplerate_converter = "soxr" audio_output { type "alsa" name "Output" format "96000:16:2" device "hw:0,0" } 

在我的系統上第三個方法的 CPU 使用量大約在 30% 左右，我很滿意這樣的結果。至於同樣的 DAC 跑在 44.1KHz 和 96kHz 的差異，我這樣的木耳就直接放棄用耳朵比較了，學理上只要 headroom 夠，這些處理可以讓不夠完美的類比輸出濾波器，也能產生優秀的聲音。MPD 內部是用 32bit 運算，只要最後輸出的時候處理正確，應該不會有 clipping 的問題，這部份有待進一步的資料收集。