Linux, si cambia musica: ALSA, PulseAudio, JACK, Pipewire

Linux, si cambia musica: ALSA, PulseAudio, JACK, Pipewire... Facciamo chiarezza sulla complessa gestione tradizionale dell'audio in Linux e l'evoluzione fino al nuovo protagonista Pipewire, in grado di gestire con disinvoltura sia flussi audio che video e semplificare molto la vita. Vediamo cosa cambia per l'utente e alcune utilità di contorno per gestire al meglio il suono nella tua distribuzione GNU/Linux.

Negli ultimi anni, il mondo dei server audio Linux ha assistito a una trasformazione significativa. Dopo l'introduzione di PulseAudio nel 2004 come standard de facto per le distribuzioni Linux più popolari, si sta verificando un graduale passaggio verso una nuova alternativa: Pipewire.

ALSA: la gestione tradizionale dell'audio in Linux

Tradizionalmente, l'audio in Linux è stato gestito con il ruolo fondamentale di ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) un sistema che si muove, come si dice in gergo, a basso livello. Progettato per fornire un accesso diretto ai dispositivi audio hardware come le comuni schede audio.

Tuttavia, mentre ALSA è fondamentale come interfaccia di base, nuda e cruda, per mettere in comunicazione il sistema operativo con i dispositivi audio, non offre funzionalità avanzate di mixing e instradamento dei segnali audio tra le varie applicazioni. Peraltro non fornisce neppure una interfaccia grafica per la configurazione dei flussi audio.

Però esistono strumenti che permettono di interagire con ALSA direttamente. Qasmixer ad esempio fornisce un'interfaccia utente facile da navigare e utilizzare. Si possono così controllare i dispositivi audio integrati come speaker, microfono, linee in ingresso e uscita regolandone i livelli di volume.

JACK, tra ALSA e PulseAudio

Per colmare i limiti di ALSA ha fatto la sua comparsa anche JACK Jack Audio Connection kit.

JACK è un server audio multipiattaforma che fornisce un sistema di instradamento dell'audio estremamente potente, ideale per applicazioni musicali e produzione audio professionali. Contrariamente a PulseAudio è stato progettato principalmente per gestire i segnali in tempo reale con latenze molto basse.

JACK si pone infatti tra ALSA e PulseAudio. Dipende da ALSA per accedere ai dispositivi audio hardware. Quando si configura un sistema con JACK, esso comunica direttamente con i driver ALSA per utilizzare le periferiche audio di registrazione, in ingresso e la riproduzione tramite quelle in uscita.

La forza di JACK è, come anticipato, la capacità di instradare segnali audio in tempo reale. Con JACK, puoi creare connessioni personalizzate tra applicazioni audio e dispositivi hardware, con un alto livello di flessibilità nella gestione del suono. L'utilità dotata di interfaccia grafica più semplice per gestire un server JACK è ad oggi qjacktl che si presenta al contempo come pannello di cablaggio e strumento di monitoraggio per JACK. Lo trovi certamente tra i programmi installabili con un click dal centro software della tua distribuzione.

In alcuni casi, JACK può essere visto come una soluzione alternativa a PulseAudio per chi ha esigenze specifiche di produzione audio professionali che richiedono latenze molto basse e gestione avanzata del suono. Tuttavia, non ne sostituisce completamente le funzionalità di alto livello.

Le caratteristiche di PulseAudio

In ogni caso, per risolvere i limiti di ALSA, è emerso anche PulseAudio, un server audio multipiattaforma che lavora un gradino sopra ALSA. Sviluppato internamente a Red Hat a partire dal 2004, PulseAudio è stato creato con l'obiettivo di offrire una migliore gestione dei flussi audio tra diverse applicazioni, fornendo funzionalità come il mixing delle risorse audio e l'uso di connettori virtuali per instradare i segnali da un'applicazione all'altra.

In pratica ALSA mette a disposizione del sistema operativo le periferiche audio, PulseAudio permette di gestire i segnali audio in uscita e in entrata dal computer, regolandone i livelli di volume e mettendoli a disposizione delle applicazioni multimediali.

Punti di forza di PulseAudio

Tra i punti di forza di PulseAudio c'è sempre stata una gestione audio che gli consente, ad esempio, di supportare la riproduzione simultanea di più file audio. Ha sempre gestito inoltre in modo efficace i dispositivi esterni con ampia compatibilità con una vasta gamma di dispositivi, inclusi dispositivi Bluetooth e uscite audio analogiche.

Tramite PulseAudio ad esempio puoi instradare il suono in modo che i messaggi di chat vengano riprodotti tramite cuffie Bluetooth mentre la musica viene ascoltata dagli altoparlanti. Oppure, se stai lavorando con un software di editing video, potrebbe essere utile avere più applicazioni audio attive contemporaneamente (es. un lettore multimediale e un mixer audio). PulseAudio gestisce questa situazione in modo fluido.

Strumenti come pavucontrol hanno permesso agli utenti di sistemi Linux di gestire facilmente le impostazioni del volume, le connessioni degli applicativi e l'hardware audio.

I limiti di PulseAudio

Per contro alcuni problemi sono sempre stati associati a PulseAudio. In primo luogo il suo bisogno di risorse. PulseAudio può richiedere infatti molte risorse hardware, specialmente quando si utilizzano funzionalità avanzate. Da non sottovalutare poi la sua complessità di configurazione che risulta talvolta di ostacolo per utenti meno esperti.

Introduzione a Pipewire

Come anticipato, i limiti nell'efficiente uso di risorse e nella complessità di configurazione di PulseAudio, hanno contribuito alla nascita di un valido e più moderno sostituto: Pipewire.

Anche Pipewire è stato progettato internamente a Red Hat e distribuito dal 2021 con Fedora. Lo scopo è quello di fornire una soluzione più leggera e efficiente rispetto a PulseAudio. Pipewire offre infatti una serie di vantaggi che lo rendono una scelta migliore per molti utenti Linux. Pur mantenendo una ampia compatibilità e supporto per molti dispositivi audio comuni e la possibilità di venire integrato, a livello di funzionalità, tramite plugin.

Anzitutto Pipewire riduce in modo significativo il consumo delle risorse di calcolo rispetto a PulseAudio, cosa che diventa più visibile durante l'editing di video intensivo o la riproduzione continua di contenuti multimediali.

In secondo luogo, con Pipewire, puoi configurare facilmente diverse sorgenti audio e video senza dover passare attraverso complessi processi di configurazione.

Potenzialità di Pipewire nella Gestione dei Flussi Video

Una interessantissima caratteristica di Pipewire è che non si limita solo alla gestione dell'audio; è stato infatti progettato per gestire anche i flussi video in modo efficiente. Questa capacità apre molte porte anche per la gestione dei desktop remoti, offrendo vantaggi significativi rispetto alle soluzioni attuali come VNC o SSH:

• Flusso di Video e Audio Sincronizzati: Pipewire può sincronizzare correttamente flussi audio e video durante la trasmissione remota del desktop. Questa sincronizzazione è critica per l'esperienza utente, soprattutto se stai utilizzando il desktop remoto per conferenze o presentazioni. E tra le possibilità c'è anche quella di condivisione di flussi video tra molteplici applicazioni.
• Compatibilità con Tecnologie Remote Desktop: Pipewire può funzionare in combinazione con protocolli di desktop remoto come VNC e SSH.
• Performance Ottimizzate: La gestione efficiente dei flussi multimediali da Pipewire può migliorare notevolmente il ritardo e la latenza durante le sessioni di desktop remoto, rendendo l'esecuzione delle applicazioni remote più fluida.

Configurazione di Pipewire

PipeWire però non implementa alcuna logica di connessione internamente. L'onere di cercare nuovi flussi e collegarli al dispositivo di output o all'applicazione appropriati viene lasciato a un componente esterno noto come gestore di sessioni.

Quello raccomandato si chiama wireplumber e si gestisce anch'esso da riga di comando. Però è disponibile anche una interfaccia grafica chiamata simple-wireplumber-gui che ad oggi fornisce solo indicazioni di base ma non permettere di creare connessioni. Simple Wireplumber GUI può essere installata dal centro software di molte distribuzioni Linux in differenti formati.

Qpwgraph: collega flussi visualmente

In alternativa segnalo Qpwgraph che può spaventare ma permette di indirizzare segnali attraverso più periferiche e applicazioni. Faccio un esempio pratico che può risultarti utile. Puoi inviare un segnale audio a molteplici dispositivi Bluetooth se il chip nel tuo computer supporta almeno lo standard 5.0.

Collega entrambe i dispositivi audio bluetooth dall'utilità in dotazione al tuo sistema operativo. Avvia una applicazione che riproduca segnali audio come un lettore musicale o VLC. Poi apri QPwgraph. Troverai la connessione tra l'applicazione verso le cuffie. Puoi spostare in uno spazio disponibile le caselle collegate per averne una visione più chiara.

Identifica poi il secondo dispositivo bluetooth accompagnato dall'indicazione Playback FL e FR, rispettivamente per il canale frontale sinistro e destro. Poi clicca e trascina il rettangolo con i canali sinistro e destro dall'applicazione che riproduce suono ai rispettivi canali della nuova cuffia. L'audio viene adesso riprodotto da entrambi i dispositivi, cuffie o altoparlanti.

Nota: se la connessione contemporanea a più dispositivi bluetooth non è possibile, significa molto probabilmente, che il chip Bluetooth del tuo PC supporta specifiche precedenti alla 5.0.

Plugin per Pipewire

PipeWire è anche progettato per essere estensibile attraverso l'utilizzo di plugin. Puoi ricorrere ad utilità già note e collaudate perché è pienamente compatibile con applicazioni per PulseAudio come pavucontrol, per ALSA e per JACK.

Ma al momento il plugin specifico per Pipewire, dotato di interfaccia grafica, più interessante per un utente comune, credo sia Easy Effects.

Easy Effects è un'applicazione specifica per la manipolazione dei flussi audio. Ti consente di gestire in modo visuale periferiche di riproduzione, registrazione e linee in ingresso.

Se il tuo server predefinito è Pipewire, e stiamo per vedere come scoprirlo, molti effetti sono applicabili in tempo reale ai segnali audio. Tra i diversi moduli contenuti Easy Effects include equalizzatore, limitatore e compressore, riverbero e differenti effetti di enfatizzazione dei bassi e della stereofonia. In aggiunta è anche disponibile un analizzatore dello spettro delle frequenze.

Oltre alla manipolazione dei flussi in uscita, Easy Effects è in grado di applicare effetti anche a dispositivi in ingresso, per esempio un microfono.
Una funzionalità utile sia durante le registrazioni che nelle conversazioni di gruppo.

Il mio OS Linux usa PulseAudio o Pipewire?

A questo punto è assolutamente legittimo che tu mi chieda come scoprire se il tuo sistema operativo Linux ricorre a PulseAudio o Pipewire. In differenti sistemi e ambienti grafici, sono presenti svariate utilità, dotate di interfaccia grafica, che permettono di verificare le configurazioni hardware e software.

Linux Mint, in tutte le sue edizioni prevede, ad esempio Rapporti di sistema. Alla scheda Informazioni di sistema, sotto Audio, trovi le indicazioni sul server attivo.

Ma c'è un modo più semplice e rapido che funziona in tutte le distribuzioni Linux, indipendentemente dall'ambiente desktop. Ed è in aspetti come questo che si distingue l'ingiustamente temuto terminale. Digita il comando inxi -A e ti verranno restituite le informazioni sulle tue periferiche audio e sul server predefinito.

Il Paradiso può attendere

Se la tua distribuzione pare ancora ricorrere a PulseAudio non allarmarti e non complicarti la vita per modificare l'assetto che ti è stato fornito. Integrare PipeWire in un sistema operativo che utilizza PulseAudio come server audio predefinito può essere complicato perché richiede una configurazione dettagliata.

Potrebbe inoltre non offrire vantaggi immediati se il tuo sistema funziona bene con PulseAudio e presentare problemi temporanei come perdita del suono, latenza o non compatibilità con alcuni applicativi.

Molto probabilmente, in occasione di una prossima release, potresti beneficiare di questo cruciale passo in avanti. Prova eventualmente a fare una ricerca web indicando il nome del sistema operativo seguito da "pipewire default audio server" e troverai verosimilmente risposte. Oppure fai una ricerca nel forum della distribuzione se non vuoi registrarti e chiedere direttamente.

Cosa è cambiato

L'evoluzione della gestione audio in Linux ha visto un progresso significativo da quando ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) è stato introdotto come infrastruttura di base per la comunicazione diretta con i dispositivi hardware.

Successivamente, PulseAudio è entrato in scena offrendo una solida piattaforma per il mixing e instradamento del suono tra le applicazioni, rendendo l'esperienza audio più flessibile e sofisticata.

Tuttavia, recentemente Pipewire ha preso il testimone di PulseAudio, introducendo un modello di sistema multimediale integrato che gestisce non solo i flussi audio ma anche quelli video, offrendo una maggiore estensibilità e compatibilità con l'hardware e le applicazioni moderne.

Queste evoluzioni hanno portato a significativi miglioramenti nell'esperienza utente. Ad esempio, la gestione avanzata dei flussi audio/video fornita da Pipewire, permette una maggiore flessibilità e controllo su come le applicazioni interagiscono con i dispositivi hardware. Gli utenti finali possono beneficiare di un'interfaccia più intuitiva per la configurazione delle risorse audio, riducendo il numero di strumenti necessari e semplificando l'uso dei sistemi multimediali avanzati anche a chi non è un guru Linux.

Prospettive future

In futuro, si prevede che Pipewire continuerà a svilupparsi come piattaforma di riferimento per la gestione audio/video in Linux. Con il crescente interesse per le interazioni multi-sensoriali e l'integrazione con dispositivi IoT, è probabile che Pipewire espanderà ulteriormente le sue funzionalità offrendo un'esperienza omogenea tra diversi tipi di dispositivi e applicazioni. Questo potrebbe aprire la strada a nuove soluzioni innovative per l'uso del suono e dell'immagine in contesti domestici, professionali ed educativi, migliorando ulteriormente il valore aggiunto dell'hardware multimediale disponibile sul mercato.

L'ecosistema del software libero e open-source che ruota attorno a Linux, dimostra ancora una volta di essere molto dinamico e innovativo su tutti gli aspetti legati ad una esperienza desktop di alto livello. Una buona ragione in più per farci un pensiero o per convincere qualcuno che i tempi sono maturi.