Pygame出現(xiàn)播放背景音樂(lè)卡頓的問(wèn)題分析及解決(發(fā)生在win10更新至win11后)

更新時(shí)間：2024年02月21日 10:55:15 作者：hikali87917

Pygame是常用的游戲開(kāi)發(fā)庫(kù)之一,然而在使用Pygame的過(guò)程中,卻出現(xiàn)了播放背景音樂(lè)卡頓的問(wèn)題,表現(xiàn)為咯咯咯的噪音,所以本文記錄了Pygame出現(xiàn)播放背景音樂(lè)卡頓的問(wèn)題分析及解決,需要的朋友可以參考下

Pygame是常用的游戲開(kāi)發(fā)庫(kù)之一。然而在使用Pygame的過(guò)程中，卻出現(xiàn)了播放背景音樂(lè)卡頓的問(wèn)題。表現(xiàn)為咯咯咯的噪音。

檢查Pygame版本，為2.5.2。降級(jí)至1.9.6，此時(shí)代碼報(bào)錯(cuò)：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\MyWork\Code_Learning\PythonLearning\Pygame\test2.py", line 4, in <module>
    pygame.mixer.init()
pygame.error: No available audio device

沒(méi)有可用的音頻設(shè)備。

改到2.0.0版本，代碼又能正常運(yùn)行，但卡頓再次出現(xiàn)。Python版本3.8.10。

看來(lái)這個(gè)問(wèn)題大概是Pygame與底層音頻驅(qū)動(dòng)的交互問(wèn)題。可能它找不到正常驅(qū)動(dòng)，調(diào)用了兼容驅(qū)動(dòng)，最終被套了多層接口，使得整體播放效率下降，音頻出現(xiàn)卡頓。但我無(wú)法直接解決，這是Pygame自身的問(wèn)題。

解決辦法：

1. 改用winsound庫(kù)來(lái)播放音樂(lè)。

壞處是必須使用wav格式的音頻，占用較大。

好處是終于聽(tīng)見(jiàn)了正常的音樂(lè)聲。

python內(nèi)置庫(kù)，所以不用安裝。

2. 改用playsound庫(kù)來(lái)播放音樂(lè)。

然而，這個(gè)第三方庫(kù)有一些小bug。需要將原文件的第55行：

command = ' '.join(command).encode('utf-16')

更改為：

command = ' '.join(command)#.encode('utf-16')

不需要主動(dòng)尋找文件。報(bào)錯(cuò)時(shí)會(huì)自動(dòng)說(shuō)文件的路徑：

    Error 305 for command:
        open "C:\Users\16581\AppData\Local\Temp\PS_hj5h9ji.mp3"
    在用引號(hào)括起的字符串不能指定額外的字符。
 
    Error 263 for command:
        close "C:\Users\16581\AppData\Local\Temp\PS_hj5h9ji.mp3"
    指定的設(shè)備未打開(kāi)，或不被 MCI 所識(shí)別。
Failed to close the file: "C:\Users\16581\AppData\Local\Temp\PS_hj5h9ji.mp3"
Traceback (most recent call last):
  File "D:\MyWork\Code_Learning\PythonLearning\Pygame\test2.py", line 8, in <module>
    playsound.playsound("./src/Hello_How are you.mp3")
  File "D:\MyWork\Code_Learning\PythonLearning\Pygame\Runtime3.8\lib\site-packages\playsound.py", line 44, in _playsoundWin
    _playsoundWin(tempPath, block)
  File "D:\MyWork\Code_Learning\PythonLearning\Pygame\Runtime3.8\lib\site-packages\playsound.py", line 72, in _playsoundWin
    winCommand(u'open {}'.format(sound))
  File "D:\MyWork\Code_Learning\PythonLearning\Pygame\Runtime3.8\lib\site-packages\playsound.py", line 64, in winCommand
    raise PlaysoundException(exceptionMessage)
playsound.PlaysoundException: 
    Error 305 for command:
        open "C:\Users\16581\AppData\Local\Temp\PS_hj5h9ji.mp3"
    在用引號(hào)括起的字符串不能指定額外的字符。

根據(jù)路徑打開(kāi)這個(gè)playsound.py文件（Pycharm就直接點(diǎn)路徑點(diǎn)開(kāi)）即可。

之所以報(bào)這個(gè)錯(cuò)，是因?yàn)閜ython3默認(rèn)的是utf-8的編碼方式，而不是utf-16。這個(gè)第三方庫(kù)有些畫蛇添足?？傊サ艏纯?。

可以播放mp3文件。相較于第一個(gè)辦法，減小了游戲發(fā)布大小。

此外playsound這個(gè)庫(kù)還可能在安裝時(shí)報(bào)錯(cuò)。當(dāng)我從Python3.8.10遷移至3.11.8時(shí)，pip安裝出現(xiàn)：

Collecting playsound
Using cached playsound-1.3.0.tar.gz (7.7 kB)
Installing build dependencies ... done
Getting requirements to build wheel ... error
error: subprocess-exited-with-error
 
× Getting requirements to build wheel did not run successfully.
│ exit code: 1
╰─> [29 lines of output]
Traceback (most recent call last):
File "/data/data/com.termux/files/usr/lib/python3.11/site-packages/pip/_vendor/pyproject_hooks/_in_process/_in_process.py", line 353, in
main()
File "/data/data/com.termux/files/usr/lib/python3.11/site-packages/pip/_vendor/pyproject_hooks/_in_process/_in_process.py", line 335, in main
json_out['return_val'] = hook(**hook_input['kwargs'])
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
File "/data/data/com.termux/files/usr/lib/python3.11/site-packages/pip/_vendor/pyproject_hooks/_in_process/_in_process.py", line 118, in get_requires_for_build_wheel
return hook(config_settings)
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
File "/data/data/com.termux/files/usr/tmp/pip-build-env-pa_2_lv3/overlay/lib/python3.11/site-packages/setuptools/build_meta.py", line 338, in get_requires_for_build_wheel
return self._get_build_requires(config_settings, requirements=['wheel'])
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
File "/data/data/com.termux/files/usr/tmp/pip-build-env-pa_2_lv3/overlay/lib/python3.11/site-packages/setuptools/build_meta.py", line 320, in _get_build_requires
self.run_setup()
File "/data/data/com.termux/files/usr/tmp/pip-build-env-pa_2_lv3/overlay/lib/python3.11/site-packages/setuptools/build_meta.py", line 485, in run_setup
self).run_setup(setup_script=setup_script) ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
File "/data/data/com.termux/files/usr/tmp/pip-build-env-pa_2_lv3/overlay/lib/python3.11/site-packages/setuptools/build_meta.py", line 335, in run_setup
exec(code, locals())
File "", line 6, in
File "/data/data/com.termux/files/usr/lib/python3.11/inspect.py", line 1262, in getsource
lines, lnum = getsourcelines(object)
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
File "/data/data/com.termux/files/usr/lib/python3.11/inspect.py", line 1244, in getsourcelines
lines, lnum = findsource(object)
^^^^^^^^^^^^^^^^^^
File "/data/data/com.termux/files/usr/lib/python3.11/inspect.py", line 1081, in findsource
raise OSError('could not get source code')
OSError: could not get source code
[end of output]
 
note: This error originates from a subprocess, and is likely not a problem with pip.
error: subprocess-exited-with-error
 
× Getting requirements to build wheel did not run successfully.
│ exit code: 1 ╰─> See above for output.
 
note: This error originates from a subprocess, and is likely not a problem with pip.`

最后解決辦法就是更新一下wheel就行了：

pip install wheel --upgrade

源于這個(gè)discussion: How do I install "playsound" in Python? · termux/termux-app · Discussion #3306 (github.com)

需要注意的是，使用多進(jìn)程配合playsound播放音樂(lè)時(shí)，需要將pygame的初始化至少放在if __name__ == "__main__"這一層下，否則會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)窗口。

3. 使用pydub.AudioSegment和pydub.playback播放音頻

這個(gè)方案支持的音頻格式是最廣的。因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)安裝pyaudio的方式來(lái)增加支持。

但這個(gè)方案也有問(wèn)題。播放16位音頻的話，一切正常。但當(dāng)音頻文件為32位的時(shí)候，播放音頻就啞聲了。

我寫了一個(gè)復(fù)雜的sounddevice輸出流程序，測(cè)試下來(lái)讀取的pcm數(shù)據(jù)是沒(méi)有問(wèn)題的，可以正常播放。但我不想把這個(gè)程序帶到我的主要工程中，一個(gè)是太復(fù)雜，第二是我還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)多個(gè)音頻播放時(shí)怎么定位要終止的一個(gè)音頻。

那么播放部分pydub.playback究竟是出了什么問(wèn)題呢？我正在尋找。一個(gè)可能的原因是chunk._data（播放時(shí)播放的采樣片段）是32位整數(shù)，但輸出到pyaudio的stream.write()當(dāng)中時(shí)，它需要的又是32位浮點(diǎn)。p.get_format_from_width(song.sample_width)可以看到得到的是所謂的"paFloat32"，但我在sounddevice的實(shí)現(xiàn)程序中明明是把數(shù)據(jù)當(dāng)做整數(shù)來(lái)處理的。

重寫了playback的_play_with_pyaudio()方法。

def _play_with_pyaudio(seg):

    import pyaudio

    p = pyaudio.PyAudio()

    stream = p.open(format=p.get_format_from_width(seg.sample_width),

                    channels=seg.channels,

                    rate=seg.frame_rate,

                    output=True)

    # Just in case there were any exceptions/interrupts, we release the resource

    # So as not to raise OSError: Device Unavailable should play() be used again

    try:

        # break audio into half-second chunks (to allows keyboard interrupts)

        for chunk in make_chunks(seg, 500):

            data = chunk._data

            need = bytearray(len(data))

            for i in range(0, len(data) // 4, 4):

                f = (int.from_bytes(data[i:i + 4], byteorder='little', signed=True)

                     / float(1 << (seg.sample_width * 8 - 1)))

                need[i:i + 4] = struct.pack('<f', f)

            need = bytes(need)

            stream.write(need)

    finally:

        stream.stop_stream()

        stream.close()

        p.terminate()

通過(guò)除以一個(gè)float(1 << (song.sample_width * 8 - 1))，這個(gè)值是32位有符號(hào)整數(shù)的最大值，然后就有了一個(gè)[-1, 1)的浮點(diǎn)數(shù)，能夠送入音頻流中播放。

但是實(shí)際效果并不好。播放時(shí)非?？D?？磥?lái)整數(shù)轉(zhuǎn)浮點(diǎn)的過(guò)程必須放在外面進(jìn)行。畢竟用C語(yǔ)言的時(shí)候都是直接用指針讀值的，哪里需要這些復(fù)雜的封裝工程。

還有一個(gè)問(wèn)題是我這個(gè)方法還只適用于32位音頻，其他音頻沒(méi)做適配。還需要一些編程。

最后是用numpy成功解決了卡頓的問(wèn)題。并加上了采樣寬度（采樣深度）的判斷。

def _play_with_pyaudio(seg):
    import pyaudio
    import numpy as np
 
    p = pyaudio.PyAudio()
    stream = p.open(format=p.get_format_from_width(seg.sample_width),
                    channels=seg.channels,
                    rate=seg.frame_rate,
                    output=True)
 
    # Just in case there were any exceptions/interrupts, we release the resource
    # So as not to raise OSError: Device Unavailable should play() be used again
    try:
        # break audio into half-second chunks (to allows keyboard interrupts)
        if seg.sample_width == 4:
            for chunk in utils.make_chunks(seg, 500):
                samples = chunk.get_array_of_samples()
                samples = np.array(samples, dtype=np.float32)
                samples /= 1 << (seg.sample_width * 8 - 1)
                stream.write(samples.tobytes())
                # stream.write(chunk._data)
                # print(chunk._data[:500])
                # print(song.get_array_of_samples()[:500])
                # os.system('pause')
        else:
            for chunk in utils.make_chunks(seg, 500):
                stream.write(chunk._data)
    finally:
        stream.stop_stream()
        stream.close()
 
        p.terminate()

這是一個(gè)有些惱人但不嚴(yán)重的bug。人們遇到這個(gè)問(wèn)題，估計(jì)會(huì)把所有音效文件改成16位來(lái)播放。但我非要用原格式不可。

此外，也許應(yīng)該用array.array來(lái)轉(zhuǎn)換更好一些，與原代碼傾向的用法保持一致。但我不知道怎么才能除出來(lái)一個(gè)float32的數(shù)組，array.array我又不熟。所以姑且就這么實(shí)現(xiàn)了。后面有時(shí)間再來(lái)熟悉熟悉這個(gè)所謂的array.array。貌似它是python自帶的，不用自己安裝。

比較疑惑的是，32位音頻怎么才能判斷它是浮點(diǎn)數(shù)的32位，還是整數(shù)的32位。AudioSegment找了一圈都沒(méi)有看到有關(guān)的API，但是get_array_of_samples貌似輸出的一定是整數(shù)數(shù)組。總之，一切都還需要在array.array中揭曉。

最后，將p.get_format_from_width(song.sample_width)替換為pyaudio._portaudio.paInt32也能正常播放。

以上就是Pygame出現(xiàn)播放背景音樂(lè)卡頓的問(wèn)題分析及解決(發(fā)生在win10更新至win11后)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Pygame播放背景音樂(lè)卡頓的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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