Den Raspberry Pi als Tonstudio nutzen

Optimieren durch Reduzieren

Es gibt eine ganze Reihe von Funktionen, die sich zugunsten der Audioleistung abschalten lassen. Grundsätzlich gilt: Reduzieren Sie, was Sie nicht unbedingt benötigen. Das beginnt schon mit der Desktop-Oberfläche: Das LXDE von Raspbian lässt sich zwar kaum noch verschlanken; benutzen Sie aber ein Image mit Maté, XFCE oder gar Gnome, empfiehlt sich die Installation und das Verwenden einer schlankeren Lösung. Im Test bewährte sich der simple Minimal-Desktop Fluxbox. Zu den verzichtbaren Funktionen gehören auch der Druckerdienst Cups, der Bluetooth-Daemon und der Zeit-Synchronisierer Ntp.

Anhalten und bei Bedarf auch wieder starten lassen sich diese Dienste am besten via Systemctl. So hält etwa systemctl stop bluetoothd den Bluetooth-Daemon an. Benutzen Sie ssh -X zur Fernbedienung, benötigen Sie auch keinen grafischen Login-Manager. Sie stoppen ihn dann mit systemctl stop lightdm im Terminal. Eine Deinstallation dieser Dienste ist übrigens nicht erforderlich; Sie sollten nur darauf achten, dass sie auch bei einem Neustart ausgeschaltet bleiben. Dabei hilft der Befehl systemctl disable lightdm.

Mit dem Systemctl-Schalter enable schalten Sie den Dienst bei Bedarf wieder automatisch beim Systemstart ein. Beachten Sie: enable und disable beziehen sich nur auf den Systemstart und ändern nichts am aktuellen Laufzustand. Diesen steuern Sie immer mit start oder stop.

Überdreht

Haben Sie das System so weit optimiert, dass Software wie Yoshimi oder Guitarix ohne GUI (siehe Kasten "Grafische Apps ohne Monitor") normal läuft, benötigen aber noch mehr Leistung, dann kitzeln Sie durch einen Eingriff in die eher konservativen Grundeinstellungen des Raspberry Pi noch einiges an Rechenleistung und Geschwindigkeit heraus.

Grafische Apps ohne Monitor

Musiksoftware arbeitet meist mit einer grafischen Oberfläche (Abbildung 5): Nur so lassen sich die komplexen Wellenformen von Tonaufnahmen in Pixeln angemessen darstellen. Die grafische Darstellung verursacht aber auch einen beachtlichen Teil des Ressourcenverbrauchs. Es liegt auf der Hand, dass einer Anwendung mehr Reserven zur Verfügung stehen, wenn der RasPi seine hübsch animierte Oberfläche nicht gleichzeitig mit der Sound-Engine berechnen muss. Einige Programme bieten dazu einen Headless-Betrieb an. Die GUI lässt sich dann durch eine Kommandozeilenoption beim Start abschalten, bei Yoshimi lautet der Aufruf beispielsweise:

$ yoshimi --no-gui -K -L Instrument.xiz

Der Befehl startet die Software ohne grafische Oberfläche und verbindet sie automatisch mit Jack. Anschließend lädt er ein vorher mit der grafischen Oberfläche konfiguriertes und als Instrument.xiz gespeichertes virtuelles Instrument. Zur Laufzeit bietet Yoshimi eine eigene Shell, in der Sie mit help eine Anleitung für die Operationen und Befehle öffnen.

Ähnliche Schalter bieten auch andere Programme, etwa Guitarix. Das bringt außerdem Unterstützung für eine RPC-Fernbedienung mit, die auf einem anderen Rechner im Webbrowser startet. Entwickelt hat das System der brasilianische Effektgerätehersteller MOD, der Guitarix in seinen Bodentretereffekten verwendet.

Auch Musiksoftware, die zwingend eine GUI voraussetzt, lässt sich benutzen, ohne dass der RasPi die Oberfläche berechnen muss. Den Schlüssel dazu liefert das X-Forwarding von SSH. Setzen Sie auf dem RasPi in der Datei /etc/ssh/sshd.conf die Option X11Forwarding=yes, können Sie auf einem anderen Rechner über eine SSH-Verbindung auch jede grafische Software auf dem RasPi starten. Deren grafische Oberfläche berechnet und zeigt dann aber der SSH-Client, nicht mehr der RasPi. Das klappt auch im Headless-Betrieb. Sie leiten dazu auf dem Client die SSH-Verbindung mit dem Aufruf ssh -X pi@RasPI-IP ein.

Zwar läuft die Software nach wie vor auf dem RasPi, ihre grafische Oberfläche jedoch nicht mehr. Die gleiche Methode bewährt sich übrigens auch, wenn Sie im Aufnahmeraum eines Tonstudios zwar die Leistung eines starken Rechners wünschen, nicht aber dessen Geräuschkulisse. In solchen Fällen bewährt sich ein geräuschloser RasPi, der ohne Weiteres die Oberfläche von Ardour anzeigt, während der DAW-Bolide selbst auf einem gut gekühlten Riesenrechner in einem schallgedämmten Nebenraum läuft.

Abbildung 5: Die mehr als 600 Parameter des Software-Synthesizers Yoshimi bringen jeden Rechner an seine Grenzen. Betreibt man seine Oberfläche mit X11-Forwarding auf einem anderen Rechner, lässt sich auch mit einem RasPi vernünftig damit arbeiten.

Im Standard-Image von Raspbian "Jessie" finden Sie die Grundeinstellungen der Hardware in der Datei /boot/config.txt. Darin lassen sich die Taktfrequenz der ARM-CPU und die Frequenz des Hauptspeichers einstellen. Für den reibungslosen Audiobetrieb empfiehlt es sich insbesondere, den Governor von ondemand auf performance umzustellen. Das bewirkt, dass die CPU stets auf voller Leistung läuft und nicht nur bei Bedarf hochtaktet. Das einfache Kommando aus Listing 1, das Sie mit Root-Rechten ausführen müssen, erledigt das für jeden Prozessorkern des RasPi 3.

Listing 1

 

$ for cpu in /sys/devices/system/cpu/cpu[0-9]*; do echo performance >  $cpu/cpufreq/scaling_governor; done

Es empfiehlt sich, es in eine Datei zu schreiben, die Sie beim Booten automatisch starten. Eine höhere Taktfrequenz lässt sich zwar ebenfalls einstellen, allerdings bringt schon der aggressivere governor ein Problem bezüglich der Wärmeentwicklung mit sich: Da Audiosoftware kontinuierliche Datenströme erzeugt und bearbeitet, benötigt sie auch kontinuierliche Rechenleistung.

Ein übertakteter oder auch nur auf Performance eingestellter RasPi gerät damit in Gefahr zu überhitzen. Ein größerer Kühlkörper alleine genügt besonders bei Übertaktung nicht, hier bieten sich brauchbare Lüftermodelle für kleines Geld an. Wenn dann auch noch ein Lüfter Strom verbraucht, sollten Sie darauf achten, ein entsprechend leistungsfähiges Netzteil zu verwenden.

TIPP

Skript für einen Stresstest und viele weitere Informationen zum Overclocking mit den Parametern aus /boot/config.txt finden Sie im Wiki von elinux.org [4].

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