PipeWire, PulseAudio et ALSA : tout savoir et les différences

La gestion de l’audio sur Linux repose sur une architecture complexe, composée de plusieurs technologies clés comme ALSA, PulseAudio, et plus récemment PipeWire. Chacune de ces solutions joue un rôle important dans le traitement et la gestion des flux audio, qu’il s’agisse de fournir un accès direct au matériel, de permettre le routage dynamique des flux, ou d’unifier la gestion multimédia avec des fonctionnalités avancées. Si ALSA constitue la couche fondamentale indispensable à l’interaction avec les cartes son, PulseAudio a longtemps été le choix privilégié pour enrichir les fonctionnalités audio sur les systèmes de bureau. Quant à PipeWire, il s’impose progressivement comme le futur standard, combinant les forces de ses prédécesseurs tout en répondant aux exigences modernes en termes de performances et de flexibilité.

Dans cet article, je vous donne une description de ces trois technologies incontournables, leurs rôles respectifs, et les différences qui les distinguent.

PipeWire, PulseAudio et ALSA : tout savoir et les différences

Qu’est-ce que ALSA

ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) est le système audio fondamental utilisé sur les systèmes Linux. Il gère directement les interactions avec le matériel audio, comme les cartes son, les microphones et les haut-parleurs, grâce à une couche de pilotes matériels. Introduit en 2002 pour remplacer OSS (Open Sound System),
ALSA fournit également une API permettant aux applications d’accéder aux fonctionnalités de lecture et d’enregistrement audio. Toutefois, en l’absence de mixage logiciel, ALSA est limité dans sa capacité à gérer plusieurs flux audio simultanément sur le même périphérique. Bien qu’il reste essentiel comme couche de base pour les systèmes modernes, il est rarement utilisé directement par les utilisateurs finaux. Son interface basique et ses fonctionnalités limitées en font une solution mieux adaptée aux environnements minimalistes ou aux tâches spécifiques nécessitant un accès direct au matériel.

Fonctionnalités principales :

ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) est un composant du noyau Linux qui fournit des pilotes de périphériques pour les cartes son et une bibliothèque utilisateur (libasound) qui interagit avec les pilotes du noyau. Il fournit une API de haut niveau riche et cache les éléments spécifiques au matériel.
Interaction directe avec le matériel audio (cartes son, microphones, etc.).
Support pour plusieurs canaux audio.
Lecture et enregistrement audio simples.

Limites :

Pas de mixage logiciel : Une seule application peut utiliser un périphérique à la fois sans une configuration spécifique.
Interface utilisateur basique (ex. : alsamixer).
Pas de routage dynamique ou de gestion des flux audio.

Architecture d'ALSA — source https://ift.tt/jTLV2A4

Qu’est-ce que PulseAudio

PulseAudio, introduit en 2004, est un serveur audio conçu pour combler les lacunes d’ALSA en ajoutant des fonctionnalités modernes. Il fonctionne comme une couche intermédiaire entre ALSA et les applications, offrant des capacités de mixage logiciel, de routage dynamique des flux audio, et de gestion des volumes par application. PulseAudio permet également de diffuser de l’audio sur le réseau, ce qui est utile dans des environnements multi-appareils. Grâce à son interface graphique conviviale (via des outils comme pavucontrol), il est devenu une solution standard pour les utilisateurs de bureau. Cependant, son architecture plus complexe peut introduire une certaine latence et des problèmes de performance, en particulier pour les applications nécessitant une faible latence, comme la production musicale ou les appels en temps réel.

PulseAudio gère toutes les applications audio, les flux locaux et réseau, les périphériques, les filtres et les E/S audio. Il fournit une couche d’abstraction qui réunit tous ces éléments en un seul endroit.
Ainsi, une carte PulseAudio est associée à une carte ALSA puis le profil de carte PulseAudio est associé à un ensemble de configuration pour une carte ALSA. Il définit un sous-ensemble de dispositifs ALSA appartenant à une carte, et donc la liste des ports de dispositifs, des sources et des puits disponibles.

Architecture PulseAudio — source https://ift.tt/3oUunw5

Fonctionnalités principales :

Mixage logiciel : Plusieurs applications peuvent utiliser le même périphérique audio simultanément.
Routage dynamique des flux : Déplacez un flux audio d’une application vers un autre périphérique (ex. : haut-parleurs → casque).
Gestion des volumes par application.
Support pour le son réseau (streaming audio sur le réseau local).
Interface graphique conviviale via des outils comme pavucontrol.
Il prend en charge le hotplug et configure automatiquement les nouveaux périphériques
Utilise plusieurs techniques pour réduire l’utilisation de l’unité centrale et de la batterie.

Limites :

Complexité accrue et surcharge de traitement, ce qui peut causer une latence ou des problèmes de performance dans certaines configurations.
Moins adapté aux besoins professionnels, comme la production audio en temps réel.

Qu’est-ce que PipeWire

PipeWire est une technologie multimédia moderne qui vise à remplacer PulseAudio pour l’audio et JACK pour les besoins professionnels, tout en ajoutant la gestion des flux vidéo. Développé initialement pour les flux vidéo dans des environnements de réalité virtuelle, PipeWire a rapidement évolué pour offrir une solution unifiée et performante pour l’audio et la vidéo. Il est conçu pour fournir une faible latence, un routage avancé, et une compatibilité avec les applications utilisant PulseAudio ou JACK, grâce à des modules d’émulation. PipeWire est largement adopté sur les distributions Linux modernes, telles que Fedora et Ubuntu, car il combine la flexibilité de JACK et la simplicité de PulseAudio tout en améliorant les performances et la gestion des ressources.
Le futur standard, combinant les fonctionnalités de PulseAudio et JACK avec une gestion multimédia avancée et des performances supérieures.

L’architecture de PipeWire est composé de nœuds. Chaque nœud reçoit un nombre arbitraire d’entrées appelées ports, effectue un traitement sur ces données multimédias et envoie des données par ses ports de sortie. Les arêtes du graphe sont appelées liens. Elles permettent de connecter un port de sortie à un port d’entrée.
Le démon PipeWire est responsable du traitement approprié du graphe (exécution des nœuds dans le bon ordre au bon moment et transmission des données comme décrit par les liens) et de l’exposition d’une API pour permettre aux clients autorisés de contrôler le graphe. Un autre point clé de la conception de PipeWire est que le traitement des nœuds peut être effectué dans n’importe quel processus Linux.

Helvum : gérer les connexions audio et vidéo dans Linux

Fonctionnalités principales :

Gestion unifiée de l’audio et de la vidéo.
Faible latence : Idéal pour la production multimédia et les applications professionnelles.
Compatibilité avec PulseAudio et JACK : PipeWire peut émuler leurs fonctionnalités pour garantir la compatibilité avec les applications existantes.
Routage avancé des flux : Interface graphique interactive via des outils comme Helvum.
Simplicité et performance : Moins de surcharge et meilleure gestion des ressources comparée à PulseAudio.

Limites :

Relativement jeune, il peut y avoir des bugs ou des limitations dans des cas spécifiques.
Nécessite des distributions et logiciels mis à jour pour un support optimal.

Quelles sont les différences entre PipeWire, PulseAudio et ALSA

ALSA reste indispensable comme couche de base pour l’interaction avec le matériel audio alors que PulseAudio est en déclin, mais encore utile sur des distributions qui ne sont pas encore passées à PipeWire.
PipeWire est le futur standard, offrant une solution moderne, puissante et unifiée pour gérer l’audio et la vidéo sur Linux.
Si vous utilisez une distribution moderne, il est probable que PipeWire devienne rapidement votre serveur multimédia par défaut.

Voici un tableau qui récapitule les rôles et fonctionnalités et les différences :

Critères	ALSA	PulseAudio	PipeWire
Rôle principal	Gestion des interactions directes avec le matériel audio (pilotes).	Serveur audio généraliste avec mixage logiciel et routage des flux.	Gestion unifiée des flux multimédia (audio et vidéo).
Fonctionnalités principales	Fournit les pilotes pour les cartes son et une API pour les applications.	Mixage logiciel, routage dynamique des flux, gestion des volumes par application.	Faible latence, routage avancé, gestion unifiée de l’audio et de la vidéo.
Gestion des flux multiples	Non (une seule application peut utiliser un périphérique à la fois).	Oui (via le mixage logiciel).	Oui, avec plus de flexibilité et un routage avancé.
Latence	Très faible	Moyenne (parfois élevée en fonction des configurations).	Faible, adaptée aux besoins professionnels.
Compatibilité	Directement compatible avec le matériel audio.	Compatible avec la plupart des applications audio courantes.	Compatible avec PulseAudio, ALSA, et JACK (grâce à l’émulation).
Public cible	Développeurs ou systèmes minimalistes nécessitant un accès direct au matériel.	Utilisateurs de bureau, idéal pour les usages quotidiens.	Utilisateurs de bureau et professionnels (audio et vidéo).
Gestion des volumes	Basique (via alsamixer).	Avancée, avec réglages par application (pavucontrol).	Avancée, similaire à PulseAudio, avec outils comme helvum.
Routage des flux	Non	Oui (basique).	Oui, avec un routage interactif et complexe.
Production audio pro	Limité	Non adapté (latence élevée).	Oui (remplace JACK pour les besoins professionnels).
Prise en charge vidéo	Non	Non	Oui (gestion des flux vidéo en plus de l’audio).
Configuration requise	Minimaliste	Nécessite plus de ressources qu’ALSA.	Optimisé pour des systèmes modernes.
Outils associés	aplay, arecord, alsamixer.	pavucontrol, pacmd.	wpctl, helvum.
Utilisation actuelle	Toujours utilisé comme couche de base pour gérer le matériel.	Toujours utilisé, mais en cours de remplacement par PipeWire.	Remplace PulseAudio et JACK sur de nombreuses distributions modernes.
Exemple de distributions	Disponible sur tous les systèmes Linux.	Par défaut sur de nombreuses distributions plus anciennes (ex. : Ubuntu 20.04).	Par défaut sur Fedora, Ubuntu 22.04+, Arch Linux, et autres distributions modernes