Probleme mit OS 13.2-Upgrade, Backup der OS 13.1 Partition, Grub2, UUIDs

Manchmal geschehen Dinge, die einen zum Verzweifeln bringen können - obwohl man selbst daran schuld ist und den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sieht.

Ich habe gestern versucht, Opensuse 13.2 von einer DVD auf einem System mit konventiionellem BIOS zu installieren. In der Vergangenheit habe ich das eine oder andere Mal schlechte Erfahrungen mit Opensuse-Upgrades gemacht. Deshalb habe ich ein Backup der gesamten Partition angelegt, die das aktuelle laufende Betriebssystem Opensuse 13.1 beinhaltet. Das sollte jeder tun! Und gerade bei einer versuchsweisen Installation von OS13.2 oder einem versuchsweisen Upgrade von OS13.1 auf OS 13.2 von einer DVD lohnt sich das. Siehe unten. (Hinweis: Hat man systemrelevante Verzeichnisse über mehrere Partitionen verteilt, so ist natürlich jede der Partitionen zu sichern.)

Da ich faul bin, habe ich diesmal das Backup in eine freie Partition desselben Systems kopiert. Das mache ich sonst nicht; es gibt bei uns nicht umsonst einen Backup-Server.

Meine Systempartitionen halte ich meist im Bereich von 80 GByte. Meine Entwicklungssysteme haben eine oder 2 SSDs für solche Partitionen, auf denen es schnell zugehen muss, und zusätzliche langsamere Raid-Systeme mit konventionellen Harddisks mit Partitionen für die sonstige Datenhaltung. Eine der dortigen freien Partitionen habe ich nun für die Kopie der SSD-Betriebssystem-Partition genutzt. Die SSD ist als "/dev/sda" und das Raid-System als "/dev/sdb" zugänglich. Beide GPT partitioniert.

Das Backup habe ich habe ich mit "dd" vorgenommen:

dd if=/dev/sda2 of=/dev/sdb15 bs=4K

Dieser Schritt war von der Hoffnung getragen, dass der OS-Prober von Grub 2 während der Opensuse-Installation die kopierte Partition erkennen und auch dafür einen Boot-Menü-Eintrag anlegen würde. Für alle Fälle sozusagen. Viel zu kurz gedacht, weil ich in der Hektik einen wichtigen Punkt vernachlässigt hatte! Siehe unten. Dieser Artikel mag daher für ähnlich unbedarfte User eine Warnung und hoffentlich auch Hilfe darstellen.

Jedenfalls ging das Opensuse 13.2 Upgrade schief und ich wollte/musste das Backup nach einem Rückschreiben auf die ursprüngliche Partition wieder nutzen - das klappte dann zunächst aus verschiedenen Gründen zunächst nicht wie vorgesehen. Aber der Reihe nach.

Opensuse 13.2 Installer versagt

Naiv versuchte ich, das Upgrade wie zuletzt bei OS 13.1 über den DVD-Installer durchzuführen. Also: Auf dem Eingangsschirm über F2 Sprache und über F3 die Auflösung gewählt. Und dabei schon den ersten Fehler gemacht - nämlich nicht auf den neuen Menüpunkt "Keine KMS" in der Vorauswahl für die gewünschte Biddschirmauflösung geachtet. Was immer "Keine KMS" implizieren soll... Ich habe den Punkt zunächst ignoriert - obwohl ich natürlich "Kernel Mode Setting" assoziierte, mir dazu aber keine weiteren Gedanken machte.

Jedenfalls brachte der Installer nach der Auswahl meiner Standardauflösung von 1920x1200 kaum lesbare Zeichen auf den grafischen Installer-Schirm. OK, Grafikkartenproblem - ich habe in besagtem System eine Nvidia GTX 750 TI. Da spinnt halt der Nouveau-Treiber, denke ich. Da ich den Schirminhalt mit ein wenig Phantasie manchmal gerade noch lesen konnte, versuchte ich einfach weiterzumachen. In der Hoffnung, dass sich nach der Grundinstallation und einer Installation des Nvidia-Treibers alles zum Guten wenden würde.

Jedoch : Die Installation scheiterte letztlich bei der automatischen Konfiguration kurz vor dem Reboot mit gleich zwei roten Fehlermeldungen, die ich allerdings wegen des zu geringen Farbkontrastes nicht entziffern konnte - außer, dass man einen Fehler melden solle. Sehr hilfreich .... Nach dem Reboot-Versuch ging dann gar nichts mehr. Mein altes Grub2-Menü war zwar noch da, aber das "upgegradete" System blieb zu Beginn des Bootvorgangs stehen - ohne jede Chance, auch nur irgendetwas zu tun (ach, du schöne neue Welt von grub2, systemd und KMS!).

OK, dachte ich, wozu hast du eine Sicherung? Also mit "dd" die kopierte Partition an ihren Ursprungsort zurückgeschrieben - und leider wieder nicht darüber nachgedacht, was das eigentlich bedeutet (s.u.). Immerhin: Der Bootvorgang ins alte OS13.1 lief (irgendwie, s.u.). Bis zum grafischen Login. Da war ich erstmal beruhigt.

Weiterer Installationsversuch

Ich habe danach versucht - wieder mit kaum lesbarem Schirm - eine minimale Installation von OS 13.2 ohne KDE oder ein anderes grafisches System vorzunehmen. Ich modifzierte ferner die Partitionierung nach einem bislang gewohntem Muster - wiederum ohne richtig nachzudenken. Und eliminierte dabei eine BIOS Boot Partitiion, die ich unter OS 13.1 auch nicht hatte. Die Quittung kam prompt:
Nach dem Reboot meldete das BIOS, dass es kein bootfähiges System gebe. Ich solle eine Systemdisk einstecken ... Na, super ! Nun half die zurückgespielte Sicherung auch nichts mehr ...

"Keine KMS" unter dem Installerpunkt F3 Auflösung"

Nach einem Beruhigungstrunk war dann der Ehrgeiz geweckt. Neuer Anlauf mit genauerem Hinsehen und Hin und Her-Schalten zwischen den Spracheinstellungen des grafischen Opensuse DVD-Installers. Das erste, was ich dann ernst nahm, war der neue Punkt (nach "F3") oberhalb der verfügbaren Auflösungen: "No KMS" - "Keine KMS".

Unabhängig von "keine" ist "KMS", interpretiert als "Kernel Mode Setting", durchaus interessant. Die proprietären NVidia Treiber nutzen ja KMS nicht. Aber die Idee hinter KMS ist ja eigentlich was Gutes. Siehe etwa:
https://wiki.archlinux.org/index.php/kernel_mode_setting
Vielleicht nutzt der OS-Installer jetzt frühzeitig KMS ? Und vielleicht kann ja der Installer im KMS Modus mit aktuellen Nvidia Karten nicht umgehen?

Also mal die Option "Keine KMS" gewählt. Und siehe da: Es wurde zwar für Textmeldungen auf tty1 ein Text-Terminal mit schrecklicher 80x20-Basis-Auflösung eingerichtet, aber der grafische Installer funktionierte plötzlich mit meiner Nvidia-Karte und zeigte ein einwandfreies grafisches Schirm- und Text-Bild. Das ist etwas, worüber die Opensuse-Leute mal nachdenken sollten! Wie soll ein Anfänger mit dieser Situation klar kommen?

Installation von Opensuse 13.2 mit dem Kernelparamter "nomodeset"

Ok; KMS macht dem Installer also Probleme beim Umgang mit meiner speziellen Nvidia-Karte (oder ggf. auch mit anderen Nvidia-Karten). Da ich mich nach der Installation nicht mit niedrig auflösenden Text-Konsolen (tty1 bis tty6) und deren Rekonfiguration rumschlagen will, habe ich mir dann für einen erneuten Installation vorgenommen, zwar eine Auflösung von "1920x1200" statt der Option "Keine KMS" zu wählen, aber gleichzeitig mit dem Kernel-Parameter

"nomodeset"

zu arbeiten. Gott sei Dank hat Opensuse die Eingabezeile für Kernelparameter auf dem Installer-Schirm beibehalten!

Der Vorteil dieser Installationsmethode ist, dass einerseits das Problem mit dem grafischen Installer vermieden wird - aber gleichzeitig die Konsol-Terminals tty1 bis tty6 auf maximale Auflösung konfiguriert werden.

Partitionierung mit BIOS Boot Partition

Mein System war eines mit einem konventionellen BIOS. Kein UEFI. Grub 2 in aktuellen Versionen benötigt aber aus Platzgründen (begrenzter MBR; angrenzender Platz wird belegt) eine kleine Bios Boot Partition, wenn

  • ein System mit konventionellem BIOS gebootet werden soll UND
  • die Festplatte, auf der Grub2 installiert wird, eine reine GPT-Partitionstabelle enthält oder ein MBR/GPT Hybrid ist.

Für mehr Informationen zur BIOS Boot Partition siehe

http://en.wikipedia.org/wiki/BIOS_boot_partition
http://wiki.ubuntuusers.de/GRUB_2/Grundlagen
http://www.rodsbooks.com/gdisk/booting.html
http://de.news.siduction.org/2011/10/15/gpt-disks-mit-herkommlichem-bios-booten/

Für mein System mit konventionellem BIOS und GPT-Platten schlug der Opensuse Installer deshalb eine solche Partition im Zuge der versuchten Neuinstallation vor. Ist man bislang ohne eine solche Partition ausgekommen, so war das vielleicht Glück (Grub2 kann manchmal mit Umwegen arbeiten), oder man hatte noch eine älter Grub 2 Version. In jedem Fall sollte man vor der Neu-Installation von OS 13.2 auf eine freien Partition, aber auch vor dem Upgrade eines vorhandenen OS 13.1 unbedingt eine kleine "BIOS BOOT" Partition anlegen, wenn denn die primäre Platte GPT-partitioniert ist und dort eine solche Partition noch nicht existiert.

Diese "BIOS BOOT"-Partition wird vom User zwar nicht formatiert, erhält aber ein spezielles Flag. Der Partitioner von Opensuse, der im Installer aufgerufen wird, stellt dann die Größe automatisch auf etwa 7.3 MByte ein. Man darf alles an den Partitionierungsvorschlägen des Installers ändern, aber die Existenz der Boot Partition sollte man gewährleisten. Im YaST-Partitioner muss man beim Anlegen der Partition folgende Optionen wählen :

  • Partition nicht formatieren
  • Dateisystem ID 0x00 BIOS Grub

Der Typ einer solchen Partition ist übrigens "0xEF02" (falls man Tools wie "gdisk" zur Anlage verwenden will).

Erfolgreiche Installation

Und - oh Wunder - mit dem Kernelparameter "nomodeset" und vorhandener BIOS Boot Partition klappte sowohl die Installation eines neuen Systems auf einer freien Partition (als auch das spätere Upgrade eines vorhandenen OS 13.1). Das vom Installer installierte Grub 2 enthielt nach der testweisen Neuinstallation von OS 13.2 auf einer freien Partition der SSD prompt auch 2 Menüpunkte für

  • sowohl das alte ursprüngliche OS 13.1 auf der SSD (/dev/sda1)
  • wie auch das als Backup kopierte OS 13.1 auf dem Raid-System (/dev/sdb15)

Grub2 bootet trotz korrektem Menüeintrag das vorhandene OS13.1 nicht von "/dev/sda1" sondern von "/dev/sdb15"

Nun probierte ich, das inzwischen ja aus der Sicherung auf "/dev/sda1" zurückkopierte OS 13.1-System zu booten. Das ging zwar - es wurde aber nicht die Partition /dev/sda1 auf das Wurzelverzeichnis "/" gemounted, sondern vielmehr die (langsamere) "/dev/sdb15".

Warum denn das nun wieder? Der zugehörige Grub2-Menüeintrag sah doch korrekt aus und enthielt sogar den Hinweis auf die "/dev/sda1" im Titel! Auch die Einstellung der "/boot/grub2/grub.cfg" sahen fehlerfrei aus. Ich hatte einfach einen schlechten Tag und bekam das trotz einiger Anläufe und mehrfacher Kontrolle der Grub2 Konfigurationsdatei und der "/etc/fstab" zunächst nicht in den Griff. Dabei war die Lösung bei etwas aufmerksamerem Hinsehen stocksimpel - und dem Profi ist mein oben begangener Fehler sicher nicht entgangen:

"dd" kopiert natürlich 1:1 die komplette Filesystem-Information zwischen den Partitionen mit. Damit auch die UUID der Partition! Diese war nach dem Kopieren also nicht mehr eindeutig in meinem System!

Siehe zur Bedeutung der UUID z.B.:
http://wiki.ubuntuusers.de/UUID

Grub 2 benutzt in der aktuellen Version aber UUIDs an etlichen Stellen, um die zu einem Menüeintrag zugehörigen Partitionen zu identifizieren. Hierzu ein entsprechender Ausschnitt aus der "/boot/grub2/grub.cfg" :

### BEGIN /etc/grub.d/30_os-prober ###
menuentry 'openSUSE 13.1 (x86_64) (on /dev/sda1)' --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'osprober-gnulinux-simple-d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e' {
	insmod part_gpt 
	insmod ext2
	set root='hd0,gpt1'
	if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
	  search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt1 --hint-efi=hd0,gpt1 --hint-baremetal=ahci0,gpt1 --hint='hd0,gpt1'  d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e
	else
	  search --no-floppy --fs-uuid --set=root d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e
	fi
	linux /boot/vmlinuz-3.11.10-7-desktop root=UUID=d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e video=1920x1200 resume=/dev/disk/by-id/scsi-1AMCC_1ZC032077E68A3005C91-part5 splash=silent quiet showopts
	initrd /boot/initrd-3.11.10-7-desktop
}

Der wichtigste Punkt ist dabei

root=UUID=d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e

Leider gab es auch nach dem Zurückkopieren des Inhalts der (Backup-)-Partition von "/dev/sdb15" auf "/dev/sda1" die UUID "d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e" natürlich zweimal auf dem System - eben für "/dev/sdb15" und "/dev/sda1".

Überprüfen kann man die UUID als User root mittels des Kommandos

mytux:~ # blkid /dev/sda1
/dev/sda1: UUID="d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e" TYPE="ext4" PTTYPE="dos" PARTLABEL="primary" PARTUUID="5db53bbc-3db1-4860-8c67-6d9d8391ef29" 
mytux:~ # blkid /dev/sdb15
/dev/sdb15: UUID="d05ea945-8416-45bb-8697-2710a753520e" TYPE="ext4" PTTYPE="dos" PARTUUID="000616c5-0f" 
mytux:~ # 

Siehe zum "blkid"-Befehl http://wiki.ubuntuusers.de/UUID und die man-Seiten.

Das dargestellte Ergebnis führte in meinem Fall natürlich ins Chaos.

Was also tun? Man muss in der von mir herbeigeführten Situation die UUID des Filesystems auf der kopierten Partition "dev/sdb15" ändern! Danach muss man den OS-Prober von Grub2 erneut laufen lassen und Grub2 neu installieren.

Zum Umsetzen der UUID von "/dev/sdb15" darf diese Partition nicht gemounted sein. Ist sie wie in meinem Fall mit "ext4" formatiert, ändert man die UUID (nach dem Unmounten) mit "tune2fs":

mytux:~ # tune2fs -U `uuidgen` /dev/sdb15      
mytux:~ # blkid /dev/sdb15
/dev/sdb15: UUID="1dffa36e-b8ba-484b-81aa-577fe4c600c6" TYPE="ext4" PTTYPE="dos" PARTUUID="000616c5-0f"  

Ok. Im Anschluss die üblichen Schritte für die Konfiguration und Installation von "grub2" durchführen:

mytux:~ # grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
mytux:~ # grub2-install --boot-directory=/boot /dev/sda

Siehe für Hintergrundsinformationen
https://activedoc.opensuse.org/book/opensuse-reference/chapter-10-the-boot-loader-grub2

https://fedoraproject.org/wiki/GRUB_2?rd=Grub2
http://www.dedoimedo.com/computers/grub-2.html
http://wiki.gentoo.org/wiki/GRUB2_Quick_Start

Die, die es sich einfacher machen wollen, verwenden im aktuell gebooteten Opensuse-System (in meinem Fall also in dem eben neu installierten OS13.2) "Yast2 >> Bootloader". Ich gehe hier nicht näher auf die von Opensuse gewählten Einstellungen zum Grub2-Bootloader ein. Wichtig ist, dass unter dem Reiter "Bootloader-Optionen" die Checkbox "Fremdes OS testen" einen Haken hat.

Danach wurde OS 13.1 sowohl von seiner ursprüglichen Partition "/dev/sda1/" als auch vom backup "dev/sdb15" scheinbar korrekt und mit konsistenten Einstellungen gebootet.

Stimmt das ? Nein, nicht wirklich. Denn wenn man sich die "/etc/fstab" der Kopie auf "/dev/sdb15" ansieht, steht da ja immer noch die ursprüngliche Partition der SSD als Boot-Partition drin :

/dev/disk/by-id/ata-Samsung_SSD_840_PRO_Series_S1AXNSAF109572J-part1 /	ext4  acl,user_xattr  1 1

Erstaunlicherweise funktioniert der Boot-Vorgang von der backup-Partition trotzdem und es ist danach gemäß der Grub2-Konfiguration auch wirklich "/dev/sdb15" auf "/" gemounted (man prüfe das mit "mount"). Den Eintrag in "/etc/fstab" müsste man natürlich noch ändern, falls man das "Backup" wirklich zum Arbeiten nutzen wollte und dafür eine konsistente Konfiguration haben möchte. Aber eigentlich ist das Arbeiten mit der Sicherungskopie nicht Sinn der Sache - das Backup soll ja eigentlich unangetastet bleiben. Ok, im vorliegenden Fall diente der Versuch der Vermehrung von Wissen ...

Nachdem die Welt nun wieder in Ordnung und das Wissen um die Tücken des OS13.2-Installers hinreichend vermehrt war, konnte ich nun endlich auch ein erfolgreiches Upgrade des vorhandenen OS 13.1 auf "/dev/sda1" fahren!

Was haben wir durch die Upgrade- und Installationsversuche zu Opensuse OS 13.2 gelernt ?

Bzgl. Grub 2:

  • Behalte immer im Kopf, dass Grub2 UUIDs heranzieht, um Partitionen zu identifizieren. Überlege dir auf dieser Basis deine Backup- und Restaurierungs-Strategie bzgl. aller Konsequenzen (unter Vermeidung der Erzeugung doppelter UUIDs im gleichen System).
  • Lege Backups einer Partition, die du mit "dd" erzeugst, deshalb am besten nicht auf ein und demselben System an! Wenn doch ändere ggf. die UUID des Backup-Filesystems und merke dir die alte UUID für evtl. Restaurierungsarbeiten.
  • Bist du nach Neuinstallationen oder anderen Systemexperimenten gezwungen, das (mit "dd" erzeugte) Backup (evtl. ohne geänderte UUID) zurückzukopieren, dann ändere spätestens vor diesem Schritt die UUID der Backup-Partition. Und kümmere dich darum, dass die zurückgeholte Partition eine UUID erhält, die mit den aktuellen Grub2-Einstellungen kompatibel ist - oder lege mit Hilfe eines anderen, noch bootfähigen Systems Grub2 nach dem Rückkopieren komplett neu an (inkl. Durchlaufen des OS-Probers!).
  • Bei Booten eines Systems mit konventionellem BIOS : Unbedingt vorab oder während der Installation eine (kleine) unformatierte Partition vom Typ "BIOS GRUB" anlegen, wenn man eine reine GPT-partitionierte Festplatte oder eine MBR/GPT-Hybrid-Platte besitzt. Im Falle von (U)EFI ist sowieso eine EFI-Partition anzulegen.

Bzgl. der Opensuse 13.2 Installation von der DVD:

  • Unbedingt das alte System sichern.
  • Der grafische "Opensuse 13.2"-Installer kann Probleme mit Nvidia-Karten bekommen (grafisches Schirmbild mit fast unleserlichem Text, verwaschenem Kontrast und fehlerhafter Glättung). Er hat mit Sicherheit Probleme mit einer GTX 750 TI. Dann bei der Installation mal als Kernelparameter "nomodeset" eingeben oder unter F3 die Option "Keine KMS" wählen.
  • Ein Upgrade mit aktivem KMS führte bei mir (Nvidia-Karte, Opensuse 13.1) zum Scheitern der Installation im Verlauf der automatischen Konfiguration (der Systemgeräte) kurz vor dem Reboot.

Viel Spass nun bei euren eigenen Experimenten mit einem Opensuse 13.2 Upgrade oder einer OS 13.2 Installation!

Asus Xonar D2X unter Linux / Opensuse 13.1 – III – Alsa Upmix 2.0 auf 5.1

Im letzten Artikel dieser kleinen Serie zur Asus Sonar D2X
Asus Xonar D2X unter Linux / Opensuse 13.1 – II
hatte ich festgestellt,

  • dass Soundsignale neben der Digital-Analog Umwandlung nicht modifiziert werden und vom User nur hinsichtlich der Kanal-Lautstärke direkt beeinflusst werden können,
  • dass die Karte deshalb nur in Grenzen regelbar ist. So fehlen Möglichkeiten zur systemweiten Bass/Höhen-Regelung und die Varianten eines Stereo-Upmix auf mehr als 2 Kanäle sind begrenzt. So kann man über einen entsprechende Schalter nur auf 4.0 oder 6.0 Sound hochmixen. Ein Upmix auf 5.1 oder 7.1 Sound ist jedoch nicht direkt möglich.
  • dass ein Regler zur globalen Lautstärkeregelung, der das Lautstärkeverhältnis der Kanäle zueinander nicht verändert, fehlt.

Hinsichtlich der Klangeigenschaften und der Bass/Höhen-Verteilung müssen unter KDE player-spezifische "Equalizer" helfen, wie sie z.B. Clementine und Amarok zur Verfügung stellen (zumindest bei Einsatz des Gstreamer-Backends für Phonon).

Bzgl. eines weitergehenden Stereo-Upmixes und des fehlenden Reglers müssen wir auf die sehr weitgehenden Konfigurationsmöglichkeiten von ALSA zurückgreifen. Dazu brauchen wir kein Pulse-Audio! ALSA erlaubt dabei eine userspezifische Einstellung über eine Datei "~/.asoundrc".

Upmix von 2.0-Stereo-Sound auf 5.1-Kanal-Sound (oder 7.1-Kanal-Sound) mittels ALSA und einer "~/.asoundrc"-Datei

Ich definiere und erläutere nachfolgend der Reihe nach die erforderlichen Abschnitte einer Datei "~/.asoundrc", die unsere D2X-Karte dazu bringt, z.B. zusammen mit den Playern Clementine und Amarok unter KDE folgendes zu tun:

  1. Ergänzung von Kmix um einen Regler zur Lautstärkenänderung über alle Kanäle hinweg, wobei das Lautstärekverhältnis zwischen den Kanälen gleich bleibt.
  2. Upmix des Outputs von Stereo-Audio-Quellen zu einem 5.1 (bzw. 7.1) Sound.

Ich zeige dabei zunächst nur eine simple, aber wirkungsvolle Methode, die das generische ALSA Device "surround 5.1" und die Asus Sonar D2X als 6 Kanal-Gerät benutzt. Das ist für Leute interessant, die nur 5.1 Lautsprecher-Sets zur Verfügung haben. Aus dem unten Ausgeführten ergibt sich der 7.1-Fall (mittels "surround71") jedoch ganz zwanglos.

Wer bzgl. ALSA und der "~/.asoundrc"-Datei kein Hintergrundswissen mitbringt, dem seien folgende Artikel empfohlen:
http://www.volkerschatz.com/noise/alsa.html
http://www.alsa-project.org/main/index.php/Asoundrc

Dort findet man einige grundsätzliche Erläuterungen. Für Entwickler erschließen sich danach ein paar Begrifflichkeiten ggf. auch über
http://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-lib/pcm_plugins.html

Identifiziere die richtige Nummer der Soundkarte

Bevor wir die Datei "~/.asoundr" editieren, benötigen wir ein paar Informationen zu den vom System und ALSA erkannten Soundkarten. Hat man nämlich mehrere Soundkarten installiert, so ist die Nummer der Karte für die weitere ALSA-Konfiguration entscheidend.

Diesbezügliche Informationen erhalten wir z.B. YaST. Auf ALSA-Ebene geht dies direkter mit Hilfe des Kommandos "aplay -l". (Hinweis: Das Paket "alsatools" sollte auf dem System installiert sein). Bei mir sieht das Ergebnis dieses Kommandos im Moment so aus:

**** Liste der Hardware-Geräte (PLAYBACK) ****
Karte 0: Audigy2 [SB Audigy 2 Platinum [SB0240P]], Gerät 0: emu10k1 [ADC Capture/Standard PCM Playback]
  Sub-Geräte: 32/32
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
  Sub-Gerät #1: subdevice #1
  Sub-Gerät #2: subdevice #2
  Sub-Gerät #3: subdevice #3
  Sub-Gerät #4: subdevice #4
  Sub-Gerät #5: subdevice #5
  Sub-Gerät #6: subdevice #6
  Sub-Gerät #7: subdevice #7
  Sub-Gerät #8: subdevice #8
  Sub-Gerät #9: subdevice #9
  Sub-Gerät #10: subdevice #10
  Sub-Gerät #11: subdevice #11
  Sub-Gerät #12: subdevice #12
  Sub-Gerät #13: subdevice #13
  Sub-Gerät #14: subdevice #14
  Sub-Gerät #15: subdevice #15
  Sub-Gerät #16: subdevice #16
  Sub-Gerät #17: subdevice #17
  Sub-Gerät #18: subdevice #18
  Sub-Gerät #19: subdevice #19
  Sub-Gerät #20: subdevice #20
  Sub-Gerät #21: subdevice #21
  Sub-Gerät #22: subdevice #22
  Sub-Gerät #23: subdevice #23
  Sub-Gerät #24: subdevice #24
  Sub-Gerät #25: subdevice #25
  Sub-Gerät #26: subdevice #26
  Sub-Gerät #27: subdevice #27
  Sub-Gerät #28: subdevice #28
  Sub-Gerät #29: subdevice #29
  Sub-Gerät #30: subdevice #30
  Sub-Gerät #31: subdevice #31
Karte 0: Audigy2 [SB Audigy 2 Platinum [SB0240P]], Gerät 2: emu10k1 efx [Multichannel Capture/PT Playback]
  Sub-Geräte: 8/8
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
  Sub-Gerät #1: subdevice #1
  Sub-Gerät #2: subdevice #2
  Sub-Gerät #3: subdevice #3
  Sub-Gerät #4: subdevice #4
  Sub-Gerät #5: subdevice #5
  Sub-Gerät #6: subdevice #6
  Sub-Gerät #7: subdevice #7
Karte 0: Audigy2 [SB Audigy 2 Platinum [SB0240P]], Gerät 3: emu10k1 [Multichannel Playback]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 0: Audigy2 [SB Audigy 2 Platinum [SB0240P]], Gerät 4: p16v [p16v]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 1: D2X [Xonar D2X], Gerät 0: Multichannel [Multichannel]
  Sub-Geräte: 0/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 1: D2X [Xonar D2X], Gerät 1: Digital [Digital]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 2: NVidia [HDA NVidia], Gerät 3: HDMI 0 [HDMI 0]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 2: NVidia [HDA NVidia], Gerät 7: HDMI 1 [HDMI 1]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 2: NVidia [HDA NVidia], Gerät 8: HDMI 2 [HDMI 2]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0
Karte 2: NVidia [HDA NVidia], Gerät 9: HDMI 3 [HDMI 3]
  Sub-Geräte: 1/1
  Sub-Gerät #0: subdevice #0

Hier sieht man, dass die D2X als Karte 1 erkannt wurde. Weitere Geräte sind eine alte, liebgewonnene Audigy 2 und eine Onboard-Karte. Man erkennt ferner, dass jede Karte (im Besonderen abwer die Audigy-Karte) eine Reihe untergeordneter Geräte mit weiteren "Sub Devices" beherbergen. Die D2X erscheint mit ihren 2 "Geräten" unter Linux eher als eine sehr schlanke Karte.

Auf einem System mit genau nur einer Soundkarte wäre die Soundkarten-Nummer im Gegensatz zum obigen Befund "0" gewesen.

Weitere Kommandos, die die Reihenfolge der Karten unter einem Linux-System und zugehörige Module anzeigen, sind:

cat /proc/asound/cards

mytux:~ # cat /proc/asound/cards
 0 [D2X            ]: AV200 - Xonar D2X
                      Asus Virtuoso 200 at 0x7e00, irq 16
 1 [Audigy2        ]: Audigy2 - SB Audigy 2 Platinum [SB0240P]
                      SB Audigy 2 Platinum [SB0240P] (rev.4, serial:0x10021102) at 0x8f00, irq 16
 2 [NVidia         ]: HDA-Intel - HDA NVidia
                      HDA NVidia at 0xfaffc000 irq 17

cat /proc/asound/modules

mytux:~ # cat /proc/asound/modules
 0 snd_virtuoso
 1 snd_emu10k1
 2 snd_hda_intel

An letzterer Ausgabe erkennt man übrigens auch, dass das für die Asus Xonar D2X geladene Kernelmodul den Namen "snd_virtuoso" trägt. Dieser Befund ist natürlich konsistent zu der von uns in
Asus Xonar D2X unter Linux / Opensuse 13.1 – II
per YaST vorgenommenen Sound-Karten-Konfiguration.

Bei Bedarf die Reihenfolge der Soundkarten ändern

Dass die eigentlich bevorzugte Xonar D2X-Karte in meinem System nicht als Karte "0" definiert ist, mag dem einen oder anderen Leser suspekt vorkommen. Nicht ganz zu Unrecht:

Bei dem heutigen Mischmasch aus Phonon, einer definierten Reihenfolge aus Phonon-Devices, diversen Phonon-Backends, Resten von Pulse-Audio und ALSA kann die eine oder andere KDE- oder Gnome-Applikation von sich aus schon mal als Default die Karte "0" (oder untergeordnete Geräte) ansprechen; dann müssen da natürlich auch Lautsprecher angeschlossen sein, damit man überhaupt was zu hören bekommt.

Hinzu kommt ein seltsamer Mix aus erkannten reinen ALSA-Devices (mit kleinem ALSA-Logo) und Phonon/KDE-Devices (versehen mit einem kleinen KDE-Logo) in den KDE-weiten "Multimedia (= Phonon)-Einstellungen (s. die Abbildung weiter unten). Auch wenn man die Reihenfolge der bevorzugten Devices dort so definiert, das die ALSA-Devices ganz oben stehen, wird das nicht zwingend von jeder Applikation beachtet. Manche Applikationen erlauben zudem eine spezifische eigene Auswahl des Sound-Gerätes. Wer nicht an jeder Soundkarte Lautsprecher angeschlossen hat und auf Probleme mit Applikationen stößt, der möge die D2X zur Sicherheit also als Karte "0" definieren und die weiter unten folgenden HW-Angaben in der "~/.asoundrc" entsprechend anpassen.

Leicht gesagt - aber wie ändert man eigentlich die Reihenfolge der erkannten Soundkarten im System?

Unter Opensuse kann die Reihenfolge der Karten am einfachsten mit "YaST >> Sound" beeinflusst werden. Unter anderen Systemen ist es u.U. etwas schwieriger. Letztlich läuft die Sache auf Einstellungen in einer sound-spezifischen Datei unter dem Verzeichnis "/etc/modprobe.d/" hinaus. Übersichtliche Hinweise zu Ubuntu findet man hier:
http://wiki.ubuntuusers.de/Soundkarten_konfigurieren
Siehe dort den Abschnitt "Reihenfolge (Priorität) von Soundkarten Ändern". Die dort beschriebenen Einstellungen gelten vermutlich auch für andere Debian-basierte Systeme; sie verdeutlichen in jedem Fall das Prinzip.

Unter Opensuse 13.1 heißt die zu modifizierende Datei dagegen "/etc/modprobe.d/50-sound.conf". Sie sieht in meinem Fall so aus:

options snd slots=snd-emu10k1,snd-virtuoso
# Cw4d.j3r564qQSgF:Virtuoso 200 (Xonar D2X)
alias snd-card-1 snd-virtuoso
# cuhJ.vIcU+IM+7DC:SB Audigy2 Platinum
alias snd-card-0 snd-emu10k1

Für eine Reihenfolge, bei der die D2X an erster Stelle kommt, müsste der Inhalt wie folgt abgeändert werden:

options snd slots=snd-virtuoso,snd-emu10k1
# cuhJ.vIcU+IM+7DC:SB Audigy2 Platinum
alias snd-card-1 snd-emu10k1
# Cw4d.j3r564qQSgF:Virtuoso 200 (Xonar D2X)
alias snd-card-0 snd-virtuoso

Nach einem Reboot ist dann die in dieser Datei definierte Reihenfolge gültig. Nebenbei: Die seltsamen Buchstaben-Zahlen-Kombinationen für die Karten stammen aus "udev" und dort hinterlegten Infos.

Beziehung der Soundkarten-Nummer zu ALSA-Definitionen

Wie die Nummer der Karte und ihrer Subdevices in ALSA-Kennungen eingehen, die in einer ".asoundrc" verwendet werden können, erfährt man hier
http://www.alsa-project.org/main/index.php/Asoundrc
In diesem Artikel kann man auch nachlesen, was sog. "Plugin" PCM Devices sind. Derartige PCM Devices (vom Type "plug") werden wir weiter unten in einer hierarchischen Abfolge definieren und miteinander kombinieren. Vereinfacht gilt:
PCM Devices (bestimmter verschiedener Typen, u.a. "plug") können sich unter ALSA jeweils ein sogenanntes "Slave Device" zunutze machen und den Sound an dieses Device gemäß vorgegebener Einstellungen weiterleiten. Das Ganze kann über mehrere Ebenen hinweg erfolgen.

Definition eines Full Duplex Devices als Ziel des Upmixes

Wir beginnen nun mit dem Editieren der Datei ~/.asoundrc. In einem ersten Abschnitt legen wir ein Full Duplex Device (Plugin) namens "dmix51" fest, das wir mit unser Hardware verknüpfen. Zu "Full Duplex" siehe z.B.:
http://www.ehow.com/how_7763496_check-sound-card-fullduplex.html.

Der Typ (= "type"), den man bei der Konfiguration eines solchen Full-Duplex-Devices angeben muss, ist "asym". Siehe http://alsa.opensrc.org/Asym. Plugins vom Typ "asym" bestehen aus zwei Komponenten, die definiert werden müssen - einer "playback"- und einer "capture"-Komponente. Am wichtigsten für unsere Zwecke ist im Moment die "playback"-Komponente. Zu dieser legen wir diverse Eigenschaften fest, während wir bei der "capture"-Komponente lediglich auf die vorhandene Hardware verweisen.

Das "playback"-Plugin ist wiederum vom Typ "dmix". Siehe hierzu:
http://alsa.opensrc.org/Dmix.
Wichtig ist, dass ALSA für solche definierten Devices mehrere Soundstreams aus unterschiedlichen Quellen direkt miteinander mixen, also störungsfrei überlagern kann. Dafür braucht man Pulseaudio überhaupt nicht. So ist es dann z.B. möglich, parallel Sound von Clementine und von Amarok oder anderen Quellen abspielen zu lassen. Unter Kmix lassen sich diese Quellen dann zudem gegeneinander von der Lautstärke her abmischen.

Sog. "ipc"-Daten regeln die Zugriffsmöglichkeiten. Siehe hierzu: http://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-lib/pcm_plugins.html und dort den Abschnitt zu "dmix".

pcm.dmix51 {
	type asym
	
	playback.pcm {
		type dmix

		ipc_key 6789123
		ipc_perm 0660
		ipc_gid audio

		slave {
			# 6 channels entsprechen surround51, 8 surround71
			channels 6
			pcm {
				#format S32_LE
				format S16_LE
				
				#rate 44100
				rate 48000

				type hw
				card 1
				device 0
				subdevice 0
			}

			period_size 1024
			buffer_size 16384
		}
	}
	capture.pcm "hw:1"
}
ctl.dmix51 {
	type hw
	card 1
}

Der Name "dmix51" ist willkürlich gewählt und deutet an, dass wir hier 6 Kanäle voraussetzen und nutzen wollen. Festgelegt wird Letzteres über das "channels"-Statement im inkludierten "slave" :

channels 6

Schließt man eine 7.1-Anlage an die Xonar D2X an, so nutzt man natürlich ein analog definiertes Device "dmix71" mit "channels 8". Eine Darstellung des länglichen Codes für ein "dmix71" hierfür habe ich mir aus Platz- und Wiederholungsgründen erspart.

Innerhalb der "playback"-Komponente wird ein Slave PCM Device vom Typ "hw" (Hardware) definiert. Bzgl. der angegebenen Alternativen zu den Sampling-Parametern für die gemixten Streams und auch zum Buffering muss man ein wenig experimentieren - u.a. um stockenden Sound oder "Crackling" zu vermeiden. Siehe etwa die Kommentare in einer analogen Definition in

https://dl.dropboxusercontent.com/u/18371907/asoundrc.

Die Definition des Control Devices "ctl.dmix51" am Ende haben wir zur Sicherheit vorgenommen. Programme wie "Jack" benötigen diese Festlegung gegebenenfalls.

Ok, nun haben wir ein "dmix"-PCM Device, das auf unsere Karte verweist und das in der Lage ist, eingehende Streams aus unterschiedlichen Quellen zu einem Stream zu resamplen.

Kette aus Default und Slave-Devices in der "~/.asoundrc"

Applikationen wie Clementine nutzen ohne weitere detaillierte Konfiguration ein ALSA Default Device. Amarok wertet zudem die KDE-Einstellungen zum Phonon Standard Device aus. Das von uns nun vorgegebene ALSA Default Device sollte nach Abwickeln einer Kette von hierarchischen Slave Device Definitionen letztich zu dem vorgesehenen HW-Device führen. Dies erreichen wir nachfolgend, indem wir die Slave-Kette am Ende zu unserem bereits definierten "dmix51" PCM Device führen.

pcm.!default {
	type softvol
	slave.pcm "simple51"
# 	slave.pcm "simple71"
#	slave.pcm "ctrl51"

	control {
	  name "SW master"
	  card 1
	 }
	 
   hint {
    show on
    description "ALSA_DEFAULT"
  }
}

# speaker-test -D simple51 -c 2 -t wav
pcm.simple51 {
	type plug
	slave.pcm "surround51"
	slave.channels 6
	route_policy duplicate
}
pcm.simple71 {
	type plug
	slave.pcm "surround71"
	slave.channels 8
	route_policy duplicate
}
pcm.!surround20 {
	type plug
	slave.pcm "dmix51"
	# slave.pcm "dmix71"
}

pcm.!surround40 {
	type plug
	slave.pcm "dmix51"
	# slave.pcm "dmix71"
}

pcm.!surround51 {
	type plug
	slave.pcm "dmix51"
	# slave.pcm "dmix71"
}

pcm.!surround71 {
	type plug
	slave.pcm "dmix71"
}

# speaker-test -D ctrl51 -c 2 -t wav
pcm.ctrl51 {
	type plug
	slave.pcm "surround51"
	slave.channels 6
	type route
    ttable.0.0 1
    ttable.1.1 1
    ttable.0.2 1
    ttable.1.3 1
    ttable.0.4 0.5
    ttable.1.4 0.5	
    ttable.0.5 0.5
    ttable.1.5 0.5	
}

pcm.wine {
	type plug
	# Output directly, for performance
	#slave.pcm "hw:0"
	slave.pcm "surround20"
}

Hinweis: "#" leitet einen Kommentar ein.

Was passiert hier ? Zunächst gilt:

  1. "surround51" ist eines der generischen ALSA Devices - siehe http://alsa.opensrc.org/SurroundSound.
  2. Das Ausrufezeichen vor den PCM Plugin-Namen leitet eine neue Device Definition mit (ggf.) Parameterüberschreibung ein. Siehe http://www.volkerschatz.com/noise/alsa.html und dort den Abschnitt über "Advanced configuration file features".

Mit diesem Wissen ausgestattet, besprechen wir nun einzelne Abschnitte.

Definition des Default Devices als "softvol" Device mit kanalübergreifendem Lautstärkeregler

Wir definieren im ersten Block also das PCM Standard (=Default) Device "pcm.!default" neu und zwar so, dass es offenbar vom Typ "softvol" sein soll. Letzteres bedeutet, dass ein "volume"-Regler (also Lautstärkeregler) auf SW-Basis eingeführt und einer HW-Einheit zugeordnet wird. Siehe hierzu: http://alsa.opensrc.org/Softvol.

Der über "control" für unsere Soundkarte 1 definierte Regler steht dann z.B. in Mixer-GUIs wie "kmix" oder "alsamix" als verwendbarer Regler zur Verfügung. Warum wollen wir einen solchen Regler? Weil die Kanal-Splittung des Standard-Master-Reglers der D2X alle Kanäle auf das gleiche Volumen hebt, sobald er betätigt wird. Wir möchten aber einen (zusätzlichen) Regler, der nach einem Split des Master auf einzelnen Kanäle das relative Lautstärkeverhältnis der Kanäle zueinander aufrecht erhält. Genau dies wird der von uns definierte Regler leisten. Wir haben ihn deshalb als "SW Master" bezeichnet.

Unser "pcm.!default"-Device bindet aber auch ein Slave Device vom Typ "plug" ein, nämlich "pcm.simple51", dessen Eigenschaften wir in einem weiteren, entsprechenden Abschnitt definiert haben. Will man eine 7.1-Konfiguration, so ist die Zeile

slave.pcm "simple51"

auszukommentieren und durch die im Moment kommentierte Zeile mit

slave.pcm "simple71"

zu ersetzen.

Upmix über ein zwischengeschobenes Plugin, das Stereo-Eingangskanäle nach Upmix an das generische Device "surround51" bzw. "surround71" weiterleitet

Das PCM Device "simple51" benutzt als Slave das (redefinierte) "Surround51"-Plugin und gibt dafür vor,

  • dass 6 Kanäle benutzt werden sollen und
  • dass eine Kanal-Duplikation vorgenommen werden soll.

Letzteres drückt sich in dem "route_policy"-Statement aus:

route_policy duplicate

Hinweise zur Bedeutung des Parameters "route_policy" und den verschiedenen dafür vergebbaren Werten findet man in http://alsa.opensrc.org/Asoundrc (Abschnitt "Plugins").

Die Einstellung "duplicate" führt zu einer automatischen Generierung von sog. "ttable"-Einstellungen, die den Upmix der ersten beiden Kanäle auf alle folgenden in einer einfachen, vordefinierten Lautstärkebalance vornehmen.

"ttable"-Vorgaben legen fest, welcher vorhandene Kanal durch ALSA in welcher Form (z.B. mit welcher Lautstärke) auf einen anderen Kanal abgebildet werden soll. Wie man die "ttable"-Einstellungen in der "~/.asoundrc" bei Bedarf explizit ändern kann, beschreibe ich kurz weiter unten. Zwingend ist eine eigene "ttable"-Abmischung über die ".asoundrc" aber nicht erforderlich, da wir ja zum relativen Lautstärke-Mix der D2X-Kanäle auch unsere Regler unter Kmix (oder einer anderen Mixer-GUI) zur Verfügung haben.

Im 7.1 Fall hätte unser "pcm.!default" in natürlich analoger Weise auf das angegebene "pcm.simple71" verwiesen und Letzteres wiederum auf das ebenfalls angegebene "pcm.!surround71".

Redefinition des generischen "surround51"- bzw. "surround71" Devices

Wohin verweist dann das redefinierte "surround51"-Plugin? Natürlich auf unser "dmix51" Device, das an unsere Soundkarte gebunden wurde und 6 Kanäle bereitstellt. (Im 7.1-Fall verweist "pcm.!surround71" natürlich auf ein vorzudefinierendes "dmix71").

Insgesamt hat unsere "~/.asoundrc" also folgende Device-Kette etabliert:

pcm!default => pcm.simple51 (Upmix) => pcm.!surround51 => pcm.dmix51

Siehe zum hier gewählten Vorgehen für den Default-Upmix auch :
http://forums.bodhilinux.com/index.php?/topic/2493-how-to-51-surround-sound-with-alsa/
http://www.gentoo-wiki.info/HOWTO_Surround_Sound
https://wiki.archlinux.org/index.php/Advanced_Linux_Sound_Architecture/Example_Configurations

Warum ein zwischengeschobenes Plugin "pcm.simple51" bzw. "pcm.simple71" für den Upmix?

Der aufmerksame Leser wird fragen, warum das Plugin "simple51" (bzw. "simple71") überhaupt dazwischen geschoben werden muss. Der einfache Grund dafür ist, dass wir unser 6 Kanal-"dmix51"-Gerät (bzw. unser 8 Kanal "dmix71 Gerät) ja auch ohne Upmix von expliziten Mehrkanal-Sound-Quellen unseres PCs nutzen lassen wollen, für die gar kein 2.0=>5.1 Upmix nötig ist und die von Haus aus z.B. das generische "surround51"-Device ansprechen. Beispiel hierfür wären etwa Video-Player.

Insgesamt fangen die Redefinitionen von "surround20", "surround40" und eben "surround51" den Upmix ab. Wird eines dieser generischen ALSA-Geräte explizit von einem Player angesprochen, wird es direkt an "dmix51" weitergereicht. (Für 7.1 kommentiert man jeweils die "dmix51"-Zeile und unkommentiert die jeweilige "dmix71"-Zeile).

Nun kommt als Nächstes natürlich die Frage, warum ich die generischen "surround40" und "surround20" nicht auf 5.1 (bzw. 7.1) hochmixe. Gute Frage! Ich lasse das in der Regel bleiben, weil ich dadurch beim Hören direkt erfahre, welche Sound-Applikation die genannten generischen Geräte explizit (also anstelle des ALSA-Default-Devices) anspricht. Ein "40=>51"-Upmix erfordert außerdem spezifischere "ttable"-Einstellungen. "surround40" kommt ferner so gut wie nie vor. Der geneigte Leser kann ja aber bei Lust und Laune zumindest schon mal "surround20" auf "simple51" (bzw. "simple71") umlenken!

Einstellen des ALSA Default Devices als Phonon Default Device für geeignete Sound-Quellen unter KDE

Bleibt noch ein wichtiger Schritt. Wer hat denn festgelegt, dass KDE oder KDE-Anwendungen - z.B. für Musik - überhaupt das ALSA Default Device nutzen sollen? Bislang niemand ! Deshalb müssen wir das ALSA Default Device explizit an die Spitze der von Phonon erkannten Devices für "Audio=>Musik"-Quellen zu stellen. Dies geschieht über die KDE Systemeinstellungen (aufrufbar über das Kommando "systemsettings") und dort unter "Hardware=> Multimedia".

phonon_600

Ergänzung 20.12.2014: Anzeige der ALSA PCM Devices in den Phonon-Einstellungen von KDE

Nachdem ich auf einem meiner Systeme testweise Opensuse 13.2 musste ich feststellen, dass immer weniger erkannte Alsa Devices unter Phonon angezeigt werden. Das bringt uns zu der Frage, wie man eigentlich die in der "~/.asoundrc" definierten PCM Devices in Phonon zur Anzeige bringt. Dies funktioniert für unser redefiniertes Default Device z.B. über die Ergänzung

   
hint {
    show on
    description "ALSA_DEFAULT"
  }

innerhalb des Definitionsbereichs. Siehe oben. Ich habe den Abschnitt für "pcm.!default" ergänzt. Die "hint"-Ergänzung scheint ein allgemeiner Mechanismus zu sein. Er funktioniert nach ersten Tests z.B. auch für "pcm.simple51". Das kann jeder Leser mal selbst ausprobieren.

Den Hinweis auf "hint" habe ich (gut versteckt) in einem der Abschnitte von
https://intern.radiotux.de/Dmix
gefunden. Siehe auch
http://wiki.ubuntuusers.de/.asoundrc
In beiden Fällen nach "phonon" suchen.

Findet man also aus irgendwelchen Gründen das Alsa Default Device nicht unter den Phonon-Geräten, dei unter den KDE Multimedia-Einstellungen gezeigt werden, so kann man eine Anzeige unseres selbst definierten PCM Devices über "hint" veranlassen, dann in den Phonon-Einstellungen testen und in der Priorität ganz nach oben schieben.

Ähnliche Einstellungen für das von Phonon zu priorisierende Gerät nimmt man für die Punkte "Benachrichtigungen", "Kommunikation" und "Zugangshilfen" vor.

Für "Audio=>Video"- Quellen wird man dagegen direkt eines der erkannten Multichannel-Geräte auswählen. Da wir u.a. das "surround71" Device nicht umgelenkt haben, können wir (bei entsprechender Anzahl an angeschlossenen Lautsprechern) dann auch vollen 7.1-Kanal-Sound erhalten. Bei Spielen wird man normalerweise auch ein Multichannel-Gerät und nicht das "ALSA-Default Device" verwenden. Für Spiele mit reinem Stereo kann man ja bei Bedarf umschalten.

Bezieht man Phonon mit ein, so sieht unsere eigentliche Geräte-Kette also wie folgt aus:

KDE => Phonon => Musik => ALSA Default Device => Redefiniertes ALSA Default Device per ~/.asoundrc == pcm!default => pcm.simple51 (Upmix) => pcm.!surround51 => pcm.dmix51 => D2X, genutzt als 6-Kanal-Gerät

Eigentlich gar nicht so komplex. Phonon gibt uns an dieser Stelle einfach weitere Freiheitsgrade.

Damit unsere Einstellungen in der "~/.asoundrc" nun in Gänze wirksam werden müssen wir uns von KDE abmelden und uns danach wieder einloggen. Ein Reboot (oder einfacher ein Neustart des Soundsystems) ist nur nötig, wenn wir die Reihenfolge von Soundkarten vertauscht haben sollten.

Resultierende erweiterte Darstellung unter Kmix

Haben wir alles richtig gemacht, so ergibt sich etwa folgendes Bild unter Kmix :

kmix3_600

Der rechte Bereich der Mixer-GUI wurde abgeschnitten. Man erkennt unschwer unseren SW-Lautstärkeregler "SW Master", der nun kanalübergreifend funktioniert.

Wir testen das Ganze etwa mit Clementine und spielen ein paar Soundtracks ab. Unter "Werkzeuge >> Einstellungen >> Wiedergabe" sollte als Ausgabe-Plugin "Audio sink (ALSA)" festgelegt sein:

clementine

Leider erfolgte in meinem Fall die globale Lautstärke-Regelung über den rechten der 2 zu "SW Master" angebotenen Regler, der eigentlich für Aufnahmen gedacht ist. Ich habe noch nicht herausgefunden, wie ich das switchen kann - aber man muss es ja nur wissen.

Man kann nun über "Einstellungen > Hauptkanal auswählen" unseren Regler "SW Master" auswählen. Er wird dann künftig angezeigt, wenn wir auf das "Kmix"-Symbol im Systemsteuerungsabschnitt der KDE-Kontroll-Leiste klicken:

kmix1

Damit ist (zumindest für das ALSA Default Device eines unserer Ziele für eine bessere Nutzung der Xonar D2X - nämlich die kanalübergreifende Lautstärkeregelung - erreicht.

5.1 Surround Sound und Verkabelung - ein Hinweis

Meine Standard-Lautsprecheranlage am Arbeitsplatz ist von Creative und hat ein 5.1-Anschluss-Kabel für die Soundkarte. Am Anlagenanschluss wird jedoch auch ein Kabel für die Side-Kanäle abgeführt; das System ist intern 7.1-Upmix-fähig. Ein wenig schwachsinnig; aber sehr günstig erstanden 🙂 .

Ich weiss nicht, ob es an dieser seltsamen Kombination liegt, aber die Regelung der 5.1-Kanäle funktioniert nur dann richtig, wenn man die Kabel bei Draufsicht in folgender Reihenfolge in die Analog-Ausgänge der D2X steckt - dabei blicke ich von hinten auf die Karte :

  • Grün (Creative-Front) - auf grünen Ausgang der Karte (D2X - Front)
  • Schwarz (Creative-Rear) - auf den orangen Ausgang der Karte (D2X-Side)
  • Orange (Creative-Center/Subwoofer) - auf den weißen Ausgang der Karte (D2X - Center/Subwoofer)

Das Stecken des schwarzen Kables ist nicht konsistent zur D2X-Beschreibung - funktioniert aber mit den angegebenen Einstellungen in der "~/.asoundrc". Hier ist die Kanalnummerierung des ALSA-Treibers wohl etwas neben der Intention von Asus. Oder die im Internet verfügbare Beschreibung zur D2X stimmt nicht. Na ja, stört mich nicht.

Sollte jemand mit einer 5.1-Anlage an der D2X-Probleme mit den Lautsprechern und/oder deren Regelung haben, so sollte er in jedem Fall mal die angegebene Stecker-Reihenfolge ausprobieren.

Übrigens: Bei einem 7.1-Upmix und einem physikalischen 5.1-Abgriff relativiert sich das Ganze dann sowieso.

Ich habe den Befund aber als Hinweis darauf genommen, dass es beim Ansehen von Filmen mit Surround Sound wichtig sein kann, die Lautsprecher-Reihenfolge zu prüfen. Hierzu dann bitte das Progrämmchen "speaker-test" einsetzen. Für 5.1 und unseren einfachen Upmix über "surround51" in der Form:

speaker-test -c 6 -D surround51 -t wav

Natürlich kann man mit

speaker-test -c 6 -D simple51 -t wav

auch unser "simple51" PCM testen.

Ein paar Worte zum Kopfhörer-Anschluss

Es gibt ja bei der D2X keine Möglichkeit, einen Ausgang auf das Frontpanel des PCs zu legen. Kopfhörer muss man also normalerweise (zumindest ohne Elektronik-Bastelei) hinten an der Karte an den Stereo-Ausgang (grün) legen.

Ich habe Gott sei Dank am flexiblen Lautstärkeregler der Lautsprecher-Anlage auch einen Kopfhörerausgang, so dass ich den Kopfhörer nicht hinten in einen der analogen Ausgänge der Karte selbst einstöpseln muss.

Aber auch dem, der das nicht haben sollte, hilft ggf. unser ALSA-Upmix: Bei einem 7.1-Upmix per ALSA und einem physikalischen 5.1-Abgriff wäre auch noch ein Ausgang frei, den man für die Kopfhörer benutzen könnte - auch permanent. Für diesen Ausgang muss man dann aber die Lautstärken-Regelung im Griff haben. Also nach Kopfhörer-Benutzung zur Sicherheit auf 0 stellen.

Direkte Beeinflussung der Signalstärke bei der Kanalzuordnung im Upmix durch ttable-Anweisungen

Der aufmerksame Leser wird sich gewundert haben, dass das oben angegebene PCM Device "pcm.ctrl51" unerwähnt blieb. Ich gehe darauf kurz ein. Um "pcm.ctrl51" zu nutzen, muss man "simple51" als Slave in der "pcm.!default"-Definition auskommentieren und den Kommentar aus der Zeile mit

slave.pcm "ctrl51"

entfernen.

Der Abschnitt zu "pcm.ctrl51" enthält den bekannten Slave "surround51" und explizite "ttable"-Definitionen. Wie z.B.:

#front     
    ttable.0.0 1.0
    ttable.1.1 1.0
#rear left    
    ttable.0.2 1.0
#rear right    
    ttable.1.3 1.0
#center    
    ttable.0.4 0.5
    ttable.1.4 0.5	
#bass    
    ttable.0.5 0.2
    ttable.1.5 0.2

Man erkennt, wie die die Input-Kanäle "0" und "1" (links auf den ersten Punkt in jeder Zeile folgend) auf die 6 Output-Kanäle "0" bis "5" des Slaves verteilt werden. Die Werte ganz rechts in jeder ttable-Zeile geben (lineare elektronische) Signalstärkenverhältnisse an, die der User nun selbst anpassen kann, statt sich auf die "route_policy" von "simple51" zu verlassen. Die weitere Lautstärke-Regelung jedes Kanals auf diesem Grundmix durch die Regler von Kmix bleibt natürlich unbenommen.

Weitere Informationen hierzu findet ihr unter
http://drona.csa.iisc.ernet.in/~uday/alsamch.shtml
Analoge Einstellungen für einen 7.1-Upmix sollten für den Leser kein Problem mehr darstellen.

Viel Spaß nun mit der Nutzung der Xonar D2X, der vereinfachten, kanalübergreifenden Lautstärke-Regelung und dem vorgenommenen 2.0=>5.1 bzw. 2.0=>7.1 "Surround"-Upmix!

Wenn ich Zeit finden sollte, gehe ich einem weiteren Artikel auf weitere Einstellungen zum Upmix und ggf. auch auf die Einbindung von "alsaequ" ein. Wird aber mit Sicherheit ein wenig dauern ...

Asus Xonar D2X unter Linux / Opensuse 13.1 – II

In meinem ersten Artikel über die die Asus Xonar D2X unter Linux
Asus Xonar D2X unter Linux / Opensuse 13.1 – I
hatte ich - etwas oberflächlich und subjektiv - ein paar Aspekte dieser Karte mit denen konkurrierender Karten von Creative verglichen. Nun wenden wir uns folgenden Fragen zu:

  • der Inbetriebnahme der Karte unter Opensuse/KDE über YaST2
  • Wie präsentiert sich die Karte unter KDE - im speziellen unter KMix ?

Bei all dem, was ich nachfolgend darstelle, gilt: Pulseaudio ist natürlich vollständig deaktiviert :-).

Sonst erhält man unter KDE nicht den direkten Zugriff auf die dargestellten Features. Zudem produziert eine Trennung der Soundkanal-Regler unter "pavucontrol" von Pulseaudio für avanciertere Karten faktisch nur Mist. Und wer will schon anfangen, an den schwer zu verstehenden Pulseaudio-Systemdateien herumzufrickeln ?

Ich verlasse mich da lieber auf ALSA und seine (halbwegs) verständlichen Konfigurationsmöglichkeiten - das Leben ist einfach zu kurz, als dass ich mich als normaler End User mit einer fehlerhaften bis nicht funktionierenden und z.T. völlig überzogenen Abstraktionsschicht des Soundsystems namens Pulseaudio herumschlagen möchte. Das Teil hat mich schon zu viele Nerven gekostet ... weg damit.

Unter Opensuse 13.1 deaktiviert man Pulseaudio am einfachsten über

YaST2 > Hardware > Sound > Other > PulseAudio Configuration

und durch Betätigen der dortigen Checkbox. Ansonsten findet man Anregungen zur Deaktivierung unter
http://www.beastwithin.org/blogs/wolfheadofselfrepair/2013/07/pulseaudio-insidious-linux-malware

Im Linux-System sollte man für den ordnungsgemäßen Soundbetrieb ferner die erforderlichen Module von ALSA und der "gstreamer"-Software aus einem der einschlägigen Repositories (SuSE Update, Packman, SuSE Multimedia Libs) konsistent installiert haben, z.B.von

  • http://download.opensuse.org/update/13.1/
  • http://download.opensuse.org/repositories/multimedia:/libs/openSUSE_13.1/
  • http://ftp.gwdg.de/pub/linux/packman/suse/openSUSE_13.1/

Bei einer Standardinstallation von Opensuse 13.1 sind die minimal erforderlichen Alsa und Gstreamer-Module schon installiert. Es lohnt sich jedoch, sich mal in anderen als den Opensuse Basis-Repositories nach Erweiterungen umzusehen.

"Gstreamer" wird als Backend für KDE's Soundabstraktionsschicht "Phonon" eingesetzt. Phonon nutzt letztlich wiederum ALSA - soweit installiert. Das Gstreamer Backend funktioniert übrigens nach meiner Erfahrung inzwischen sehr viel besser als noch vor ca. 2 Jahren, als es unter KDE das "xine"-Backend für Phonon dauerhaft ersetzte. Für mich ein Muster-Beispiel für einen nach einer Übergangszeit wirklich gelungenen Ersatz einer wichtigen Opensource-Komponente durch einen andere.

Grundinstallation der Xonar D2X unter OS 13.1

Voraussetzung für das folgende ist natürlich eine abgeschlossene Installation der Hardware - also der Soundkarte in einem frein PCIe-X1 slot. Man achte dabei auf ein eventuelles boardspezifisches "lane und bandwidth sharing" mit anderen Slots.

Die Inbetriebnahme der Xonar D2X unter Opensuse 13.1 ist relativ simpel. Unter KDE 4 führt man die Basisinstallation z.B. mit Hilfe von

YaST2 > Hardware > Sound

durch.
Man wählt dann die Soundkarte Virtuoso 200 (Xonar D2X) aus der Liste

yast_sound_1_600

aus, drückt dann auf den "Edit-Button" und bestätigt die nachfolgenden Dialoge. Die Soundkarte wird nach dem Verlassen des Konfigurations-Dialogs dann auch direkt als reines Alsa Device gestartet. Benötigt werden für den reibungslosen Betrieb der Asus D2X unter KDE zumindest die Kernelmodule
"snd_virtuoso", "snd", "sndcore", "snd_oxygen_lib", "snd_pcm", "snd_page_alloc", "snd_timer".
Siehe die Liste der geladenen Kernelmodule weiter unten. Diejenigen, die mit Midi operieren wollen (extra "Board" im Lieferumfang) sollten (vermutlich) auch die Module "snd_mpu401_uart","snd_rawmidi", "snd_seq_device" und "snd_seq" zum Einsatz bringen.

YaST startet je nach erkannter HW diese Module. Sind in einem System mehrere Soundkarten im Spiel erweitert sich die Modulliste entsprechend. Hat man mehrere Soundkarten aktiv, so kann man mit Hilfe von

YaST2 > Hardware > Sound > Other > Set as the primary card

eine der vorhandenen Karten auswählen und als primäre auswählen. Ein anderer direkter Weg zur Soundkarten-Priorisierung wird im nächsten Artikel dieser Serie angesprochen. Ich will auf die Grundkonfiguration mehrerer gleichzeitig aktiver Karten unter KDE und ALSA hier aber nicht weiter eingehen.

Nach der YaST-Installation sehen die KDE-Systemeinstellungen wie folgt aus:

KDE_sound_1_600

Ich empfehle, das System nun komplett neu zu starten. KDE4 und Phonon reagieren nämlich auf die neu vorhandene Karte und stellen dann unter KDE's "Systemeinstellungen > Hardware > Multimedia" mehr als die puren Alsa Standard Devices dar. Nach dem Neustart ergibt sich auf meinem System unter KDE etwa folgendes Bild (ohne Option erweiterte Geräte):

KDE_sound_2_1000

Mit der aktivierten Option "Erweiterte Geräte" erhalte ich auf meinem System folgende lange Liste:

KDE_sound_3_1000

Sie ist in meinem Fall so komplex, weil ich drei Karten im System installiert habe und diese alle in der Vergangenheit auch erfolgreich getestet habe. Systemd, udev und KDE vergessen das offenbar nicht so ohne weiteres, selbst wenn unter YaST die Module für die anderen Karten im Moment gar nicht aktiviert erscheinen (s. Bild oben). Die erforderlichen Kernel-Module werden von systemd über udev beim Systemstart trotzdem geladen:

mytux:~ # lsmod | grep snd
snd_hda_codec_hdmi     45213  4 
snd_virtuoso           45131  2 
snd_oxygen_lib         45235  1 snd_virtuoso
snd_mpu401_uart        14169  1 snd_oxygen_lib
snd_emu10k1           169303  2 
snd_hda_intel          48171  2 
snd_rawmidi            34523  2 snd_mpu401_uart,snd_emu10k1
snd_ac97_codec        138428  1 snd_emu10k1
snd_hda_codec         205080  2 snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel
ac97_bus               12730  1 snd_ac97_codec
snd_pcm               110211  6 snd_hda_codec_hdmi,snd_oxygen_lib,
snd_emu10k1,snd_hda_intel,
snd_ac97_codec,snd_hda_codec snd_util_mem 14117 1 snd_emu10k1 snd_hwdep 13602 2 snd_emu10k1,snd_hda_codec snd_seq 69752 0 snd_timer 29423 3 snd_emu10k1,snd_pcm,snd_seq snd_seq_device 14497 3 snd_emu10k1,snd_rawmidi,snd_seq snd 87417 26 snd_hda_codec_hdmi,snd_virtuoso,
snd_oxygen_lib,snd_mpu401_uart,snd_emu10k1,
snd_hda_intel,snd_rawmidi,snd_ac97_codec,
snd_hda_codec,snd_pcm,snd_hwdep,
snd_seq,snd_timer,snd_seq_device soundcore 15047 1 snd snd_page_alloc 18710 3 snd_emu10k1,snd_hda_intel,snd_pcm mytux:~ #

Mir ist unklar, ob das eine Inkonsistent zwischen YaST, der sonstigen SuSE-Soundkonfiguration, den systemd- oder udev-Einstellungen darstellt. Vermutlich erkennt udev die onboard Karte sowie die Audigy automatisch und lädt unter systemd die zugehörigen Treiber. Ich habe das im Moment nicht weiter untersucht. Blacklisten wollte ich die Module auch nicht, da ich bisher keine negativen Effekte der geladenen Kernelmodule feststellen konnte. Alsa kann jedenfalls auch auf die anderen Karten zugreifen.

Verfügbare Regler der D2X unter Kmix - Vergleich mit einer Audigy 2

Ich hatte im ersten Beitrag bereits festgestellt, dass eine Asus D2X eher etwas für Puristen ist, die einfach nur guten Sound hören wollen. Dieser Eindruck bestätigt sich im Vergleich zu Creative Karten beim Angebot an einstellbaren Kanälen und Features.

Ich zeige zunächst das vollständige Kanalbild unter Kmix, das uns KDE und Alsa auf Basis eines über die Jahre sehr hoch entwickelten Kernelmoduls bieten. Ich verwende wegen der großen Anzahl der Kanäle 4 Bilder:

Kmix-Regler der Audigy 2

audigy2_1_600
audigy2_2_600
audigy2_3_600
audigy2_4_600

Man ist regelrecht erschlagen von der Vielfalt der Regelungsmöglichkeiten, die in der Regel aber auch funktionieren. Die Audigy 2 ist hier üppigst ausgestattet. (Übrigens: Unter PulseAudio würde man als End User davon leider gar nichts mitbekommen ...)

Nun zur Xonar D2X. Sie gibt sich sehr viel bescheidener:

Kmix-Regler der Xonar D2X

xonar_d2x_1_600
xonar_d2x_2_600

Ob dieser bescheidene Eindruck an Regelbarkeit nun allein am Treiber liegt, vermag ich nicht wirklich zu beurteilen. Die Trennung der Output-Kanäle habe ich hier übrigens unter KMIX manuell vorgenommen.

Keine Klangregelung
Was sofort ins Auge fällt: Es gibt keine Regler für Höhen und Tiefen. Das hatte ich bereits im ersten Beitrag dieser Serie angesprochen. Auch separate Regler für Synth, Wave und PCM sind nicht vorhanden.

Keine Anhebung des Sounds über alle Kanäle unter Beibehaltung der Lautstärkeverhältnisse zwischen den Kanälen
Alle getrennt erscheinenden Regler für die Output-Kanäle ergeben sich aus der Trennung genau eines Master-Kanals. Man kann den Master nicht im Sinne einer gemeinsamen prozentualen Anhebung aller Kanäle - bei ansonsten unterschiedlichen und gleichbleibenden relativen Niveaus der Kanäle zueinander - separat steuern, wie dies etwa bei der Audigy 2 der Fall ist. Dies ist ein weiterer sehr ärgerlicher Punkt der D2X-Karte unter Linux - denn regelt man in der verkürzten Ansicht des Mixers (etwa beim Klick auf das Symbol im Systemabschnitt der Steuerleiste) den Master, so werden alle Output-Kanäle auf ein- und dasselbe Lautstärke-Niveau gesetzt - auch z.B. der Bass-Lautsprecher. Das verändert dann natürlich das Klangbild insgesamt. Und es ist mühsam, die Verhältnisse der Kanäle wieder nachzuregulieren.

Hier erweist es sich als Vorteil, wenn die betriebene Lutsprecher-Anlage einen externen, unabhängig von der Soundkarte bedienbaren Lautstärkeregler aufweist. Dann stellt man mit Kmix einmal die Lautstärkeverhältnisse zwischen den Kanälen auf dem Linux-PC fest ein und regelt die Gesamtlautstärke nur noch über den externen Regler.

Zeit für eine Zwischenbilanz. Rein auf Basis des mageren Erscheinungsbildes unter Kmix kommt man zu folgender Aussage:

Die Asus D2X entpuppt sich (unter Linux) tatsächlich als Karte, die digitalen Input

  • in analoge Signale umwandelt und dann unmodifiziert an die analogen Output-Kanäle weiterreicht oder
  • unmodifiziert an einen optischen Digitalausgang durchreicht.

Wir sprechen im Kern also über einen hochwertigen Digital-Analog-Wandler.
 
Eine digitale und durch den Anwender in Grenzen regelbare Manipulation des eingehenden Sound-Signals wie durch den Soundprozessor der Audigy2 findet entweder von Haus aus nicht statt oder ist eben über die aktuellen Linux-Treiber zumindest nicht zugänglich und/oder regelbar. Die Karte hinterlässt hinsichtlich der Features unter Linux einen wirklich sehr puristisch Eindruck - wie schon gesagt.

Angesichts des Preises der Karte fängt es hier an, doch etwas ärgerlich zu werden .... Ich finde, dass dieser Befund für manch einen ein sehr guter Grund sein kann, die Finger von der Karte zu lassen. Ich möchte es nochmals betonen: Die Karte lohnt sich nicht für einen Linux-Anwender, der gelegentlich neben der Arbeit am PC mal Musik hören will, und der dennoch vielfältige Einstellmöglichkeiten erwartet.

Dieser vorläufige Befund hat aber noch eine weitere Auswirkung (s. nächste Abschnitt).

Einschränkung der Xonar D2X : 2-Kanal-Stereo-Output für Stereo-Input - Spiegelung des Sounds durch Mixer-Schalter nur eingeschränkt möglich

Ohne weitere Schritte gilt:
2 Stereo Kanäle in - 2 Stereo Kanäle out. Wieso sollte man eigentlich mehr erwarten? Nun, von sämtlichen bisher betriebenen Audigy- oder X-Fi-Karten war ich es gewohnt, dass Stereo-Input durch den Soundprozessor automatisch auf andere analoge Output-Kanäle als "Front Left" und "Front Right" vervielfältig bzw. gespiegelt wurde. Natürlich wurden dabei auch ein Center-Speaker und eine Bass-Speaker angemessen berücksichtigt. Bzgl. des Tiefton-Kanals wurde der Sound angeblich sogar frequenzabhängig zugewiesen. Das kann man bei der Xonar D2X für reine ogg-vorbis-, flac-, wav-, mp3-Musik-Player (Amarok, Clementine, Banshee etc.) in einer Standardeinrichtung weitgehend vergessen. Es ist auf einfache Weise keine umfassende Sound-Verteilung auf 5.1 oder 7.1 Speaker-Systeme möglich .... Kanal für Kanal wird durchgereicht.

Bei Mehrkanal-Input wie z.B. von einem Video-Player wie MPLAYER gilt dann aber auch: da schleift auch die Xonar D2X den Sound kanalgetreu durch. Hier erhält man also echten Mehrkanal-Ton, wenn der Film einen solchen aufwies.

Nun könnte man bzgl. der reinen Stereo-Musikwiedergabe theoretisch mit der Einschränkung des 2-Kanal-Outputs leben, aber mich persönlich hat das erstmal frustriert. Schließlich habe ich - wie im letzten Abschnitt erwähnt - eine eine kleine billige Mehrkanal-Anlage an meinem Linux-System hängen. Und manchmal hätte man gerne - speziell bei SW-Entwicklungsarbeiten - eine Rundum-Beschallung.

Was also tun? Ein erste einfache Einstellmöglichkeit liefert die Karte doch ! Auf den Kmix-Bildern weiter oben erkennt man bei genauerem Hinsehen einen Schalter für einen "Stereo-Upmix". Aber nicht zu früh gefreut: Dieser Schalter erlaubt zwar eine Spiegelung

Front Left => Rear Left (und ggf. => Side Left)
Front Right => Rear Right (und ggf. => Side Right)

Ein vorhandener Centre Speaker und ein Bass Speaker bleiben dabei aber leider außen vor.

Linux wäre nicht Linux, wenn es hierfür nicht eine Lösung gäbe. Und dazu müssen wir im nächsten Beitrag
Asus Xonar D2X unter Linux / Opensuse 13.1 – III – Alsa Upmix 2.0 auf 5.1
ein klein wenig an einer persönlichen Alsa-Konfiguration basteln.