tkinter 処理中にstopボタンを使用したい

Question

前提・実現したいこと

startボタンでpyaudioで音声を取り込み、リアルタイム表示する。
stopボタンでpyaudioでの音声取り込みを終了する。

発生している問題・エラーメッセージ

threadingにて、並列処理を試みたが、セグメントエラーがでて実行できない。

該当のソースコード

import pyaudio
import tkinter as tk
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
from matplotlib.animation import FuncAnimation 
import threading

def start_b():
    thread1 = threading.Thread(target=start_func)
    thread1.start()    
def start_func():
    flag =True
    while flag == True:
        input = stream.read(8820, exception_on_overflow=False)
        ndarray = np.frombuffer(input, dtype='int16')
        ax.cla()
        ax.plot(ndarray)
        canvas.draw()
        frame.after(200)

def stop_b():
    thread2 = threading.Thread(target=stop_func)
    thread2.start()  
def stop_func():
    flag =False
    frame.after(200)
    stream.stop_stream()
    stream.close()
    P.terminate()

root = tk.Tk()
root.title("abc")
root.geometry("800x700") #####　guiの用意

frame = tk.Frame(root) ##### frameの用意

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(1,1,1)

canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=frame) ##### frameにcanvasを置く
canvas.draw() ##### canvasを書く？

canvas.get_tk_widget().pack() ##### canvasを配置
frame.grid(row=0, column=0, columnspan=10, rowspan=5, padx=10, pady=10) ##### frameを配置

start = tk.Button(root, text='Start', command=start_b)
start.grid(row=6, column=10, columnspan=1, rowspan=1, padx=10, pady=10)

stop = tk.Button(root, text='Stop', command=stop_b)
stop.grid(row=7, column=10, columnspan=1, rowspan=1, padx=10, pady=10)

P = pyaudio.PyAudio()
stream = P.open(format=pyaudio.paInt16, channels=1, rate=44100, frames_per_buffer=8820, input=True, output=False)

root.mainloop()

試したこと

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

python3

Answer 1

ストップボタンの問題の解消は前回ので出来たはずですが、それとは別に

スレッドが必要になる理由ですが、
現在の stream.read ではブロッキングモードの利用なので、
オーディオデバイスの状態次第では、例外的なケースですが、
読込待ちが発生するとGUI が応答しなくなる可能性があります。

恒常的に発生する問題ではないので、
学習目的であったりサンプルプログラムを試す程度では、
運用で気を付ければよい程度の優先度です。
配付アプリを想定した場合は、対策した方がより親切です。

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セグメントエラーの原因、別スレッドからの処理の競合・同時アクセス。
描画更新処理は別スレッドから直接行ってはいけません。
具体的には以下の部分が該当します。

        ax.cla()
        ax.plot(ndarray)
        canvas.draw()

解決策:
tkinter では、after, after_idle で
mainloop() 側から呼び出してもらうことが出来るので、
after_idle を使ってメインスレッド側にデータを送ります。

• スレッドを使うコードでは、after 200ms の呼び出しは不要で

　ループで実装します。別スレッドでのループは mainloop の実行を阻害しません。
また、after での呼び出しは (tkinterの場合) メインスレッドでの実行になる為、
スレッドが実質機能しなくなります。

• 描画更新処理は、after_idle を使い mainloop 側で呼んで貰います。

# スレッド側

    frame.after_idle(update, ndarray)


def update(ndarray):
    ax.cla()
    ax.plot(ndarray)
    canvas.draw()

メインスレッドで描画更新をすると解消する理由は、
処理が直列になるので、描画処理の同時アクセスが発生しません。
after_idle を用いる事で、キューを用いた場合と同様の排他制御ができます。

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• flag 変数は、ローカル変数になっているので、
  スレッドの停止フラグとして使うには global 宣言が必要です。

Comments

[teamikl]

補足:
stop_func をスレッドで呼び出してますが、
これは効果のないスレッドの利用です。

スレッドで呼び出す関数を以下のような構成にします
- pyaudio/stream.open
- while flag ～ オーディオデータの読み出し
- pyaudio/stream の後始末(ループを抜けると呼び出される)

stop 処理では、while ループを抜けるフラグを設定するのみで良いです。