複数のスピーカに別々で音声再生の制御してFPSゲームで立体な音声による位置情報提示システムを作りたい。

前提・実現したいこと

複数の独立した音響設備を一つのPCにつなげた状態で音声再生をする命令を出したときに決まったスピーカから音声を再生するようなプログラムを作りたい。
現在４つの音声出力デバイスを接続しておりしたの図のような構成となっています。

例えば音声Aを再生させる命令を出したときすべてのスピーカから再生するのではなく４つのスピーカのうち１つもしくはそれ以上のスピーカで再生するするようにプログラムで制御をしたいです。
最終的にFPSゲームで対戦相手の方向から音声が伝わってきたのような音声出力システムを作りたい。

以下の投稿を参考にして自分の音声デバイスについて調べてみた。
https://teratail.com/questions/233561

以下の結果がわかった。ご覧の通り参考サイトとの結果と大きく異なり　'name': 'スピーカー　と記載のあるものが音声出力と関係があることとそれぞれに番号がついていることがわかるぐらいです。

--- デバイス番号 ---

{'index': 0, 'structVersion': 2, 'name': 'Microsoft Sound Mapper - Input', 'hostApi': 0, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency': 0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 1, 'structVersion': 2, 'name': 'マイク (USB Sound Device)', 'hostApi': 0, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency':
0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 2, 'structVersion': 2, 'name': 'SPDIF In (USB Sound Device)', 'hostApi': 0, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency': 0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 3, 'structVersion': 2, 'name': 'ライン (USB Sound Device)', 'hostApi': 0, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency':
0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 4, 'structVersion': 2, 'name': 'Microsoft Sound Mapper - Output', 'hostApi': 0, 'maxInputChannels': 0, 'maxOutputChannels': 2, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency': 0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 5, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)', 'hostApi': 0, 'maxInputChannels': 0, 'maxOutputChannels': 8, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency': 0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 6, 'structVersion': 2, 'name': 'プライマリサウンドキャプチャドライバー', 'hostApi': 1, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.12, 'defaultLowOutputLatency': 0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.24, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 7, 'structVersion': 2, 'name': 'マイク (USB Sound Device)', 'hostApi': 1, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.12, 'defaultLowOutputLatency':
0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.24, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 8, 'structVersion': 2, 'name': 'SPDIF In (USB Sound Device)', 'hostApi': 1, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.12, 'defaultLowOutputLatency': 0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.24, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 9, 'structVersion': 2, 'name': 'ライン (USB Sound Device)', 'hostApi': 1, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.12, 'defaultLowOutputLatency':
0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.24, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 10, 'structVersion': 2, 'name': 'プライマリサウンドドライバー', 'hostApi': 1, 'maxInputChannels': 0, 'maxOutputChannels': 6, 'defaultLowInputLatency': 0.0, 'defaultLowOutputLatency': 0.12, 'defaultHighInputLatency': 0.0, 'defaultHighOutputLatency': 0.24, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 11, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)', 'hostApi': 1, 'maxInputChannels': 0, 'maxOutputChannels': 8, 'defaultLowInputLatency': 0.0, 'defaultLowOutputLatency': 0.12, 'defaultHighInputLatency': 0.0, 'defaultHighOutputLatency': 0.24, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 12, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)', 'hostApi': 3, 'maxInputChannels': 0, 'maxOutputChannels': 6, 'defaultLowInputLatency': 0.0, 'defaultLowOutputLatency': 0.003, 'defaultHighInputLatency': 0.0, 'defaultHighOutputLatency': 0.01, 'defaultSampleRate': 48000.0}
{'index': 13, 'structVersion': 2, 'name': 'マイク (USB Sound Device)', 'hostApi': 3, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.003, 'defaultLowOutputLatency': 0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.01, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 48000.0}
{'index': 14, 'structVersion': 2, 'name': 'SPDIF In (USB Sound Device)', 'hostApi': 3, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.003, 'defaultLowOutputLatency': 0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.01, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 48000.0}
{'index': 15, 'structVersion': 2, 'name': 'ライン (USB Sound Device)', 'hostApi': 3, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.003, 'defaultLowOutputLatency': 0.0, 'defaultHighInputLatency': 0.01, 'defaultHighOutputLatency': 0.0, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 16, 'structVersion': 2, 'name': 'SPDIF Out (Speaker)', 'hostApi': 4, 'maxInputChannels': 0, 'maxOutputChannels': 8, 'defaultLowInputLatency': 0.01, 'defaultLowOutputLatency': 0.01, 'defaultHighInputLatency': 0.08533333333333333, 'defaultHighOutputLatency': 0.08533333333333333, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 17, 'structVersion': 2, 'name': 'SPDIF In (Capture)', 'hostApi': 4, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.01, 'defaultLowOutputLatency': 0.01,
'defaultHighInputLatency': 0.08533333333333333, 'defaultHighOutputLatency': 0.08533333333333333, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 18, 'structVersion': 2, 'name': 'ライン (Capture)', 'hostApi': 4, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.01, 'defaultLowOutputLatency': 0.01, 'defaultHighInputLatency': 0.08533333333333333, 'defaultHighOutputLatency': 0.08533333333333333,
'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 19, 'structVersion': 2, 'name': 'マイク (Capture)', 'hostApi': 4, 'maxInputChannels': 2, 'maxOutputChannels': 0, 'defaultLowInputLatency': 0.01, 'defaultLowOutputLatency': 0.01, 'defaultHighInputLatency': 0.08533333333333333, 'defaultHighOutputLatency': 0.08533333333333333,
'defaultSampleRate': 44100.0}

のうち以下を取り出した。

{'index': 5, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)', 'hostApi': 0,'maxOutputChannels': 8, 'defaultLowInputLatency': 0.09, 'defaultLowOutputLatency': 0.09, 'defaultHighInputLatency': 0.18, 'defaultHighOutputLatency': 0.18, 'defaultSampleRate': 44100.0}

{'index': 11, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)', 'hostApi': 1,'maxOutputChannels': 8, 'defaultLowInputLatency': 0.0, 'defaultLowOutputLatency': 0.12, 'defaultHighInputLatency': 0.0, 'defaultHighOutputLatency': 0.24, 'defaultSampleRate': 44100.0}
{'index': 12, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)', 'hostApi': 3,'maxOutputChannels': 6, 'defaultLowInputLatency': 0.0, 'defaultLowOutputLatency': 0.003, 'defaultHighInputLatency': 0.0, 'defaultHighOutputLatency': 0.01, 'defaultSampleRate': 48000.0}

試したこと

'index': 11, 'structVersion': 2, 'name': 'スピーカー (USB Sound Device)'
と記載しているので（同上の参考記事のプログラムを引用して）以下のプログタムに書き換えた。

import
1import numpy as np
2
3# 音声を出力するためのストリームを開く --- (*1)
4p = pyaudio.PyAudio()
5
6""" for i in range(1, 50):
7    stream = p.open(format=pyaudio.paFloat32,
8                    channels=i,
9                    rate=44100,
10                    frames_per_buffer=1024,
11                    output=True)
12
13    # 適当なサイン波を生成する --- (*2)
14    samples = np.sin(np.arange(50000) / 20)
15
16    # サイン波を再生する --- (*3)
17    print("play", i)
18    stream.write(samples.astype(np.float32).tobytes())
19    stream.close()
20    print("done")
21 """
22for i in range(1, 10):
23    stream = p.open(format=pyaudio.paFloat32,
24                    channels=8,
25                    rate=44100,
26                    frames_per_buffer=1024,
27                    output_device_index=11,
28                    output=True)
29
30    # 適当なサイン波を生成する --- (*2)
31    samples = np.sin(np.arange(50000) / 20)
32
33    # サイン波を再生する --- (*3)
34    print("play", i)
35    stream.write(samples.astype(np.float32).tobytes())
36    stream.close()
37    print("done")
38
39コード

コメントアウトの部分は再生はできましたが、
output_device_index=１１
output_device_index=１２
にしたときには正常に再生できず、11の場合では無音声となってしまい、１２の場合は以下のエラーが発生しました。

Traceback (most recent call last):

File "c:\Users\～\Desktop\import pyaudio.py", line 24, in <module>
stream = p.open(format=pyaudio.paFloat32,
File "C:\Users\～\AppData\Local\Programs\Python\Python39\lib\site-packages\pyaudio.py", line 750, in open
stream = Stream(self, *args, **kwargs)
File "C:\Users\～\AppData\Local\Programs\Python\Python39\lib\site-packages\pyaudio.py", line 441, in init
self._stream = pa.open(**arguments)
OSError: [Errno -9998] Invalid number of channels

#未だ未解決の問題
＊音声を再生するスピーカから流されない。
＊残りの２つのスピーカは再生されない。ただし、使用OS（Win10Home）のドライバなどのソフトウェア面でのセットアップは完了しており音声再生のてすとを行ったところ以上はなかった。

日本語が下手くそで申し訳ございません。もし、有用なサイトなどをご存知のかたがぜひ教えてほしいです。

ありがとうございます

thkana

2021/10/01 23:37

なかなか回答がつかないようなので、全然役にたたないかもしれないことを。そもそも「何がしたい」のでしょう。PCの音声出力をいじりたい? いやそうじゃなくて、「ドリルが欲しいという人が本当に欲しいものはドリルではなくて'穴'である」なんていいますが、そういう意味で。もともとPCで複数のチャネルに音声を流すなんて「普通じゃない」でしょう。それができるのかどうかすら、結構深い情報を頑張って探さないといけないかと思います(今がその段階ですね)。それに対して、独立した装置としてPCから操作できるパッチベイというかスイッチポックスを作ってしまえば「複数のチャネルに対して流す音声をそれぞれ設定する」なんていうのは決して難しい話にはならないと思います(そういうことができる既製品もあるかも知れません)。もちろん、実現するための知識の分野はソフトウェアのみではなくなりますし、別途機材が必要になってコスト他の問題も発生するからダメという事情はあるかも知れませんが、とりあえず質問にはそのへんまでは書かれていないので、そういう装置を調達する(作る)ことで「やりたいこと」は解決できないか? というのは一応言ってみる価値はあるかな、と思うわけで。

Zhenze8675Yahoo

2021/10/05 09:05

メッセージありがとうございます。おっしゃるとおりで「ドリルよりも穴」がほしいです。ゲームで立体的に音声が出せるようなシステムを作りたいと思ってます。そこで音声を立体的にプレーヤにfeedbackすると面白いと思いそのシステムを作ってみたいと思いました。ですので、音声を決まったスピーカだけに再生できると「（ヴァイブレーションのような）音声を出すことででプレーヤに対戦相手の立ち位置がわかるかもしれない」という目的に近づくのではないかと思いました。ハードデバイスに関しては目標達成できれば必要最小限のものが最も望ましいと思っています。出力する音声についてですが、非常に単純な音声（Sin波など）ですので音声信号をスピーカに伝わる事ができるでバスであれば十分である思ってます。audorinoなどとの組み合わせなども考えてます。

thkana

2021/10/05 14:30

面白いお題だとは思うのですが、具体的な解決を提案できず申し訳ない。 > 音声を出すことででプレーヤに対戦相手の立ち位置がわかる 2chステレオであれば定位(パンポット)の制御つまりL/Rの音の比率を変えてやるということで実現する話でしょう。ただし、それだと二つのスピーカー間にしか定位しません。ので、7chとかでスピーカーをたくさん使って、そのスピーカー間の音量の配分を変えてやれば実現はできそうですが、そういうエンコーダーが容易に入手できるのかどうか、私にはちょっと知識がありません。 > 目標達成できれば必要最小限のものが最も望ましいということだと、7.1chのシステムが既にあるのなら、それを使えば十分なのでは。「スピーカー切り替え」という実現方法はちょっと違うんじゃないかなぁ、という気がします。