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2021/06/13 10:46

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Lapis_nul

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	@@ -1 +1 @@
1	- AudioInputStream.read()の処理速度について。
1	+ AudioInputStream.read()の処理速度が140msと遅く改善したい。

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y_waiwaiさんのコメントをソースコード・追記に反映しました。一応OSのスペックも記載します。

2021/06/13 10:46

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Lapis_nul

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@@ -12,33 +12,219 @@
 ```Java
-import javax.swing.JFrame;
-public class Spectrum extends JFrame{
-	public Spectrum() {
-		Recorder recorder = new Recorder();
-		this.add(recorder);
-		this.setSize(1100, 800);
-		this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
-		this.setVisible(true);
-		this.setTitle("波形表示");
-		recorder.doRecord();
-	}
-	public static void main(String args[]) {
-		new Spectrum();
+import java.awt.BasicStroke;
+import java.awt.Graphics;
+import java.awt.Graphics2D;
+import java.awt.geom.Line2D;
+import java.io.IOException;
+import javax.sound.sampled.AudioFormat;
+import javax.sound.sampled.AudioInputStream;
+import javax.sound.sampled.AudioSystem;
+import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
+import javax.sound.sampled.TargetDataLine;
+import javax.swing.JPanel;
+public class Recorder extends JPanel implements Runnable {
+	private AudioFormat fmt;
+	private byte data[];
+	private byte dataCopy[];
+	private TargetDataLine line;
+	private static final int SAMPLE_RATE = 44100;
+	private static final int SAMPLE_BITS = 8;
+	private static final int CHANNELS = 1;
+	private static final boolean IS_SIGNED = true;
+	private static final boolean IS_BIG_ENDIEN = true;
+	private static final double READ_LENGTH = 0.03; // 30fps
+	private int loop;
+	private static final boolean DEBUG = true;
+	public Recorder() {
+		fmt = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, SAMPLE_BITS, CHANNELS, IS_SIGNED, IS_BIG_ENDIEN);
+		data = new byte[(int) (SAMPLE_RATE * READ_LENGTH)];
+		dataCopy = data.clone();
+		try {
+			line = AudioSystem.getTargetDataLine(fmt);
+			line.open();
+		} catch (LineUnavailableException e) {
+			e.printStackTrace();
+		}
+	}
+	public void doRecord() {
+		// 別スレッドに分ける
+		Thread thread = new Thread(this);
+		thread.start();
+	}
+	public void run() {
+		AudioInputStream in = new AudioInputStream(line);
+		line.start();
+		try {
+			if (DEBUG) {
+				for (loop = 1; loop <= 100; loop++) {
+					long c0 = System.nanoTime();
+					in.read(data, 0, data.length);
+					long c1 = System.nanoTime();
+					dataCopy = data.clone(); // 読み取りと書き取りの衝突防止
+					long c2 = System.nanoTime();
+					repaint();
+					long c3 = System.nanoTime();
+					System.out
+							.println("[Main Loop] Loop " + loop + ": " +
+					(c1 - c0)/1000000.0 + " " + (c2 - c1)/1000000.0 + " " + (c3 - c2)/1000000.0);
+				}
+			} else {
+				while (true) {
+					in.read(data, 0, data.length);
+					dataCopy = data.clone(); // 読み取りと書き取りの衝突防止
+					repaint();
+				}
+			}
+		} catch (IOException e) {
+			e.printStackTrace();
+		}
+		line.stop();
+		line.close();
+	}
+	@Override
+	public void paintComponent(Graphics g) {
+		long c0 = System.nanoTime();
+		super.paintComponent(g);
+		Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
+		BasicStroke wideStroke = new BasicStroke(4.0f);
+		g2.setStroke(wideStroke);
+		for (int i = 0; i < data.length - 1; i++) {
+			Line2D line = new Line2D.Double(
+					toXCoodinate(i, 1000), toYCoodinate(dataCopy[i], 600),
+					toXCoodinate(i + 1, 1000), toYCoodinate(dataCopy[i + 1], 600));
+			g2.draw(line);
+		}
+		long c1 = System.nanoTime();
+		if (DEBUG) {
+			System.out.println("[Repeint] Loop " + loop + ": " + (c1 - c0)/1000000.0);
+		}
+	}
+	private int toXCoodinate(int pos, int width) {
+		double w = (double) width;
+		return (int) (pos * w / dataCopy.length);
+	}
+	private int toYCoodinate(byte data, int height) {
+		int amp = (int) data;
+		return (int) ((amp - 128) * (height / 255.0) * -1 + 50);//タイトルバーで隠れるので少し下げる
 	}
@@ -48,531 +234,149 @@
 ```
-Recorder.java
-```Java
-import java.awt.BasicStroke;
-import java.awt.Graphics;
-import java.awt.Graphics2D;
-import java.awt.geom.Line2D;
-import java.io.IOException;
-import javax.sound.sampled.AudioFormat;
-import javax.sound.sampled.AudioInputStream;
-import javax.sound.sampled.AudioSystem;
-import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
-import javax.sound.sampled.TargetDataLine;
-import javax.swing.JPanel;
-public class Recorder extends JPanel implements Runnable {
-	private AudioFormat fmt;
-	private byte data[];
-	private byte dataCopy[];
-	private TargetDataLine line;
-	private static final int SAMPLE_RATE = 44100;
-	private static final int SAMPLE_BITS = 8;
-	private static final int CHANNELS = 1;
-	private static final boolean IS_SIGNED = true;
-	private static final boolean IS_BIG_ENDIEN = true;
-	private static final double READ_LENGTH = 0.03; // 30fps
-	private int loop;
-	private static final boolean DEBUG = false;
-	public Recorder() {
-		fmt = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, SAMPLE_BITS, CHANNELS, IS_SIGNED, IS_BIG_ENDIEN);
-		data = new byte[(int) (SAMPLE_RATE * READ_LENGTH)];
-		dataCopy = data.clone();
-		try {
-			line = AudioSystem.getTargetDataLine(fmt);
-			line.open();
-		} catch (LineUnavailableException e) {
-			e.printStackTrace();
-		}
-	}
-	public void doRecord() {
-		// 別スレッドに分ける
-		Thread thread = new Thread(this);
-		thread.start();
-	}
-	public void run() {
-		AudioInputStream in = new AudioInputStream(line);
-		line.start();
-		try {
-			if (DEBUG) {
-				for (loop = 0; loop < 100; loop++) {
-					long c0 = System.currentTimeMillis();
-					in.read(data, 0, data.length);
-					long c1 = System.currentTimeMillis();
-					dataCopy = data.clone(); // 読み取りと書き取りの衝突防止
-					long c2 = System.currentTimeMillis();
-					repaint();
-					long c3 = System.currentTimeMillis();
-					System.out
-							.println("[Main Loop] Loop " + loop + ": " + (c1 - c0) + " " + (c2 - c1) + " " + (c3 - c2));
-				}
-			} else {
-				while (true) {
-					in.read(data, 0, data.length);
-					dataCopy = data.clone(); // 読み取りと書き取りの衝突防止
-					repaint();
-				}
-			}
-		} catch (IOException e) {
-			e.printStackTrace();
-		}
-		line.stop();
-		line.close();
-	}
-	@Override
-	public void paintComponent(Graphics g) {
-		long c0 = System.currentTimeMillis();
-		super.paintComponent(g);
-		Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
-		BasicStroke wideStroke = new BasicStroke(4.0f);
-		g2.setStroke(wideStroke);
-		for (int i = 0; i < data.length - 1; i++) {
-			Line2D line = new Line2D.Double(
-					toXCoodinate(i, 1000), toYCoodinate(dataCopy[i], 600),
-					toXCoodinate(i + 1, 1000), toYCoodinate(dataCopy[i + 1], 600));
-			g2.draw(line);
-		}
-		long c1 = System.currentTimeMillis();
-		if (DEBUG) {
-			System.out.println("[Repeint] Loop " + loop + ": " + (c1 - c0));
-		}
-	}
-	private int toXCoodinate(int pos, int width) {
-		double w = (double) width;
-		return (int) (pos * w / dataCopy.length);
-	}
-	private int toYCoodinate(byte data, int height) {
-		int amp = (int) data;
-		return (int) ((amp - 128) * (height / 255.0) * -1 + 50);//タイトルバーで隠れるので少し下げる
-	}
-}
+###発生した課題
+波形は正常に表示されているものの、想定してたものよりもFPSが非常に小さい。(おおよそ10FPS?)
+![プログラム実行例](c0097e81c53b7b038443536532adf049.png)
+### 試したこと
+runメソッド内での各ステップごとの所要時間、およびpaintComponentメソッドの処理時間をログで表示したら以下のようになりました。特にAudioInputStream.read()の所要時間がおおよそ140ミリ秒であるか0秒であるかのどちらかであり、30ミリ秒で完結すると思っていたがかけ離れたものとなりました。ここには載せていないが、録音間隔を10ミリ秒、50ミリ秒にした場合でも同じ結果が得られました(「AudioInputStream.read()の所要時間」が「0秒」になっているループ数は異なった)。
+恐らく140ミリ秒がAudioInputStream.read()の所要時間の限界であるように思えるのですが、本当にそうでしょうか。なにか改善点があったらお願いします。
 ```
-###発生した課題
-波形は正常に表示されているものの、想定してたものよりもFPSが非常に小さい。(おおよそ10FPS?)
-![プログラム実行例](c0097e81c53b7b038443536532adf049.png)
-### 試したこと
-runメソッド内での各ステップごとの所要時間、およびpaintComponentメソッドの処理時間をログで表示したら以下のようになりました。特にAudioInputStream.read()の所要時間がおおよそ140ミリ秒であるか0秒であるかのどちらかであり、30ミリ秒で完結すると思っていたがかけ離れたものとなりました。ここには載せていないが、録音間隔を10ミリ秒、50ミリ秒にした場合でも同じ結果が得られました(「AudioInputStream.read()の所要時間」が「0秒」になっているループ数は異なった)。
-恐らく140ミリ秒がAudioInputStream.read()の所要時間の限界であるように思えるのですが、本当にそうでしょうか。なにか改善点があったらお願いします。
+[Repeint] Loop 1: 4
+[Main Loop] Loop 1: 142 0 1
+[Main Loop] Loop 2: 0 0 0
+[Main Loop] Loop 3: 0 0 0
+[Main Loop] Loop 4: 0 0 0
+[Repeint] Loop 5: 3
+[Repeint] Loop 5: 2
+[Main Loop] Loop 5: 137 0 0
+[Main Loop] Loop 6: 1 0 0
+[Main Loop] Loop 7: 0 0 0
+[Main Loop] Loop 8: 1 0 0
+[Repeint] Loop 9: 4
+[Repeint] Loop 9: 4
+[Main Loop] Loop 9: 137 0 0
+[Main Loop] Loop 10: 1 0 0
+[Main Loop] Loop 11: 0 0 0
+[Main Loop] Loop 12: 1 0 0
+[Main Loop] Loop 13: 0 0 0
+[Repeint] Loop 14: 4
+[Main Loop] Loop 14: 139 0 0
+[Main Loop] Loop 15: 0 0 2
+[Repeint] Loop 15: 2
+[Main Loop] Loop 16: 0 0 0
+[Main Loop] Loop 17: 0 0 0
+[Repeint] Loop 18: 1
+[Main Loop] Loop 18: 140 0 0
+[Main Loop] Loop 19: 1 0 0
+[Main Loop] Loop 20: 0 0 0
+(以下文字数制限のため略)
 ```
-[Repeint] Loop 1: 4
+### 追記1
-[Main Loop] Loop 1: 142 0 1
-[Main Loop] Loop 2: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 3: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 4: 0 0 0
-[Repeint] Loop 5: 3
-[Repeint] Loop 5: 2
-[Main Loop] Loop 5: 137 0 0
-[Main Loop] Loop 6: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 7: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 8: 1 0 0
-[Repeint] Loop 9: 4
-[Repeint] Loop 9: 4
-[Main Loop] Loop 9: 137 0 0
-[Main Loop] Loop 10: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 11: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 12: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 13: 0 0 0
-[Repeint] Loop 14: 4
-[Main Loop] Loop 14: 139 0 0
+System.nanoTimeを使用した場合はこうなりました。
-[Main Loop] Loop 15: 0 0 2
-[Repeint] Loop 15: 2
-[Main Loop] Loop 16: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 17: 0 0 0
-[Repeint] Loop 18: 1
-[Main Loop] Loop 18: 140 0 0
-[Main Loop] Loop 19: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 20: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 21: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 22: 0 0 0
-[Repeint] Loop 23: 3
-[Repeint] Loop 23: 3
-[Main Loop] Loop 23: 138 0 0
-[Main Loop] Loop 24: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 25: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 26: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 27: 0 0 0
-[Repeint] Loop 28: 3
-[Repeint] Loop 28: 2
-[Main Loop] Loop 28: 136 0 0
-[Main Loop] Loop 29: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 30: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 31: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 32: 0 0 0
-[Repeint] Loop 33: 3
-[Repeint] Loop 33: 1
-[Main Loop] Loop 33: 139 0 0
-[Main Loop] Loop 34: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 35: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 36: 0 0 0
-[Repeint] Loop 37: 1
-[Repeint] Loop 37: 1
-[Main Loop] Loop 37: 139 0 0
-[Main Loop] Loop 38: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 39: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 40: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 41: 0 0 0
-[Repeint] Loop 42: 2
-[Repeint] Loop 42: 1
-[Main Loop] Loop 42: 140 0 0
-[Main Loop] Loop 43: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 44: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 45: 0 0 0
-[Repeint] Loop 46: 5
-[Repeint] Loop 46: 1
-[Main Loop] Loop 46: 139 0 0
-[Main Loop] Loop 47: 0 1 0
-[Main Loop] Loop 48: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 49: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 50: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 51: 0 0 0
-[Repeint] Loop 52: 3
-[Repeint] Loop 52: 4
-[Main Loop] Loop 52: 138 0 0
-[Main Loop] Loop 53: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 54: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 55: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 56: 0 0 0
-[Repeint] Loop 57: 3
-[Repeint] Loop 57: 1
-[Main Loop] Loop 57: 139 0 0
-[Main Loop] Loop 58: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 59: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 60: 0 0 0
-[Repeint] Loop 61: 4
-[Repeint] Loop 61: 3
-[Main Loop] Loop 61: 138 0 0
-[Main Loop] Loop 62: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 63: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 64: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 65: 1 0 0
-[Repeint] Loop 66: 4
-[Repeint] Loop 66: 1
-[Main Loop] Loop 66: 136 0 0
-[Main Loop] Loop 67: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 68: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 69: 0 0 0
-[Repeint] Loop 70: 2
-[Repeint] Loop 70: 1
-[Main Loop] Loop 70: 139 0 0
-[Main Loop] Loop 71: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 72: 0 0 1
-[Main Loop] Loop 73: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 74: 1 0 0
-[Repeint] Loop 75: 3
-[Repeint] Loop 75: 3
-[Main Loop] Loop 75: 138 0 0
-[Main Loop] Loop 76: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 77: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 78: 0 0 1
-[Main Loop] Loop 79: 0 0 0
-[Repeint] Loop 80: 1
-[Repeint] Loop 80: 1
-[Main Loop] Loop 80: 140 0 0
-[Main Loop] Loop 81: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 82: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 83: 0 0 0
-[Repeint] Loop 84: 1
-[Repeint] Loop 84: 1
-[Main Loop] Loop 84: 140 0 0
-[Main Loop] Loop 85: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 86: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 87: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 88: 0 0 0
-[Repeint] Loop 89: 2
-[Main Loop] Loop 89: 140 0 0
-[Main Loop] Loop 90: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 91: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 92: 0 0 0
-[Repeint] Loop 93: 1
-[Main Loop] Loop 93: 138 0 0
-[Main Loop] Loop 94: 1 0 0
-[Main Loop] Loop 95: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 96: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 97: 0 0 0
-[Repeint] Loop 98: 2
-[Repeint] Loop 98: 1
-[Main Loop] Loop 98: 139 0 0
-[Main Loop] Loop 99: 0 0 0
-[Main Loop] Loop 100: 0 0 0
-[Repeint] Loop 101: 1
-[Repeint] Loop 101: 1
 ```
+[Repeint] Loop 1: 3.7141
+[Main Loop] Loop 1: 147.1323 0.0092 0.4591
+[Main Loop] Loop 2: 0.1487 0.0016 0.0283
+[Main Loop] Loop 3: 0.111 0.0018 0.0112
+[Main Loop] Loop 4: 0.0723 0.0022 0.0071
+[Repeint] Loop 5: 1.0374
+[Repeint] Loop 5: 0.9224
+[Main Loop] Loop 5: 125.0524 0.0281 0.1598
+[Main Loop] Loop 6: 0.3004 0.0086 0.1049
+[Main Loop] Loop 7: 0.2658 0.0218 0.0207
+[Main Loop] Loop 8: 0.2519 0.0071 0.0212
+[Repeint] Loop 9: 3.4221
+[Repeint] Loop 9: 0.9553
+[Main Loop] Loop 9: 139.1244 0.0095 0.1027
+[Main Loop] Loop 10: 0.1454 0.0037 0.0404
+[Main Loop] Loop 11: 0.1752 0.0071 0.0256
+[Main Loop] Loop 12: 0.1436 0.0029 0.0097
+[Repeint] Loop 13: 1.3418
+[Repeint] Loop 13: 1.0709
+[Main Loop] Loop 13: 139.2908 0.013 0.1875
+[Main Loop] Loop 14: 0.3437 0.0318 0.1382
+[Main Loop] Loop 15: 0.327 0.0083 0.0256
+[Main Loop] Loop 16: 0.2782 0.025 0.0255
+[Main Loop] Loop 17: 0.3119 0.0083 0.0496
+[Repeint] Loop 18: 3.5176
+[Repeint] Loop 18: 2.3505
+[Main Loop] Loop 18: 138.5742 0.0124 0.1887
+[Main Loop] Loop 19: 0.339 0.0096 0.1255
+[Main Loop] Loop 20: 0.3278 0.0071 0.0243
+(以下文字数制限のため略)
+```
 ### 補足情報（FW/ツールのバージョンなど）
@@ -589,3 +393,15 @@
 Java(TM) SE Runtime Environment (build 16.0.1+9-24)
 Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 16.0.1+9-24, mixed mode, sharing)
+デバイス名	LAPTOP-L49P9QG6
+プロセッサ	Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz   2.59 GHz
+実装 RAM	16.0 GB (15.9 GB 使用可能)
+システムの種類	64 ビット オペレーティング システム、x64 ベース プロセッサ
+ペンとタッチ	このディスプレイでは、ペン入力とタッチ入力は利用できません

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2021/06/12 13:15

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