Linux音频编程指南四

4.3 音频录放框架

　　下面给出一个利用声卡上的DSP设备进行声音录制和回放的基本框架，它的功能是先录制几秒种音频数据，将其存放在内存缓冲区中，然后再进行回放，其所有的功能都是通过读写/dev/dsp设备文件来完成的：

　　/*

　　* sound.c

　　*/

　　#include <unistd.h>

　　#include <fcntl.h>

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/ioctl.h>

　　#include <stdlib.h>

　　#include <stdio.h>

　　#include <linux/soundcard.h>

　　#define LENGTH 3    /* 存储秒数 */

　　#define RATE 8000   /* 采样频率 */

　　#define SIZE 8      /* 量化位数 */

　　#define CHANNELS 1  /* 声道数目 */

　　/* 用于保存数字音频数据的内存缓冲区 */

　　unsigned char buf[LENGTH*RATE*SIZE*CHANNELS/8];

　　int main()

　　{

　　int fd; /* 声音设备的文件描述符 */

　　int arg; /* 用于ioctl调用的参数 */

　　int status;   /* 系统调用的返回值 */

　　/* 打开声音设备 */

　　fd = open("/dev/dsp", O_RDWR);

　　if (fd < 0) {

　　perror("open of /dev/dsp failed");

　　exit(1);

　　}

　　/* 设置采样时的量化位数 */

　　arg = SIZE;

　　status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_BITS, &arg);

　　if (status == -1)

　　perror("SOUND_PCM_WRITE_BITS ioctl failed");

　　if (arg != SIZE)

　　perror("unable to set sample size");

　　/* 设置采样时的声道数目 */

　　arg = CHANNELS;

　　status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS, &arg);

　　if (status == -1)

　　perror("SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS ioctl failed");

 if (arg != CHANNELS)

　　perror("unable to set number of channels");

　　/* 设置采样时的采样频率 */

　　arg = RATE;

　　status = ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_RATE, &arg);

　　if (status == -1)

　　perror("SOUND_PCM_WRITE_WRITE ioctl failed");

　　/* 循环，直到按下Control-C */

　　while (1) {

　　printf("Say something:\n");

　　status = read(fd, buf, sizeof(buf)); /* 录音 */

　　if (status != sizeof(buf))

　　perror("read wrong number of bytes");

　　printf("You said:\n");

　　status = write(fd, buf, sizeof(buf)); /* 回放 */

　　if (status != sizeof(buf))

　　perror("wrote wrong number of bytes");

　　/* 在继续录音前等待回放结束 */

　　status = ioctl(fd, SOUND_PCM_SYNC, 0);

　　if (status == -1)

　　perror("SOUND_PCM_SYNC ioctl failed");

　　}

　　}

　　4.4 混音器框架

　　下面再给出一个对混音器进行编程的基本框架，利用它可以对各种混音通道的增益进行调节，其所有的功能都是通过读写/dev/mixer设备文件来完成的：

　　/*

　　* mixer.c

　　*/

　　#include <unistd.h>

　　#include <stdlib.h>

　　#include <stdio.h>

　　#include <sys/ioctl.h>

　　#include <fcntl.h>

　　#include <linux/soundcard.h>

　　/* 用来存储所有可用混音设备的名称 */

　　const char *sound_device_names[] = SOUND_DEVICE_NAMES;

　　int fd;                  /* 混音设备所对应的文件描述符 */

　　int devmask, stereodevs; /* 混音器信息对应的位图掩码 */

　　char *name;

　　/* 显示命令的使用方法及所有可用的混音设备 */

　　void usage()

　　{

　　int i;

　　fprintf(stderr, "usage: %s <device> <left-gain%%> <right-gain%%>\n"

　　"       %s <device> <gain%%>\n\n"

　　"Where <device> is one of:\n", name, name);

　　for (i = 0 ; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES ; i++)

　　if ((1 << i) & devmask) /* 只显示有效的混音设备 */

　　fprintf(stderr, "%s ", sound_device_names[i]);

　　fprintf(stderr, "\n");

　　exit(1);

　　}

　　int main(int argc, char *argv[])

　　{

　　int left, right, level;  /* 增益设置 */

　　int status;              /* 系统调用的返回值 */

　　int device;              /* 选用的混音设备 */

　　char *dev;               /* 混音设备的名称 */

　　int i;

　　name = argv[0];

/* 以只读方式打开混音设备 */

　　fd = open("/dev/mixer", O_RDONLY);

　　if (fd == -1) {

　　perror("unable to open /dev/mixer");

　　exit(1);

　　}

　　/* 获得所需要的信息 */

　　status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);

　　if (status == -1)

　　perror("SOUND_MIXER_READ_DEVMASK ioctl failed");

　　status = ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS, &stereodevs);

　　if (status == -1)

　　perror("SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS ioctl failed");

　　/* 检查用户输入 */

　　if (argc != 3 && argc != 4)

　　usage();

　　/* 保存用户输入的混音器名称 */

　　dev = argv[1];

　　/* 确定即将用到的混音设备 */

　　for (i = 0 ; i < SOUND_MIXER_NRDEVICES ; i++)

　　if (((1 << i) & devmask) && !strcmp(dev, sound_device_names[i]))

　　break;

　　if (i == SOUND_MIXER_NRDEVICES) { /* 没有找到匹配项 */

　　fprintf(stderr, "%s is not a valid mixer device\n", dev);

　　usage();

　　}

　　/* 查找到有效的混音设备 */

　　device = i;

　　/* 获取增益值 */

　　if (argc == 4) {

　　/* 左、右声道均给定 */

　　left  = atoi(argv[2]);

　　right = atoi(argv[3]);

　　} else {

　　/* 左、右声道设为相等 */

　　left  = atoi(argv[2]);

　　right = atoi(argv[2]);

　　}

　　/* 对非立体声设备给出警告信息 */

　　if ((left != right) && !((1 << i) & stereodevs)) {

　　fprintf(stderr, "warning: %s is not a stereo device\n", dev);

　　}

　　/* 将两个声道的值合到同一变量中 */

　　level = (right << + left;

　　/* 设置增益 */

　　status = ioctl(fd, MIXER_WRITE(device), &level);

　　if (status == -1) {

　　perror("MIXER_WRITE ioctl failed");

　　exit(1);

　　}

　　/* 获得从驱动返回的左右声道的增益 */

　　left  = level & 0xff;

　　right = (level & 0xff00) >> 8;

　　/* 显示实际设置的增益 */

　　fprintf(stderr, "%s gain set to %d%% / %d%%\n", dev, left, right);

　　/* 关闭混音设备 */

　　close(fd);

　　return 0;

　　}

　　编译好上面的程序之后，先不带任何参数执行一遍，此时会列出声卡上所有可用的混音通道：

　　[xiaowp@linuxgam sound]$ ./mixer

　　usage: ./mixer <device> <left-gain%> <right-gain%>

　　./mixer <device> <gain%>

　　Where <device> is one of:

　　vol pcm speaker line mic cd igain line1 phin video

　　之后就可以很方便地设置各个混音通道的增益大小了，例如下面的命令就能够将CD输入的左、右声道的增益分别设置为80%和90%：

　　[xiaowp@linuxgam sound]$ ./mixer cd 80 90

　　cd gain set to 80% / 90%

　　五、小结

　　随着Linux平台下多媒体应用的逐渐深入，需要用到数字音频的场合必将越来越广泛。虽然数字音频牵涉到的概念非常多，但在Linux下进行最基本的音频编程却并不十分复杂，关键是掌握如何与OSS或者ALSA这类声卡驱动程序进行交互，以及如何充分利用它们提供的各种功能，熟悉一些最基本的音频编程框架和模式对初学者来讲大有裨益