• 使用ALSA编写自己的音频程序【转】


    本文转载自:http://blog.csdn.net/beyondioi/article/details/6994548

    Alsa是Linux高级音频接口。面对众多的音频设备,Alsa为Linux音频开发人员提供了一套标准的访问机制,使得音频开发变得十分容易。不信?下面我们就利用它编写一个简单的录音/播音程序,不过这需要你有一定的计算机语言基础。

    一个典型的音频程序应该具有以下结构:

    打开音频设备

    为设备设置读写参数

    向音频设备读/写音频数据

    关闭设备

    Alsa库为我们实现这些操作提供了丰富的接口。

    首先让我们封装一个打开音频设备的函数:

    snd_pcm_t *pcm_handle;

    bool device_open(int mode){

    if (snd_pcm_open (&pcm_handle, “default” , mode , 0) < 0)

    return false;

    return true;

    }

    snd_pcm_open是Alsa库提供的打开设备调用函数,这里我们指定打开缺省的音频设备,并根据参数mode将设备置为录音或是播放状态,如果设备打开成功,pcm_handle便指向该设备句柄,我们用全局变量保存起来,方便以后使用。

    第二步是设置参数,参数设置不当将会导致音频设备无法正常工作。在设置参数前,我们需要了解一下各个参数的含义以及一些基本概念。

    样本长度(sample):样本是记录音频数据最基本的单位,常见的有8位和16位。

    通道数(channel):该参数为1表示单声道,2则是立体声。

    桢(frame):桢记录了一个声音单元,其长度为样本长度与通道数的乘积。

    采样率(rate):每秒钟采样次数,该次数是针对桢而言。

    周期(period):音频设备一次处理所需要的桢数,对于音频设备的数据访问以及音频数据的存储,都是以此为单位。

    交错模式(interleaved):是一种音频数据的记录方式,在交错模式下,数据以连续桢的形式存放,即首先记录完桢1的左声道样本和右声道样本(假设为立体声格式),再开始桢2的记录。而在非交错模式下,首先记录的是一个周期内所有桢的左声道样本,再记录右声道样本,数据是以连续通道的方式存储。不过多数情况下,我们只需要使用交错模式就可以了。

    明白了各参数含义及关系后,我们开始设置参数:

    int bit_per_sample; //样本长度(bit)

    int period_size; //周期长度(桢数)

    int chunk_byte; //周期长度(字节数)

    snd_pcm_hw_params_t *params; //定义参数变量

    bool device_setparams(){

    snd_pcm_hw_params_t *hw_params;

    snd_pcm_hw_params_malloc (&hw_params); //为参数变量分配空间

     snd_pcm_hw_params_malloc (¶ms);

    snd_pcm_hw_params_any ( pcm_handle, hw_params ); //参数初始化

    snd_pcm_hw_params_set_access ( pcm_handle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED); //设置为交错模式

    snd_pcm_hw_params_set_format( pcm_handle, hw_params, SND_FORMAT_S16_LE); //使用用16位样本

    snd_pcm_hw_params_set_rate_near( pcm_handle, hw_params, 44100, 0); //设置采样率为44.1KHz

    snd_pcm_hw_params_set_channels( pcm_handle, hw_params, 2); //设置为立体声

    snd_pcm_hw_params_get_period_size( hw_params, &period_size); //获取周期长度

    bit_per_sample = snd_pcm_hw_format_physical_width( hw_params.format ); //获取样本长度

    chunk_byte = period_size * bit_per_sample * hw_params.channels / 8; //计算周期长度(字节数(bytes) = 每周期的桢数 * 样本长度(bit) * 通道数 / 8 )

    snd_pcm_hw_params( pcm_handle, hw_params); //设置参数

    params = hw_params; //保存参数,方便以后使用

    snd_pcm_hw_params_free( hw_params); //释放参数变量空间

    return true;

    }

    这里先使用了Alsa提供的一系列snd_pcm_hw_params_set_函数为参数变量赋值。最后才通过snd_pcm_hw_params将参数传递给设备。需要说明的是正式的开发中需要处理参数设置失败的情况,这里仅做为示例程序而未作考虑。

    设置好参数后便可以开始录音了。录音过程实际上就是从音频设备中读取数据信息并保存。

    char *wave_buf;

    int wave_buf_len;

    bool device_capture( int dtime /*录音长度(单位:秒)*/){

     wave_buf_len = dtime * params.rate * bit_per_sample * params.channels / 8 ; //计算音频数据长度(秒数 * 采样率 * 桢长度)

     char *data = wave_buf = (char*)malloc( wave_buf_len ); //分配空间

    int r = 0;

    while ( data ?C wave_buf <= wave_buf_len ?C chunk_size ){

    r = snd_pcm_readi( pcm_handle, data , chunk_size);

    if ( r>0 ) data += r * chunk_byte;

    else

    return false

    }

    return true;

    }

    形参dtime用来确定录音时间,根据录音时间分配数据空间,再调用snd_pcm_readi从音频设备读取音频数据,存放到wave_buf中。

    同样的原理,我们再添加一个播放函数,向音频设备写入数据:

    bool device_play(){

    char *data = wave_buf;

    int r = 0;

    while ( data ?C wave_buf <= wave_buf_len ?C chunk_size ){

    r = snd_pcm_writei( pcm_handle, data , chunk_size);

    if ( r>0 ) data += r * chunk_byte;

    else

    return false

    }

    return true;

    }

    最后我们给这个示例程序加上main函数

    #include

    bool device_open( int mode);

    bool device_setparams();

    bool device_capture( int dtime );

    bool device_play();

    char *wave_buf;

    int wave_buf_len;

    int bit_per_sample;

    int period_size;

    int chunk_byte;

    int chunk_size;

    snd_pcm_hw_params_t *params;

    int main( int , char** ){

    //录音

    if (!device_open(SND_PCM_STREAM_CAPTURE ) return 1;

    if (!device_setparams()) return 2;

    if (!device_capture( 3 )) return 3; //录制3秒

    snd_pcm_close( pcm_handle );

    //播放

    if (!device_open( SND_PCM_STREAM_PLAYBACK ) return 4;

    if (!device_setparams()) return 5;

    if (!device_play()) return 6;

    snd_pcm_close( pcm_handle );

    return 0;

    }

    这样,我们便完成了一个具有录音,播音的功能的音频程序,因为使用了alsa库,如果你使用的是gcc编译器,最后链接时记得要带上参数——lasound 。

    限于篇幅,Alsa接口提供的强大功能不仅于此,有兴趣的读者可以参阅ALSA HOWTO,那上面你一定能够发现Alsa的强大之处。

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