alsa lib

ALSA编写的音频程序 (2011-12-02 09:15:23)转载▼
标签： 杂谈 分类： linux
作者：北京中科红旗软件技术有限公司 孔伟　
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：
1. snd_pcm_t *pcm_handle;
2.
3. bool device_open(int mode){
4. if (snd_pcm_open (&pcm_handle, “default” , mode , 0) < 0)
5. return false;
6. return true;
7. }
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：
1. int bit_per_sample; //样本长度(bit)
2. int period_size; //周期长度(桢数)
3. int chunk_byte; //周期长度(字节数)
4. snd_pcm_hw_params_t *params; //定义参数变量
5.
6. bool device_setparams()
7. {
8. snd_pcm_hw_params_t *hw_params;
9. snd_pcm_hw_params_malloc (&hw_params); //为参数变量分配空间
10.snd_pcm_hw_params_malloc (&params);
11.snd_pcm_hw_params_any ( pcm_handle, hw_params ); //参数初始化
12.snd_pcm_hw_params_set_access ( pcm_handle, hw_params,
13. SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED); //设置为交错模式
14.snd_pcm_hw_params_set_format( pcm_handle, hw_params,
15. SND_FORMAT_S16_LE); //使用用16位样本
16.snd_pcm_hw_params_set_rate_near( pcm_handle, hw_params,
17. 44100, 0); //设置采样率为44.1KHz
18.snd_pcm_hw_params_set_channels( pcm_handle, hw_params, 2); //设置为立体声
19.snd_pcm_hw_params_get_period_size( hw_params, &period_size); //获取周期长度
20.bit_per_sample = snd_pcm_hw_format_physical_width( hw_params.format );
21. //获取样本长度
22.chunk_byte = period_size * bit_per_sample * hw_params.channels / 8;
23.//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 ）
24.snd_pcm_hw_params( pcm_handle, hw_params); //设置参数
25.params = hw_params; //保存参数，方便以后使用
26.snd_pcm_hw_params_free( hw_params); //释放参数变量空间
27.return true;
28.
29.}
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。
1. char *wave_buf;
2. int wave_buf_len;
3. bool device_capture( int dtime ){
4. 　wave_buf_len = dtime * params.rate * bit_per_sample * params.channels / 8 ;
5. //计算音频数据长度（秒数 * 采样率 * 桢长度）
6. 　char data = wave_buf = (char)malloc( wave_buf_len ); //分配空间
7.
8. int r = 0;
9. while ( data ?C wave_buf <= wave_buf_len ?C chunk_size ){
10.r = snd_pcm_readi( pcm_handle, data , chunk_size);
11.if ( r>0 ) data += r * chunk_byte;
12.else
13.return false
14.}
15.return true;
16.}
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：
1. bool device_play(){
2. char *data = wave_buf;
3. int r = 0;
4. while ( data ?C wave_buf <= wave_buf_len ?C chunk_size ){
5. r = snd_pcm_writei( pcm_handle, data , chunk_size);
6. if ( r>0 ) data += r * chunk_byte;
7. else
8. return false
9. }
10.return true;
11.}
最后我们给这个示例程序加上main函数
1. #include