📄 linux音频编程指南.htm
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if (result == -1) {
perror("ioctl buffer size");
return -1;
}
// 检查设置值的正确性
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>在设置缓冲区大小时，参数setting实际上由两部分组成，其低16位标明缓冲区的尺寸，相应的计算公式为buffer_size =
2^ssss，即若参数setting低16位的值为16，那么相应的缓冲区的大小会被设置为65536字节。参数setting的高16位则用来标明分片（fragment）的最大序号，它的取值范围从2一直到0x7FFF，其中0x7FFF表示没有任何限制。</P>
<P>接下来要做的是设置声卡工作时的声道（channel）数目，根据硬件设备和驱动程序的具体情况，可以将其设置为0（单声道，mono）或者1（立体声，stereo）。下面的代码示范了应该怎样设置声道数目：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>int channels = 0; // 0=mono 1=stereo
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_STEREO, &channels);
if ( result == -1 ) {
perror("ioctl channel number");
return -1;
}
if (channels != 0) {
// 只支持立体声
}
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>采样格式和采样频率是在进行音频编程时需要考虑的另一个问题，声卡支持的所有采样格式可以在头文件soundcard.h中找到，而通过ioctl系统调用则可以很方便地更改当前所使用的采样格式。下面的代码示范了如何设置声卡的采样格式：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>int format = AFMT_U8;
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_SETFMT, &format);
if ( result == -1 ) {
perror("ioctl sample format");
return -1;
}
// 检查设置值的正确性
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>声卡采样频率的设置也非常容易，只需在调用ioctl时将第二个参数的值设置为SNDCTL_DSP_SPEED，同时在第三个参数中指定采样频率的数值就行了。对于大多数声卡来说，其支持的采样频率范围一般为5kHz到44.1kHz或者48kHz，但并不意味着该范围内的所有频率都会被硬件支持，在Linux下进行音频编程时最常用到的几种采样频率是11025Hz、16000Hz、22050Hz、32000Hz和44100Hz。下面的代码示范了如何设置声卡的采样频率：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>int rate = 22050;
int result = ioctl(handle, SNDCTL_DSP_SPEED, &rate);
if ( result == -1 ) {
perror("ioctl sample format");
return -1;
}
// 检查设置值的正确性
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P><A name=N1016E><SPAN class=smalltitle>4.2 Mixer编程</SPAN></A></P>
<P>声卡上的混音器由多个混音通道组成，它们可以通过驱动程序提供的设备文件/dev/mixer进行编程。对混音器的操作是通过ioctl系统调用来完成的，并且所有控制命令都由SOUND_MIXER或者MIXER开头，表1列出了常用的几个混音器控制命令：</P>
<TABLE width="60%" border=1>
<TBODY>
<TR>
<TD>名 称</TD>
<TD>作 用</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_VOLUME</TD>
<TD>主音量调节</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_BASS</TD>
<TD>低音控制</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_TREBLE</TD>
<TD>高音控制</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_SYNTH</TD>
<TD>FM合成器</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_PCM</TD>
<TD>主D/A转换器</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_SPEAKER</TD>
<TD>PC喇叭</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_LINE</TD>
<TD>音频线输入</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_MIC</TD>
<TD>麦克风输入</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_CD</TD>
<TD>CD输入</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_IMIX</TD>
<TD>回放音量</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_ALTPCM</TD>
<TD>从D/A 转换器</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_RECLEV</TD>
<TD>录音音量</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_IGAIN</TD>
<TD>输入增益</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_OGAIN</TD>
<TD>输出增益</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_LINE1</TD>
<TD>声卡的第1输入</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_LINE2</TD>
<TD>声卡的第2输入</TD></TR>
<TR>
<TD>SOUND_MIXER_LINE3</TD>
<TD>声卡的第3输入</TD></TR></TBODY></TABLE><BR>表1 混音器命令
<P>对声卡的输入增益和输出增益进行调节是混音器的一个主要作用，目前大部分声卡采用的是8位或者16位的增益控制器，但作为程序员来讲并不需要关心这些，因为声卡驱动程序会负责将它们变换成百分比的形式，也就是说无论是输入增益还是输出增益，其取值范围都是从0到100。在进行混音器编程时，可以使用SOUND_MIXER_READ宏来读取混音通道的增益大小，例如在获取麦克风的输入增益时，可以使用如下的代码：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>int vol;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC), &vol);
printf("Mic gain is at %d %%\n", vol);
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>对于只有一个混音通道的单声道设备来说，返回的增益大小保存在低位字节中。而对于支持多个混音通道的双声道设备来说，返回的增益大小实际上包括两个部分，分别代表左、右两个声道的值，其中低位字节保存左声道的音量，而高位字节则保存右声道的音量。下面的代码可以从返回值中依次提取左右声道的增益大小：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>int left, right;
left = vol & 0xff;
right = (vol & 0xff00) >> 8;
printf("Left gain is %d %%, Right gain is %d %%\n", left, right);
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>类似地，如果想设置混音通道的增益大小，则可以通过SOUND_MIXER_WRITE宏来实现，此时遵循的原则与获取增益值时的原则基本相同，例如下面的语句可以用来设置麦克风的输入增益：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>vol = (right << 8) + left;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC), &vol);
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>在编写实用的音频程序时，混音器是在涉及到兼容性时需要重点考虑的一个对象，这是因为不同的声卡所提供的混音器资源是有所区别的。声卡驱动程序提供了多个ioctl系统调用来获得混音器的信息，它们通常返回一个整型的位掩码（bitmask），其中每一位分别代表一个特定的混音通道，如果相应的位为1，则说明与之对应的混音通道是可用的。例如通过SOUND_MIXER_READ_DEVMASK返回的位掩码，可以查询出能够被声卡支持的每一个混音通道，而通过SOUND_MIXER_READ_RECMAS返回的位掩码，则可以查询出能够被当作录音源的每一个通道。下面的代码可以用来检查CD输入是否是一个有效的混音通道：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode> ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);
if (devmask & SOUND_MIXER_CD)
printf("The CD input is supported");
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>如果进一步还想知道其是否是一个有效的录音源，则可以使用如下语句：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_RECMASK, &recmask);
if (recmask & SOUND_MIXER_CD)
printf("The CD input can be a recording source");
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>目前大多数声卡提供多个录音源，通过SOUND_MIXER_READ_RECSRC可以查询出当前正在使用的录音源，同一时刻能够使用几个录音源是由声卡硬件决定的。类似地，使用SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC可以设置声卡当前使用的录音源，例如下面的代码可以将CD输入作为声卡的录音源使用：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>devmask = SOUND_MIXER_CD;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE_DEVMASK, &devmask);
</PRE></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
<P>此外，所有的混音通道都有单声道和双声道的区别，如果需要知道哪些混音通道提供了对立体声的支持，可以通过SOUND_MIXER_READ_STEREODEVS来获得。</P>
<P><A name=N1024D><SPAN class=smalltitle>4.3 音频录放框架</SPAN></A></P>
<P>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：</P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=code-outline><PRE class=displaycode>/*
* 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()
{
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