oss音频编程全攻略（下）

表1 混音器命令

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：

int vol;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ(SOUND_MIXER_MIC), &vol);
printf("Mic gain is at %d %%
", vol);

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：

int left, right;
left = vol & 0xff;
right = (vol & 0xff00) >> 8;
printf("Left gain is %d %%, Right gain is %d %%
", left, right);

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：

vol = (right << 8) + left;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_MIC), &vol);

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：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_DEVMASK, &devmask);
if (devmask & SOUND_MIXER_CD)
printf("The CD input is supported");

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：

ioctl(fd, SOUND_MIXER_READ_RECMASK, &recmask);
if (recmask & SOUND_MIXER_CD)
printf("The CD input can be a recording source");

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：

devmask = SOUND_MIXER_CD;
ioctl(fd, SOUND_MIXER_WRITE_DEVMASK, &devmask);

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。

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
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#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:
");
status = read(fd, buf, sizeof(buf)); /* 录音 */
if (status != sizeof(buf))
perror("read wrong number of bytes");
printf("You said:
");
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
#include
#include
#include
#include
#include
/* 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
"
" %s

"
"Where is one of:
", 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, "
");
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
", 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
", dev);
}

/* 将两个声道的值合到同一变量中 */
level = (right << 8) + 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%%
", 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
./mixer

Where 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%：

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。