ALSA音频编程自我分析
2013-10-15 17:57
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最近搞了一阵子的ALSA音频编程的东西，其实单是说其编程结构的确是比较简单的，相信很多朋友和我一样都在网络上搜索到很多相关资料，从ALSA的驱动-----》ALSA的lib库（提供了编程的API）-----》ALSA的utils，这三部分的确组成了ALSA开发中不可或缺的主要部分，同时ALSA项目的开放源码特性，使得开发者有更多的源码可以参考，其中ALSA的utils中提供的源码就是很好的材料。不过有了这些只是提供了能够参阅的资料，编程开发的事情，真的没有一定就能成，有些问题出来还是需要解决时间的。有些问题涉及到开发者自身的具体操作环境，所以很多问题出了还是不能在网上找到合适的答案，只有自己慢慢摸索。我从做些录放音小程序到时先语音的传输过程中，也曾面临着许多问题，但是要相信自己一定能解决并为之去查阅资料、去调试程序。所以出现问题是正常的，问题也是我们能解决问题的。总结一下这么久的工作，细节很多，但是有个问题在ALSA中很重要，很多问题就是由于这个问题导致的，那就是对音频文件的认识以及对该设备文件的参数设置。这个设置又涉及到硬件参数设置和软件参数设置。这个参数设置没对的话，很多莫名其妙的问题都会出来，让我们真的是摸不着头脑。同时也要说明的是同样的代码在不同的操作系统上会有不同的反应，这也是正常的，这就需要我们实时的调整了。这里就最普遍的参数设置问题给大家提出警示。不管是编写复杂程序还是编写测试小程序，只要参数设置正确无误了，问题就会少很多。因此，将aply.c文件中的设置参数的函数摘出来给分析一下，希望给继续做这方面的朋友做个分享，少走点我走过的弯路，同时也希望大家能够将自己的所学贡献出来，相互交流，共同进步！
下面首先大体介绍一下，接着会以注解的形式来重点分析我认为比较容易忽视，但是有很重要的参数设置。同时申明这些知识自己的浅薄一点认识，如果有不对的地方还请读者指正，不胜感激！
首先是硬件参数设置，如果设置好了硬件参数，做单方面的录音或放音是不会有大问题的，但是如果要涉及到同时的录放音交替，就必须好好的设置下软参数了，这样才能使得听起来的语音流畅。
[cpp] view
plaincopy
static void set_params(void)
{
snd_pcm_hw_params_t *params;
snd_pcm_sw_params_t *swparams;
snd_pcm_uframes_t buffer_size;
int err;
size_t n;
snd_pcm_uframes_t xfer_align;
unsigned int rate;
snd_pcm_uframes_t start_threshold, stop_threshold;//设置软参数主要这两个参数要设置
snd_pcm_hw_params_alloca(¶ms);
snd_pcm_sw_params_alloca(&swparams);
err = snd_pcm_hw_params_any(handle, params);
if (err < 0) {
error(_("Broken configuration for this PCM: no configurations available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (mmap_flag) {
snd_pcm_access_mask_t *mask = alloca(snd_pcm_access_mask_sizeof());
snd_pcm_access_mask_none(mask);
snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_INTERLEAVED);
snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_NONINTERLEAVED);
snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_COMPLEX);
err = snd_pcm_hw_params_set_access_mask(handle, params, mask);
} else if (interleaved)
err = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,
SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);
else
err = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,
SND_PCM_ACCESS_RW_NONINTERLEAVED);
if (err < 0) {
error(_("Access type not available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
err = snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params, hwparams.format);
if (err < 0) {
error(_("Sample format non available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
err = snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, hwparams.channels);
if (err < 0) {
error(_("Channels count non available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
#if 0
err = snd_pcm_hw_params_set_periods_min(handle, params, 2);
assert(err >= 0);
#endif
rate = hwparams.rate;
err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params, &hwparams.rate, 0);
assert(err >= 0);
if ((float)rate * 1.05 < hwparams.rate || (float)rate * 0.95 > hwparams.rate) {
if (!quiet_mode) {
char plugex[64];
const char *pcmname = snd_pcm_name(handle);
fprintf(stderr, _("Warning: rate is not accurate (requested = %iHz, got = %iHz)\n"), rate, hwparams.rate);
if (! pcmname || strchr(snd_pcm_name(handle), ':'))
*plugex = 0;
else
snprintf(plugex, sizeof(plugex), "(-Dplug:%s)",
snd_pcm_name(handle));
fprintf(stderr, _(" please, try the plug plugin %s\n"),
plugex);
}
}
rate = hwparams.rate;
if (buffer_time == 0 && buffer_frames == 0) {
err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_max(params,
&buffer_time, 0);
assert(err >= 0);
if (buffer_time > 500000)//这是指具体的环形缓从区大小，自己认为是以字节为单位的
buffer_time = 500000;
}
if (period_time == 0 && period_frames == 0) {
if (buffer_time > 0)
period_time = buffer_time / 4;
else
period_frames = buffer_frames / 4;
}
if (period_time > 0)
err = snd_pcm_hw_params_set_period_time_near(handle, params,
&period_time, 0);
else
err = snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle, params,
&period_frames, 0);
assert(err >= 0);
if (buffer_time > 0) {
err = snd_pcm_hw_params_set_buffer_time_near(handle, params,
&buffer_time, 0);
} else {
err = snd_pcm_hw_params_set_buffer_size_near(handle, params,
&buffer_frames);
}
assert(err >= 0);
err = snd_pcm_hw_params(handle, params);
if (err < 0) {
error(_("Unable to install hw params:"));
snd_pcm_hw_params_dump(params, log);
exit(EXIT_FAILURE);
}
snd_pcm_hw_params_get_period_size(params, &chunk_size, 0);
snd_pcm_hw_params_get_buffer_size(params, &buffer_size);
if (chunk_size == buffer_size) {
error(_("Can't use period equal to buffer size (%lu == %lu)"),
chunk_size, buffer_size);
exit(EXIT_FAILURE);
}
snd_pcm_sw_params_current(handle, swparams);
err = snd_pcm_sw_params_get_xfer_align(swparams, &xfer_align);
if (err < 0) {
error(_("Unable to obtain xfer align\n"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (sleep_min)
xfer_align = 1;
err = snd_pcm_sw_params_set_sleep_min(handle, swparams,
sleep_min);
assert(err >= 0);
if (avail_min < 0)
n = chunk_size;//如果语音数据的长度小于这个值得话会播放不出来的
else
n = (double) rate * avail_min / 1000000;//注意,将后面的数字强制转换为n的数据类型会减少出错
err = snd_pcm_sw_params_set_avail_min(handle, swparams, n);
/* round up to closest transfer boundary */
n = (buffer_size / xfer_align) * xfer_align;//这部分就是软参数的设置了，主要设置了两个阈值，主要问题是注意数据类型的转换，设置合适的阈值，合适的阈值不是固定的，是一句实际情况来定的。
if (start_delay <= 0) {
start_threshold = n + (double) rate * start_delay / 1000000;
} else
start_threshold = (double) rate * start_delay / 1000000;
if (start_threshold < 1)
start_threshold = 1;
if (start_threshold > n)
start_threshold = n;
err = snd_pcm_sw_params_set_start_threshold(handle, swparams, start_threshold);
assert(err >= 0);
if (stop_delay <= 0)
stop_threshold = buffer_size + (double) rate * stop_delay / 1000000;
else
stop_threshold = (double) rate * stop_delay / 1000000;
err = snd_pcm_sw_params_set_stop_threshold(handle, swparams, stop_threshold);
assert(err >= 0);
err = snd_pcm_sw_params_set_xfer_align(handle, swparams, xfer_align);
assert(err >= 0);
if (snd_pcm_sw_params(handle, swparams) < 0) {
error(_("unable to install sw params:"));
snd_pcm_sw_params_dump(swparams, log);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (verbose)
snd_pcm_dump(handle, log);
bits_per_sample = snd_pcm_format_physical_width(hwparams.format);
bits_per_frame = bits_per_sample * hwparams.channels;
chunk_bytes = chunk_size * bits_per_frame / 8;
audiobuf = realloc(audiobuf, chunk_bytes);
if (audiobuf == NULL) {
error(_("not enough memory"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
// fprintf(stderr, "real chunk_size = %i, frags = %i, total = %i\n", chunk_size, setup.buf.block.frags, setup.buf.block.frags * chunk_size);
}
说起来就这么简单的一点，但是要做好还是需要细致和不断尝试。很多实例程序源码是很值得参考的，至少在流程和结构上还比较规范。在懂得流程的基础上，我们再根据条件来调整细节，这样我们就有希望作出符合要求的程序来，希望做这一块的朋友，大家都合理作出更好的东西，期待ing！
下面首先大体介绍一下，接着会以注解的形式来重点分析我认为比较容易忽视，但是有很重要的参数设置。同时申明这些知识自己的浅薄一点认识，如果有不对的地方还请读者指正，不胜感激！
首先是硬件参数设置，如果设置好了硬件参数，做单方面的录音或放音是不会有大问题的，但是如果要涉及到同时的录放音交替，就必须好好的设置下软参数了，这样才能使得听起来的语音流畅。
[cpp] view
plaincopy
static void set_params(void)
{
snd_pcm_hw_params_t *params;
snd_pcm_sw_params_t *swparams;
snd_pcm_uframes_t buffer_size;
int err;
size_t n;
snd_pcm_uframes_t xfer_align;
unsigned int rate;
snd_pcm_uframes_t start_threshold, stop_threshold;//设置软参数主要这两个参数要设置
snd_pcm_hw_params_alloca(¶ms);
snd_pcm_sw_params_alloca(&swparams);
err = snd_pcm_hw_params_any(handle, params);
if (err < 0) {
error(_("Broken configuration for this PCM: no configurations available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (mmap_flag) {
snd_pcm_access_mask_t *mask = alloca(snd_pcm_access_mask_sizeof());
snd_pcm_access_mask_none(mask);
snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_INTERLEAVED);
snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_NONINTERLEAVED);
snd_pcm_access_mask_set(mask, SND_PCM_ACCESS_MMAP_COMPLEX);
err = snd_pcm_hw_params_set_access_mask(handle, params, mask);
} else if (interleaved)
err = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,
SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED);
else
err = snd_pcm_hw_params_set_access(handle, params,
SND_PCM_ACCESS_RW_NONINTERLEAVED);
if (err < 0) {
error(_("Access type not available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
err = snd_pcm_hw_params_set_format(handle, params, hwparams.format);
if (err < 0) {
error(_("Sample format non available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
err = snd_pcm_hw_params_set_channels(handle, params, hwparams.channels);
if (err < 0) {
error(_("Channels count non available"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
#if 0
err = snd_pcm_hw_params_set_periods_min(handle, params, 2);
assert(err >= 0);
#endif
rate = hwparams.rate;
err = snd_pcm_hw_params_set_rate_near(handle, params, &hwparams.rate, 0);
assert(err >= 0);
if ((float)rate * 1.05 < hwparams.rate || (float)rate * 0.95 > hwparams.rate) {
if (!quiet_mode) {
char plugex[64];
const char *pcmname = snd_pcm_name(handle);
fprintf(stderr, _("Warning: rate is not accurate (requested = %iHz, got = %iHz)\n"), rate, hwparams.rate);
if (! pcmname || strchr(snd_pcm_name(handle), ':'))
*plugex = 0;
else
snprintf(plugex, sizeof(plugex), "(-Dplug:%s)",
snd_pcm_name(handle));
fprintf(stderr, _(" please, try the plug plugin %s\n"),
plugex);
}
}
rate = hwparams.rate;
if (buffer_time == 0 && buffer_frames == 0) {
err = snd_pcm_hw_params_get_buffer_time_max(params,
&buffer_time, 0);
assert(err >= 0);
if (buffer_time > 500000)//这是指具体的环形缓从区大小，自己认为是以字节为单位的
buffer_time = 500000;
}
if (period_time == 0 && period_frames == 0) {
if (buffer_time > 0)
period_time = buffer_time / 4;
else
period_frames = buffer_frames / 4;
}
if (period_time > 0)
err = snd_pcm_hw_params_set_period_time_near(handle, params,
&period_time, 0);
else
err = snd_pcm_hw_params_set_period_size_near(handle, params,
&period_frames, 0);
assert(err >= 0);
if (buffer_time > 0) {
err = snd_pcm_hw_params_set_buffer_time_near(handle, params,
&buffer_time, 0);
} else {
err = snd_pcm_hw_params_set_buffer_size_near(handle, params,
&buffer_frames);
}
assert(err >= 0);
err = snd_pcm_hw_params(handle, params);
if (err < 0) {
error(_("Unable to install hw params:"));
snd_pcm_hw_params_dump(params, log);
exit(EXIT_FAILURE);
}
snd_pcm_hw_params_get_period_size(params, &chunk_size, 0);
snd_pcm_hw_params_get_buffer_size(params, &buffer_size);
if (chunk_size == buffer_size) {
error(_("Can't use period equal to buffer size (%lu == %lu)"),
chunk_size, buffer_size);
exit(EXIT_FAILURE);
}
snd_pcm_sw_params_current(handle, swparams);
err = snd_pcm_sw_params_get_xfer_align(swparams, &xfer_align);
if (err < 0) {
error(_("Unable to obtain xfer align\n"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (sleep_min)
xfer_align = 1;
err = snd_pcm_sw_params_set_sleep_min(handle, swparams,
sleep_min);
assert(err >= 0);
if (avail_min < 0)
n = chunk_size;//如果语音数据的长度小于这个值得话会播放不出来的
else
n = (double) rate * avail_min / 1000000;//注意,将后面的数字强制转换为n的数据类型会减少出错
err = snd_pcm_sw_params_set_avail_min(handle, swparams, n);
/* round up to closest transfer boundary */
n = (buffer_size / xfer_align) * xfer_align;//这部分就是软参数的设置了，主要设置了两个阈值，主要问题是注意数据类型的转换，设置合适的阈值，合适的阈值不是固定的，是一句实际情况来定的。
if (start_delay <= 0) {
start_threshold = n + (double) rate * start_delay / 1000000;
} else
start_threshold = (double) rate * start_delay / 1000000;
if (start_threshold < 1)
start_threshold = 1;
if (start_threshold > n)
start_threshold = n;
err = snd_pcm_sw_params_set_start_threshold(handle, swparams, start_threshold);
assert(err >= 0);
if (stop_delay <= 0)
stop_threshold = buffer_size + (double) rate * stop_delay / 1000000;
else
stop_threshold = (double) rate * stop_delay / 1000000;
err = snd_pcm_sw_params_set_stop_threshold(handle, swparams, stop_threshold);
assert(err >= 0);
err = snd_pcm_sw_params_set_xfer_align(handle, swparams, xfer_align);
assert(err >= 0);
if (snd_pcm_sw_params(handle, swparams) < 0) {
error(_("unable to install sw params:"));
snd_pcm_sw_params_dump(swparams, log);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (verbose)
snd_pcm_dump(handle, log);
bits_per_sample = snd_pcm_format_physical_width(hwparams.format);
bits_per_frame = bits_per_sample * hwparams.channels;
chunk_bytes = chunk_size * bits_per_frame / 8;
audiobuf = realloc(audiobuf, chunk_bytes);
if (audiobuf == NULL) {
error(_("not enough memory"));
exit(EXIT_FAILURE);
}
// fprintf(stderr, "real chunk_size = %i, frags = %i, total = %i\n", chunk_size, setup.buf.block.frags, setup.buf.block.frags * chunk_size);
}
说起来就这么简单的一点，但是要做好还是需要细致和不断尝试。很多实例程序源码是很值得参考的，至少在流程和结构上还比较规范。在懂得流程的基础上，我们再根据条件来调整细节，这样我们就有希望作出符合要求的程序来，希望做这一块的朋友，大家都合理作出更好的东西，期待ing！
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