이제 사운드 카드로 소리를 담아 내는 방법을 알게 되었으니 파일로 저장하는 방법에 대해 알아 보겠습니다. 가장 흔히 사용하는 wav 파일 형식을 이용하겠습니다. 사실 이 방법도 문서를 통하여 학습하기 보다는 Warren W. Gay라는 분이 만든 http://www.hitsquad.com/smm/programs/WavPlay/의 WavPlay 1.0을 분석하여 알게되었습니다.

그러다 보니 역시 부족한 부분과 잘못된 부분이 있을 것으로 생각됩니다. 혹 틀린 부분이나 부족한 부분이 있더라도 양해를 부탁드리며 그냥 지나치지 마시고 지적해주시고 알려 주시면 감사하겠습니다.

Wave 파일로 저장하기 위해 다시 한번 Wave 파일의 포맷을 보시겠습니다.

이전 Wave 파일을 출력할 때에는 분홍색 부분만 스트럭쳐를 구성해서 헤더 부분을 읽어 내었는데요, 저장하기 위해서는 모든 내용을 스트럭쳐로 구성하겠습니다. 역시 이부분은 http://www.hitsquad.com/smm/programs/WavPlay/에 올려진 WavPlay 1.0 의 소스 부분에서 이름만 조금 수정했습니다.

typedef  struct
{
   char     RiffID [4] ;
   u_long   RiffSize ;
   char     WaveID [4] ;
   char     FmtID  [4] ;
   u_long   FmtSize ;
   u_short  wFormatTag ;
   u_short  nChannels ;
   u_long   nSamplesPerSec ;
   u_long   nAvgBytesPerSec ;
   u_short  nBlockAlign ;
   u_short  wBitsPerSample ;
   char     DataID [4] ;
   u_long   nDataBytes ;
} wave_header_t;

static  wave_header_t  wave_header =
{  { 'R', 'I', 'F', 'F' },
      0,
   { 'W', 'A', 'V', 'E' },
   { 'f', 'm', 't', ' ' },
      16,
      PCM_WAVE_FORMAT,
      0,
      0,
      0,
      0,
      0,
   { 'd', 'a', 't', 'a' },
      0
};

어차피 Wave 파일을 저장할 것이므로 Wave를 위한 초기값을 지정했습니다.

Wave 파일로 저장하기 위해서는 Wave 파일을 어떻게 만들었는지 wav의 속성을 담은 헤더 부분을 먼저 저장해야 겠습니다. 그래서 녹음 을 스테레오로 녹음했는지 모노로 녹음했는지에 대한 정보나 비트 레이트, 샘플링 비트 수 같은 정보를 담아서 헤더 정보로 먼저 저장합니다.

당연히 헤더 정보는 미리 사운드카드에 설정한 값이 되겠지요. 예제에서도 먼저 마이크로 녹음하는 방법을 모노에, 8000hz, 16비트 녹음으로 설정했습니다.

   soundcard_set_stereo( 0);
   soundcard_set_data_bit_size( 16);
   soundcard_set_bit_rate( 8000);

그러므로 이와 같이 wave 파일의 헤더 정보를 저장합니다.

soundcard_write_wav_header( fd_wavfile, 1, 8000, 16, 10 * 8000);

인수로 10 * 8000한 이유는 10초간의 녹음 파일임을 말합니다. 이제 sound_write_wav_header() 함수의 내용을 보겠습니다.

int  soundcard_write_wav_header( int _fd, int _channels, u_long _samplerate, int _sampbits, u_long _samples)
{  u_long      databytes ;
   u_short     blockalign ;

   if ( _fd < 0 )
      printx( "bad file descriptor?");

   _sampbits   = (_sampbits == 16) ? 16 : 8 ;
   blockalign  = ( (_sampbits == 16) ? 2 : 1) * _channels ;
   databytes   = _samples * (u_long) blockalign ;

   wave_header.RiffSize        = sizeof ( wave_header_t) + databytes - 8 ;
   wave_header.wFormatTag      = PCM_WAVE_FORMAT ;
   wave_header.nChannels       = _channels ;
   wave_header.nSamplesPerSec  = _samplerate ;
   wave_header.nAvgBytesPerSec = _samplerate * (u_long) blockalign ;
   wave_header.nBlockAlign     = blockalign ;
   wave_header.wBitsPerSample  = _sampbits ;
   wave_header.nDataBytes      = databytes;

   if (  sizeof ( wave_header_t) != write (_fd, &wave_header, sizeof ( wave_header_t)))
      printx( "write header errror");

   return 0 ;
};

대부분이 wave 파일의 헤더에 맞추어 스트럭쳐의 내용을 구성하고 스트럭쳐를 그대로 파일에 저장했습니다. 주의해서 보실 것은 인수로 받은 _samples는 녹음 시간(초)* 샘플링 비트 레이트로서 Hz 값입니다. 헤더 정보에는 사운드 부분의 바이트 개수가 들어 가기 때문에 _samples에 스테레오면 2배를 모노이면 _samples 값으로 사운드 데이터 부분의 바이크 개수를 계산하고 헤더에 저장합니다.

int  soundcard_write_wav_header( int _fd, int _channels, u_long _samplerate, int _sampbits, u_long _samples)
{
   _sampbits   = (_sampbits == 16) ? 16 : 8 ;
   blockalign  = ( (_sampbits == 16) ? 2 : 1) * _channels ;
   databytes   = _samples * (u_long) blockalign ;

                    :
					
   wave_header.nDataBytes      = databytes;

   if (  sizeof ( wave_header_t) != write (_fd, &wave_header, sizeof ( wave_header_t)))
                     :
};

헤더를 저장했으므로 이전 방법에 따라 마이크로 부터 사운드 값을 입력받아 그대로 파일로 저장하면 됩니다.

   soundcard_write_wav_header( fd_wavfile, 1, 8000, 16, 10 * 8000);

   while( TRUE)
   {
                :
      read_size   = read( fd_soundcard, sound_buff, sound_buff_size);
      write( fd_wavfile, sound_buff, read_size);
                :
   }

전체 소스를 올립니다. 컴파일하신 후에 실행하시면 test.wav 파일이 생성됩니다. 생성된 파일을 이전 시간의 wav_player 프로그램으로 재생해 보십시오. 예제라서 10초간 녹음하는 부분을 단순하게 처리했습니다. 이점 양해를 부탁드립니다. ^^

// 이 소스는 http://www.hitsquad.com/smm/programs/WavPlay/ 에서 구한
// WavPlay 1.0 by Warren W. Gay VE3WWG 의 소스를 참고하여 작성되었습니다.

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdarg.h>
#include <time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/soundcard.h>

#define  SCERR_NO_PROC_DEVICE                      -1    // /proc/device 가 존재하지 않는다.
#define  SCERR_DRIVER_NO_FIND                      -2    // /proc/device 에서 드라이버를 찾지 못함
#define  SCERR_NO_SOUNDCARD                        -3    // 사운드 카드가 없음
#define  SCERR_NO_MIXER                            -4    // 믹서가 없음
#define  SCERR_OPEN_SOUNDCARD                      -5    // 사운드 카드를 여는데 실패 했다.
#define  SCERR_OPEN_MIXER                          -6    // 사운드 카드를 여는데 실패 했다.
#define  SCERR_PRIVILEGE_SOUNDCARD                 -7    // 사운드 카드를 사용할 권한이 없음
#define  SCERR_PRIVILEGE_MIXER                     -8    // 미서를 사용할 권한이 없음

#define  SCERR_NO_FILE                             -10   // 파일이 없음
#define  SCERR_NOT_OPEN                            -11   // 파일이 열 수 없
#define  SCERR_NOT_WAV_FILE                        -12   // WAV 파일이 아님
#define  SCERR_NO_WAV_FORMAT                       -13   // WAV 포맷 정보가 없음

#define  TRUE                 1
#define  DSP_DEVICE_NAME      "/dev/dsp"
#define  MIXER_DEVICE_NAME    "/dev/mixer"
#define  PCM_WAVE_FORMAT      1


typedef  struct
{
   char     RiffID [4] ;
   u_long   RiffSize ;
   char     WaveID [4] ;
   char     FmtID  [4] ;
   u_long   FmtSize ;
   u_short  wFormatTag ;
   u_short  nChannels ;
   u_long   nSamplesPerSec ;
   u_long   nAvgBytesPerSec ;
   u_short  nBlockAlign ;
   u_short  wBitsPerSample ;
   char     DataID [4] ;
   u_long   nDataBytes ;
} wave_header_t;

static  wave_header_t  wave_header =
{  { 'R', 'I', 'F', 'F' },
      0,
   { 'W', 'A', 'V', 'E' },
   { 'f', 'm', 't', ' ' },
      16,
      PCM_WAVE_FORMAT,
      0,
      0,
      0,
      0,
      0,
   { 'd', 'a', 't', 'a' },
      0
};

static int            fd_soundcard     = -1;
static int            fd_mixer         = -1;       // volume 제어용 파일 디스크립터

//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : 메시지를 출력하고 프로그램 종료
// 인수 : format     : 출력할 문자열 형식 예) "%s%d"
//        ...        : 형식에 필요한 인수
//------------------------------------------------------------------------------
void  printx( const char *_format, ...)
{
   char     *bar  = "---------------------------------------------------------";
   va_list   parg;
   int       count;

   printf( "%s:ERRORn", bar);

   va_start( parg,_format);
   count = vprintf(_format, parg);
   va_end( parg);

   printf( "n%sn", bar);
   exit( -1);
}

//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : 파일에 Wave 파이의 헤더를 출력
// 인수 : _fd        : Wave 파일의 디스크립터
//        _channels  : 1 = 모노
//                     2 = 스테레오
//        _samplerate: 비트 레이트
//        _sampbits  : 16 또는 8
//        _samples   : 녹음 tlrks(초) * _samplerate
//        ...        : 형식에 필요한 인수
//------------------------------------------------------------------------------
int  soundcard_write_wav_header( int _fd, int _channels, u_long _samplerate, int _sampbits, u_long _samples)
{  u_long      databytes ;
   u_short     blockalign ;

   if ( _fd < 0 )
      printx( "bad file descriptor?");

   _sampbits   = (_sampbits == 16) ? 16 : 8 ;
   blockalign  = ( (_sampbits == 16) ? 2 : 1) * _channels ;
   databytes   = _samples * (u_long) blockalign ;

   wave_header.RiffSize          = sizeof ( wave_header_t) + databytes - 8 ;
   wave_header.wFormatTag      = PCM_WAVE_FORMAT ;
   wave_header.nChannels       = _channels ;
   wave_header.nSamplesPerSec  = _samplerate ;
   wave_header.nAvgBytesPerSec = _samplerate * (u_long) blockalign ;
   wave_header.nBlockAlign     = blockalign ;
   wave_header.wBitsPerSample  = _sampbits ;
   wave_header.nDataBytes      = databytes;

   if (  sizeof ( wave_header_t) != write (_fd, &wave_header, sizeof ( wave_header_t)))
      printx( "write header errror");

   return 0 ;
};

//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : 사운드 출력을 위한 버퍼 크기를 구한다.
// 반환 : 사운드 출력 버퍼 크기
//------------------------------------------------------------------------------
int   soundcard_get_buff_size( void)
{
   int   size  = 1024;

   if ( 0 <= fd_soundcard)
   {
      ioctl( fd_soundcard, SNDCTL_DSP_GETBLKSIZE, &size);
      if ( size < 1024 )
         size  = 1024;
   }
   return size;
}

//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : 사운드 카드 출력을 스테레오로 설정
// 인수 : _enable - 1 : 스테레오
//                  0 : 모노
//------------------------------------------------------------------------------
void  soundcard_set_stereo( int _enable)
{
   if ( 0 <= fd_soundcard)    ioctl( fd_soundcard, SNDCTL_DSP_STEREO, &_enable);
}
//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : 사운드 카드 출력 비트 레이트를 지정
// 인수 : _rate   - 설정할 비트 레이트
//------------------------------------------------------------------------------
void  soundcard_set_bit_rate( int _rate)
{
   if ( 0 <= fd_soundcard)    ioctl( fd_soundcard, SNDCTL_DSP_SPEED, &_rate );
}

//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : 출력 사운드의 비트 크기 지정
// 인수 : _size   - 사운드 데이터 비트 크기
//------------------------------------------------------------------------------
void  soundcard_set_data_bit_size( int _size)
{
   if ( 0 <= fd_soundcard)    ioctl( fd_soundcard, SNDCTL_DSP_SAMPLESIZE, &_size);
}

//------------------------------------------------------------------------------
// 설명 : sound card 볼륨 지정
// 인수 : _channel - 변경할 채널 번호
//             헤드폰 볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_VOLUME
//             PCM    볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_PCM
//             스피커 볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_SPEAKER
//             라인   볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_LINE
//             마이크 볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_MIC
//             CD     볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_CD
//             PCM2   볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_ALTPCM    주) ESP-MMI의 스피커 음량
//             IGain  볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN
//             라인 1 볼륨 : SOUND_MIXER_WRITE_LINE1
//       _left : 볼륨의 좌측 값 또는 하위 값
//       _right: 볼륨의 우측 값 또는 상위 값
//------------------------------------------------------------------------------
void soundcard_set_volume( int _channel, int _left, int _right )
{
   int volume;

   if ( 120 < _left  ) _left  = 120;
   if ( 120 < _right ) _right = 120;

   volume = 256 *_right +_left;
   ioctl( fd_mixer, _channel, &volume );
}

//--------------------------------------------------------------------
// 설명: 사운드카드 사용을 종료하기 위해 닫기
//--------------------------------------------------------------------
void soundcard_close( void)
{
   close( fd_soundcard);
   close( fd_mixer    );
}

//--------------------------------------------------------------------
// 설명: 사운드카드 사용을 위한 열기
// 인수: _mode - PLAYER    : 재생 전용
// 인수: _mode - RECODER   : 녹음 전용
// 인수: _mode - AUDIO     : 재생과 녹음 모두 실행
// 반환: 사운드카드 파일 디스크립터
//--------------------------------------------------------------------
int   soundcard_open(int _mode)
{
   char  *dsp_devname   = DSP_DEVICE_NAME;
   char  *mixer_devname = MIXER_DEVICE_NAME;

   // 사운드 카드 장치 열기
   if ( 0 != access( dsp_devname, W_OK ) )
      return SCERR_PRIVILEGE_SOUNDCARD;

   fd_soundcard = open( dsp_devname,_mode);
   if ( 0 > fd_soundcard)
      return SCERR_OPEN_SOUNDCARD;

   // MIXER 열기

   if ( 0 != access( mixer_devname, W_OK ) )
      return SCERR_PRIVILEGE_MIXER;

   fd_mixer = open( mixer_devname, O_RDWR¦O_NDELAY );
   if ( 0 > fd_soundcard)
      return SCERR_OPEN_MIXER;

   return fd_soundcard;
}

//--------------------------------------------------------------------
// 설명: 사운드 카드를 이용하여 10초간 녹음하여 test.wav로 저장한다.
//--------------------------------------------------------------------
int main( int argc, char **argv )
{
   time_t   tm_start;
   time_t   tm_check;
   int      fd_soundcard;
   int      fd_wavfile;
   char    *sound_buff;                                                    // 사운드 출력을 위한 버퍼
   int      sound_buff_size;
   int      read_size;

   fd_soundcard   = soundcard_open( O_RDONLY ¦ O_NONBLOCK);
   switch( fd_soundcard)
   {
   case  SCERR_NO_PROC_DEVICE       :  printx( "/proc/device가 없음");
   case  SCERR_NO_SOUNDCARD         :  printx( "사운드 카드가 없음");
   case  SCERR_NO_MIXER             :  printx( "믹서가 없음");
   case  SCERR_PRIVILEGE_SOUNDCARD  :  printx( "사운드 카드를 사용할 권한이 없음");
   case  SCERR_PRIVILEGE_MIXER      :  printx( "믹서 장치를 사용할 권한이 없음");
   case  SCERR_OPEN_SOUNDCARD       :  printx( "사운드 카드를 열 수 없음");
   case  SCERR_OPEN_MIXER           :  printx( "믹서 장치를 열수 없음");
   }
   soundcard_set_volume( SOUND_MIXER_WRITE_ALTPCM, 120, 120);
   soundcard_set_volume( SOUND_MIXER_WRITE_MIC   , 80, 80);
   soundcard_set_volume( SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN , 60, 60);

   soundcard_set_stereo( 0);
   soundcard_set_data_bit_size( 16);
   soundcard_set_bit_rate( 8000);
   sound_buff_size   = soundcard_get_buff_size();

   printf( "size=%dn", sound_buff_size);

   sound_buff  = ( char *)malloc( sound_buff_size);

   fd_wavfile  = open( "./test.wav", O_WRONLY ¦ O_CREAT ¦ O_TRUNC, 0644);
   if ( 0 > fd_wavfile)
      printx( "create wave file error");

   soundcard_write_wav_header( fd_wavfile, 1, 8000, 16, 10 * 8000);

   time( &tm_start);
   while( TRUE)
   {
      time( &tm_check);
      if ( 10.0 <= difftime( tm_check, tm_start))
         break;
      read_size   = read( fd_soundcard, sound_buff, sound_buff_size);
      write( fd_wavfile, sound_buff, read_size);
   }
   close( fd_wavfile);
   soundcard_close();
   return 0;
}