그래픽 & 멀티미디어
2007.10.26 16:37:41 (*.105.125.81)
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이번에는 wav 파일을 출력해 보겠습니다. wav 파일을 출력하기 위해서는 파일의 앞 부분에 있는 헤더파일의 내용을 확인하여 사운드 카드의 출력을 스테레오나 모노를 설정해 주어야 하고, 녹음된 비트 레이트와 비트 크기에 맞추어 설정해 주어야 합니다. 이를 위해 이전 예제에서 int soundcard_open_file( char *_filename) 함수를 추가했습니다.
_filename은 출력할 wav 파일 이름이 되며, soundcard_open_file()은 _filename의 헤더를 읽어 들여서 사운드 카드의 출력 방법을 설정합니다. 즉, 헤더파일의 내용에 따라 사운드카드를 설정할 뿐 재생은 하지 않습니다. ^^
그러므로 wav를 출력하려면 아래와 같은 순서로 처리하면 됩니다.
- 사운드카드를 open한 후
- wav 파일의 헤더 내용으로 사운드 카드를 설정하고,
- wav의 데이터 부분을 읽어서 사운트 카드로 출력
int main( int argc, char **argv )
{
fd_soundcard = soundcard_open( O_WRONLY); // 사운드카드 open
soundcard_set_volume( SOUND_MIXER_WRITE_ALTPCM, 100, 100); // 볼륨 조절
fd_wav_file = soundcard_open_file( argv[1]); // 출력할 wave 파일 open
while( 1)
{
read( fd_wav_file, &sound_buff[0], soundcard_get_buff_size()); // wave 파일 내용을 읽어서
write( fd_soundcard, &sound_buff[0], read_size ); // 사운드카드로 출력
}
:
}
자, 사용하는 방법은 알았고, 새로 추가된 soundcard_set_volume() 함수의 내용을 보겠습니다. 이 함수에서 wave 파일의 헤더부분을 처리하므로 wave의 헤더 구조를 먼저 알아야 겠습니다.
| 필드 이름 | 필드 값 | 크기 (bytes) |
| Chunk ID | 'RIFF' | 4 |
| Chunk size | 4 | |
| Format | 'WAVE' | 4 |
| SubChunk 1 ID | 'fmt ' | 4 |
| SubChunk 1 Size | 4 | |
| Audio Format | 1 | 2 |
| Num Channels | 2 | |
| Sample Rate | 4 | |
| Byte Rate | 4 | |
| Block Align | 2 | |
| Bits Per Sample | 2 | |
| SubChunk 2 ID | 'data' | 4 |
| SubChunk 2 Size | 4 | |
| data | SubChunk 2 Size |
이제 이 포맷 정보를 바탕으로 wave의 헤더 파일을 읽어 들이겠습니다. 헤더 정보 중에 Wave 정보만 구하기 위해 위의 표에서 분홍색으로 표시한 부분을 스트럭쳐로 구성했습니다.
typedef struct
{
unsigned char chunk_id[4];
unsigned long size;
unsigned short tag;
unsigned short channels;
unsigned long rate;
unsigned long avr_samples;
unsigned short align;
unsigned short data_bit;
} wav_info_t ;
아래는 soundcard_open_file() 함수로 소스에서 설명에 필요한 내용만 뽑고, 주석으로 설명을 달았습니다.
int soundcard_open_file( char *_filename)
{
memset( buff, 0 , BUFF_SIZE); // 헤더 부분을 읽어 들입니다.
read_size = read( fd_wavfile, buff, BUFF_SIZE);
// wave 파일은 헤더 부분에 RIFF와 WAVE라는 문자열을 가지고 있습니다.
// 이 문자열이 없다면 다른 포맷으로 생각하고 진행을 중지합니다.
if ( 0 == memmem( buff, BUFF_SIZE, "RIFF", 4 )) // "RIFF" 문자열이 있는가를 검사한다.
if ( 0 == memmem( buff, BUFF_SIZE, "WAVE", 4 )) // "WAVE" 문자열이 있는가를 검사한다.
// 헤더 부분 중에 스테레오 여부, 비트 레이트 등의 wave 파일에 대한 정보는
// "fmt " 문자열 다음에 있습니다. 그러므로 이후의 값으로 wav_info 스트럭쳐 크기로
// 읽어 들여 wav의 설정값을 읽어 들입니다.
p_wav_info = (wav_info_t *)memmem( buff, BUFF_SIZE, "fmt ", 4 ); // 포맷 정보를 구한다.
if ( NULL == p_wav_info)
memcpy( &wav_info, p_wav_info, sizeof(wav_info_t) );
// wave 파일의 실제 사운드부분은 헤더에서 "data" 문자열과 4바이트의
// 데이터 바이트 크기 다음부터 시작합니다.
// 그러므로 실제 데이터의 시작 위치는 헤더를 읽어 들인 buff에서 "data" 문자열이
// 시작하는 주소에서 "data"와 4바이트의 숫자 데이터 다음이므로
// +8을 한 위치가 되겠습니다.
ptr = (unsigned char *)memmem( buff, BUFF_SIZE, "data", 4 );
ptr += 8;
// 이렇게 buff에서 ( "data" 문자열의 시작 위치 + 8)을 뺀 값은 파일에서
// 실제 사운드 데이터의 시작 부분이므로 이 값을 data_offset으로 기억해 두면
// 음악을 재생 후에 data_offset으로 되감기를 할 수 있습니다.
data_offset = (unsigned long)( ptr - buff );
lseek( fd_wavfile, data_offset , SEEK_SET );
soundcard_set_stereo ( wav_info.channels >= 2 ? 1 : 0);
soundcard_set_data_bit_size( wav_info.data_bit );
soundcard_set_bit_rate ( wav_info.rate );
return fd_wavfile;
}
이와 같은 내용으로 구성한 전체 소스 내용입니다.
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdarg.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_info -13 // WAV 포맷 정보가 없음
#define BUFF_SIZE 1024
#define DSP_DEVICE_NAME "/dev/dsp"
#define MIXER_DEVICE_NAME "/dev/mixer"
#define TRUE 1
typedef struct
{
unsigned char chunk_id[4];
unsigned long size;
unsigned short tag;
unsigned short channels;
unsigned long rate;
unsigned long avr_samples;
unsigned short align;
unsigned short data_bit;
} wav_info_t;
static int fd_soundcard = -1;
static int fd_mixer = -1; // volume 제어용 파일 디스크립터
static unsigned long data_offset = 0; // wav 플레이용 파일 오프셋
//------------------------------------------------------------------------------
// 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 : 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: wav 파일을 재생하기 위해 열기
// 상세: wav 파일만 사용이 가능
// 인수: _filename : wav 파일 이름
// 반환: 0 < 파일 열기에 성공
// 0 > 파일 열기 실패 및 에러 코드
//--------------------------------------------------------------------
int soundcard_open_file( char *_filename)
{
int fd_wavfile;
int read_size;
unsigned char buff[BUFF_SIZE+5];
wav_info_t *p_wav_info;
wav_info_t wav_info;
unsigned char *ptr;
if ( 0 != access(_filename, R_OK ) ) // 파일이 없음
return SCERR_NO_FILE;
fd_wavfile = open(_filename, O_RDONLY );
if ( 0 > fd_wavfile) // 파일 열기 실패
return SCERR_NOT_OPEN;
// 헤더 부분 처리
memset( buff, 0 , BUFF_SIZE);
read_size = read( fd_wavfile, buff, BUFF_SIZE);
if ( 0 == memmem( buff, BUFF_SIZE, "RIFF", 4 )) // "RIFF" 문자열이 있는가를 검사한다.
return SCERR_NOT_WAV_FILE;
if ( 0 == memmem( buff, BUFF_SIZE, "WAVE", 4 )) // "WAVE" 문자열이 있는가를 검사한다.
return SCERR_NOT_WAV_FILE;
p_wav_info = (wav_info_t *)memmem( buff, BUFF_SIZE, "fmt ", 4 ); // 포맷 정보를 구한다.
if ( NULL == p_wav_info)
return SCERR_NO_wav_info;
memcpy( &wav_info, p_wav_info, sizeof(wav_info_t) );
// printf( "CHANNEL = %dn", (int) wav_info.channels );
// printf( "DATA BITS = %dn", (int) wav_info.data_bit);
// printf( "RATE = %dn", (int) wav_info.rate);
ptr = (unsigned char *)memmem( buff, BUFF_SIZE, "data", 4 );
ptr += 8;
data_offset = (unsigned long)( ptr - buff );
lseek( fd_wavfile, data_offset , SEEK_SET ); // 파일 읽기 위치를 데이터 위치로 이동 시킨다.
soundcard_set_stereo ( wav_info.channels >= 2 ? 1 : 0); // sound 스테레오 모드 활성화
soundcard_set_data_bit_size( wav_info.data_bit ); // sound 데이터 크기 지정
soundcard_set_bit_rate ( wav_info.rate ); // sound 비트 레이트 지정
return fd_wavfile;
}
//--------------------------------------------------------------------
// 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 )
{
int fd_soundcard;
int fd_wav_file;
char *sound_buff; // 사운드 출력을 위한 버퍼
int sound_buff_size;
int read_size;
if ( 2 > argc)
printx( "usage: ./exe [wave file name]");
fd_soundcard = soundcard_open( O_WRONLY);
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, 100, 100);
soundcard_set_volume( SOUND_MIXER_WRITE_MIC , 80, 80);
soundcard_set_volume( SOUND_MIXER_WRITE_IGAIN , 60, 60);
sound_buff_size = soundcard_get_buff_size();
sound_buff = ( char *)malloc( sound_buff_size);
fd_wav_file = soundcard_open_file( argv[1]); // 출력할 wave 파일을 열기
switch( fd_wav_file)
{
case SCERR_NO_FILE : printx( "WAV 파일이 없음");
case SCERR_NOT_OPEN : printx( "WAV 파일을 열 수 없음");
case SCERR_NOT_WAV_FILE : printx( "WAV 파일이 아님");
case SCERR_NO_wav_info : printx( "WAV 정보가 없음");
}
while( 1)
{
read_size = read( fd_wav_file, &sound_buff[0], soundcard_get_buff_size());
if( 0 < read_size)
{
write( fd_soundcard, &sound_buff[0], read_size );
}
else
break;
}
close( fd_wav_file);
soundcard_close();
return 0;
}
컴파일 하신 후, 실행파일 다음에 wav 파일을 추가하여 실행하시면 되겠습니다. 컴파일하여 만든 실행 파일 이름이 wav_player 라면 아래와 같이 실행하시면 됩니다. 저는 MS Windows의 WINDOWS 디렉토리에 있는 waltz.wav를 출력해 보았습니다.
]$ ./wav_player waltz.wav
다음 시간에는 마이크를 이용하여 wave 파일로 녹음해 보겠습니다.
