그래픽 & 멀티미디어
2007.10.29 11:04:47 (*.33.84.49)
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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.
| 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 |
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;
}