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ALSAその5 - ALSA APIを使ったプログラムの書き方

目次: ALSA

ALSAで音が鳴ることはわかりました。でもそれだけではつまらないですね。

次はどうすれば音を鳴らすプログラムを書けるのか？を見てみます。今回は、下記ALSAのモジュール図でいう「アプリケーション」側から見てみます。

図1: ALSAモジュール図

ALSAとアプリケーションとのインタフェースをALSA APIと呼ぶことにします。ALSA APIの仕様は公式のドキュメントに詳しく書かれています（※）。

（※）今回はLPCMを扱いますのでALSA APIのなかでも PCMモジュールの仕様が参考になります。

ALSA APIを使おう

LPCMを鳴らすために最低限必要なAPI呼び出しは下記の5つです。

snd_pcm_open

サウンドカードを開く。

snd_pcm_set_params

どのような音を鳴らすか決める。

snd_pcm_writei

音のデータをサウンドカードに書き込む。

snd_pcm_recover

サウンドカードに書き込む際に、何かエラーが起きたら復帰させる。

snd_pcm_close

再生が終わったらサウンドカードを閉じる。

もう少しコードっぽく書くと下記のようになります。

//Format: 48[kHz], Signed 16[bit], Stereo
int rate = 48000;
snd_pcm_format_t format = SND_PCM_FORMAT_S16_LE;
int channels = 2;
//To use snd_pcm_writei() instead of snd_pcm_writen()
snd_pcm_access_t access = SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED;
//Allow to select the 'plughw' for using sampling rate converter.
int resample = 1;
//Buffer size is 50[ms]
int latency = 50000;

snd_pcm_t *pcm = NULL;

snd_pcm_open(&pcm, "hw:0", SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0);

snd_pcm_set_params(pcm, format, access, channels, rate, resample, latency);

while (1フレームでも残っていれば) {
    writen = snd_pcm_writei(pcm, buf, frames);
    if (writen < 0) {
        snd_pcm_recover(pcm, writen, 0);
    }
}

snd_pcm_close(pcm);

もし48kHz, Signed 16bits, Stereo以外のLPCMデータを再生する場合は、rate, format, channelsの部分をデータに合わせて変更します。

もしハードウェア側が48kHz, Signed 16bits, StereoのLPCM再生をサポートしていない場合は、下記のようなエラーメッセージが出ます。

ALSA lib pcm.c:7431:(snd_pcm_set_params) Rate doesn't match (requested 48000Hz, get 0Hz)

このメッセージが出ていたら、デバイス名を "hw:0" → "plughw:0" としてください。これによりサンプリングレートコンバータ（SRC）が働き、ハードウェアが受け付けられるフォーマットに自動的に変換されます。

例えば44.1kHzしか対応していないサウンドカードで24kHz, Signed 8bits, Monoの音源を鳴らしたときは、下記のような動作イメージになります。

rate = 24000;
format = SND_PCM_FORMAT_U8;
channels = 1;
(デバイス名) = "plughw:0"

24kHz, 8bits, Mono --(plug)--> 44.1kHz, 16bits, Stereo --> hw:0

先ほどの中心部分に、ファイルからのLPCMデータの読み込み部分、エラー処理などを付け加えて、簡易的なプレーヤにしました。
 ソースコードはこちらから（※）どうぞ。

ライセンスは、修正BSDライセンスです。

（※）コンパイルの際は -lasoundを付けてください。もしalsa/asoundlib.hが無い場合は、ALSAの開発用パッケージ（Debian Wheezyならlibasound2-dev）をインストールしてください。

注意事項など

注意: 再生できるデータはLPCMデータのみです。WAVファイル（*.wav）もLPCMデータを含むため再生可能ですが、コンテナのヘッダもLPCMデータだと思って再生してしまい、最初にビッ！ビッ！というノイズが鳴ります。WAVファイル再生の際は音量にご注意ください。

警告: 入力されたデータのフォーマットチェックは行っておりません。LPCMデータではないファイルを再生させると、非常に大きい音や、ノイズが鳴り、スピーカーなどを破損する可能性があります。

依存と委託の違い

どことは言いませんが、某半導体メーカーと、AV機器メーカーの関係と、
製パン（たとえば山崎パン）と、小売りPB（たとえばローソンのパン）の関係は、
片方が半製品のメーカーであり、もう片方が製品企画時点から注文を付ける顧客企業、という点で似ています。

しかし販路を顧客に全て依存する某半導体に対し、山崎パンは自社ブランドの販路があります。つまり山崎パンは顧客がトチ狂ったことを言ってきたら、その販路ごとぶった切る、という選択も可能なのです。

実際には丸く収めて、ぶった切るなんて思い切ったことはしないと思いますが、その選択もできるのだ、という事実が、価格交渉力として顕著に現れます…と思います。

メモ: 技術系？の話はFacebookから転記しておくことにした。

同じ誕生日の奴を連れてこい

「何日でもいいから同じ誕生日のペアを連れてこい」と言われたら、何人に声をかけたら良いでしょうか？

慎重を期して99.9% の確率で同じ誕生日のペアが居るように、人を集めることにしましょう。

シンプルに考えると1年は365日だから365人x 99.9％ = 364人…？と思いますが、実は70人で良いのです。

グラフにするとこんな感じになります。

同じ誕生日のペアが居る確率(1人〜61人)

同じ誕生日のペアが居る確率(62人〜80人) 拡大図

一見、直感に反するようですが「ペアになるのは誰でも良い」という点がポイントです。

解説しようと思ったら、Wikipedia誕生日のパラドックスに既に説明があったので、こっちにお任せします…。