alsa linux c程序输出上的奇怪正弦波答案

【问题标题】：Strange sine wave on output of an alsa linux c programalsa linux c程序输出上的奇怪正弦波
【发布时间】：2015-04-15 19:24:39
【问题描述】：

我正在 ubuntu 上学习 alsa 编程。

我正在尝试将正弦波输出到笔记本电脑声卡的线路输出，然后通过音频线重定向到线路输入（麦克风）。

  ___LINE_IN(microphone)\
 /                       \
|                         \ _____________
|                          |soundcard-pc |
cable                     /
|                        /
 \ ___LINE_OUT(speakers)/

我正在使用此代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<alsa/asoundlib.h>
#include<math.h>

#define SIZEBUF 2048

int main(void)
{
    int i;
    int err;
    double x;
    double cost;
    double frequency=500;
    unsigned int rate=44100;
    short buf[SIZEBUF];
    snd_pcm_t *phandle;
    snd_pcm_hw_params_t *hw_params;

    snd_pcm_open(&phandle, "default", SND_PCM_STREAM_PLAYBACK, 0);
    snd_pcm_hw_params_malloc(&hw_params);
    snd_pcm_hw_params_any(phandle, hw_params);

    if ((err = snd_pcm_hw_params_set_access(phandle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED)) < 0) {
        printf("Cannot set access type.\n");
        exit(1);
    }
    snd_pcm_hw_params_set_format(phandle, hw_params, SND_PCM_FORMAT_S16_LE);
    snd_pcm_hw_params_set_rate_near(phandle, hw_params, &rate, 0);
    snd_pcm_hw_params_set_channels(phandle, hw_params, 1);
    snd_pcm_hw_params(phandle, hw_params);
    snd_pcm_hw_params_free(hw_params);
    snd_pcm_prepare(phandle);

    cost = 2.0 * M_PI * frequency / (double)rate;

    printf("cost=%f.\n", cost);
    for (i = 1 ; i < SIZEBUF ; i++) {
        x      = sin(i * cost);
        buf[i] = (short)(32767 * x + 32768);
    }

    for (i = 0 ; i < 50 ; i++) {
        snd_pcm_writei(phandle, buf, SIZEBUF);
    }
    snd_pcm_close(phandle);

    exit(0);
}

我正在使用 audacity 来查看波浪，但它看起来很奇怪，就像这张图片中一样

它似乎没有正弦波的行为。为什么？

【问题讨论】：

32767*x+32768 应该适合unsigned short，但它很可能会环绕在signed short 中，从而产生您所看到的那种波形（sin(x) 的正负部分被交换）。

标签： c trigonometry alsa

【解决方案1】：

要将浮点样本转换为 SND_PCM_FORMAT_S16_LE，请执行以下操作：

#include <endian.h>
#include <math.h>
#include <stdint.h>

// assume -1.0 <= x <= 1.0                                                      
int16_t float_to_s16le (float x)
{
    int16_t s16 = trunc (x * 32767); // rounds toward zero                      
    return htole16 (s16);
}

一些备注：

您正在转换为有符号号码，而不是无符号号码。此外，重要的是要避免大值的裁剪或环绕。
您需要具有特定位数的类型。因此使用 int16_t，而不是 short。
通常您会选择主机字节序 (SND_PCM_FORMAT_S16)。但由于您明确选择了 Little Endian，您需要确保这是您生成的内容（使用 htole16 或等效项）。

【讨论】：

【解决方案2】：

您正在使用short 类型的样本，并且已将它们正确声明为S16_LE。但是，您的代码随后会像计算无符号值一样计算这些值：

buf[i] = (short)(32767 * x + 32768);

您不需要偏移量；对于有符号样本，零实际上是零。使用这个：

buf[i] = (short)(32767 * x);

【讨论】：