コグノスケ

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。

ガラパゴス

サービスベンダーや端末メーカーは、自社サービスや製品をユーザに末永く使って（＝お金を末永く払って）もらいたいので「自社サービス、製品にユーザを閉じ込める」方向に行きたがります。

本来、ユーザの利便性を考えれば、いつでも他社サービスに移れるようにした方が便利でしょう。標準規格があるならそれに従う、既に普及しているサービスと互換の形式を使う、など。

でも、世界と同じ土俵で自社サービス、製品のオリジナリティを打ち出せます？自信を持ってYesと言うのは難しいですよね。オリジナリティを打ち出せなければ値段勝負、価格破壊、死の行軍が待っています。

一方で、ユーザを閉じ込め、自社サービス、製品の箱庭を作ってしまえば敵は過去の自分だけです。去年より良くしました、と言って作り続ければ、絶対に負けません。楽に勝ち続けられる居心地の良い場所です。

しかし閉鎖的な市場に気づいた海外勢が殴り込みをかけたとき、ユーザは今まで猛烈な不便を強いられていたことに気づきます。

ここで海外勢に勝てるなら、「世界唯一」の「素晴らしい」サービスだった、と言えるのですが、携帯、SNS、テレビ…、いずれも従来サービス、製品は不便だ、使いづらいと誹りを受け、一気にユーザが離れました。

まさに「世界唯一」だけど「外来種が来たら駆逐」されてしまう、ガラパゴス島の固有種とそっくりです。

ガラパゴスとは、うまいこと言ったもんですよね、ほんと。

ガラパゴスは悪くない

ユーザの閉じ込めを狙ってやっていない限り「○○」というサービスや製品が、

• 世界一だったのか？
• ガラパゴスだったのか？

は市場で「勝った」か？「負けた」か？と聞いているのとほぼ同じです。

ガラパゴスなサービス、製品をたくさん作っているor作っていたからと言って、決していくじなしの会社ってわけじゃないんです。

当事者も悪くない

しかもユーザの閉じ込めを狙ってやっています、なんて誰も言いません。隠しているのではなくて、当事者は意識すらしていないはず。

「より良いものを、と頑張っていただけなのに、どうしてこうなった？」って。

…なんだ「ガラパゴス」は結果論か？と言われれば否定はできませんが、せめて、その道に進みかけた時にこれはヤバいと気づくとか、そうならないように心掛けることはできるんじゃないでしょうか。

メモ: 技術系？の話はFacebookから転記しておくことにした。

故意にリークしてるよね

パナソニックの半導体事業改革が完了 - EE Times Japanを読んで。

いつもは「絶対、事前にリークしてるでしょ」と思うくらい、ニュースが正確で早い（社内通達よりも）のですが、今回はニュースと社内通達が同時でした。珍しい〜。

推測するに、

• 改革は既定路線で、世の中が何と言おうと止める気はないのでリークは不要だった
• 赤字4兄弟（テレビ、半導体、光デバイス、回路基板）への改革なので、リークして様子を見るまでもなく株価上昇は明らか
• 興味を持つ人が減ったので、リークしても記事にされなかった
• 今までは情報統制がザルで漏れまくっていたので、正常な状態に戻した

辺りですかね。当たっても別に嬉しくないけど。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。

節分といえば落花生

節分から1日ずれちゃいましたが、節分の話でも。

北海道では節分に殻つきの落花生を撒きます。「鬼は外ー」は「雪（※）に向かって落花生を投げる」という意味でした。

もちろん店には大豆も（食べる用なのか？）売っていますが、撒くのは必ず落花生です。

しかし、関東、関西でその話をすると、大抵の人に「なんで落花生？大豆じゃないの？」と驚かれます。「うちもそうだよ」って言われたことはない…はず…たぶん。

そういや、なんで大豆or落花生なのだろう。小豆じゃダメなのかねえ？？

（※）この時期の北海道はほぼ確実に雪が積もっているから、地面ではなく雪に向かって投げることになります。