雖然目前linux的優勢主要體現在網路服務方面，但事實上同樣也有著非常豐富的**功能，本文就是以多**應用中最基本的聲音為物件，介紹如何在linux平台下開發實際的音訊應用程式，同時還給出了一些常用的音訊程式設計框架。一、數字音訊
音訊訊號是一種連續變化的模擬訊號，但計算機只能處理和記錄二進位制的數碼訊號，由自然音源得到的音訊訊號必須經過一定的變換，成為數字音訊訊號之後，才能送到計算機中作進一步的處理。
數字音訊系統通過將聲波的波型轉換成一系列二進位制資料，來實現對原始聲音的重現，實現這一步驟的裝置常被稱為模/數轉換器（a/d）。a/d轉換器以每秒鐘上萬次的速率對聲波進行取樣，每個取樣點都記錄下了原始模擬聲波在某一時刻的狀態，通常稱之為樣本（sample），而每一秒鐘所取樣的數目則稱為取樣頻率，通過將一串連續的樣本連線起來，就可以在計算機中描述一段聲音了。對於取樣過程中的每乙個樣本來說，數字音訊系統會分配一定儲存位來記錄聲波的振幅，一般稱之為取樣分辯率或者取樣精度，取樣精度越高，聲音還原時就會越細膩。
數字音訊涉及到的概念非常多，對於在linux下進行音訊程式設計的程式設計師來說，最重要的是理解聲音數位化的兩個關鍵步驟：取樣和量化。取樣就是每隔一定時間就讀一次聲音頻號的幅度，而量化則是將取樣得到的聲音頻號幅度轉換為數字值，從本質上講，取樣是時間上的數位化，而量化則是幅度上的數位化。下面介紹幾個在進行音訊程式設計時經常需要用到的技術指標：
取樣頻率
取樣頻率是指將模擬聲音波形進行數位化時，每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數。取樣頻率的選擇應該遵循奈奎斯特（harry nyquist）取樣理論：如果對某一模擬訊號進行取樣，則取樣後可還原的最高訊號頻率只有取樣頻率的一半，或者說只要取樣頻率高於輸入訊號最高頻率的兩倍，就能從取樣訊號系列重構原始訊號。正常人聽覺的頻率範圍大約在20hz~20khz之間，根據奈奎斯特取樣理論，為了保證聲音不失真，取樣頻率應該在40khz左右。常用的音訊取樣頻率有8khz、11.025khz、22.05khz、16khz、37.8khz、44.1khz、48khz等，如果採用更高的取樣頻率，還可以達到***的音質。
量化位數
量化位數是對模擬音訊訊號的幅度進行數位化，它決定了模擬訊號數位化以後的動態範圍，常用的有8位、12位和16位。量化位越高，訊號的動態範圍越大，數位化後的音訊訊號就越可能接近原始訊號，但所需要的存貯空間也越大。
聲道數
聲道數是反映音訊數位化質量的另乙個重要因素，它有單聲道和雙聲道之分。雙聲道又稱為立體聲，在硬體中有兩條線路，音質和音色都要優於單聲道，但數位化後佔據的儲存空間的大小要比單聲道多一倍。
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二、音效卡驅動
出於對安全性方面的考慮，linux下的應用程式無法直接對音效卡這類硬體裝置進行操作，而是必須通過核心提供的驅動程式才能完成。在linux上進行音訊程式設計的本質就是要借助於驅動程式，來完成對音效卡的各種操作。
對硬體的控制涉及到暫存器中各個位元位的操作，通常這是與裝置直接相關並且對時序的要求非常嚴格，如果這些工作都交由應用程式設計師來負責，那麼對音效卡的程式設計將變得異常複雜而困難起來，驅動程式的作用正是要遮蔽硬體的這些底層細節，從而簡化應用程式的編寫。目前linux下常用的音效卡驅動程式主要有兩種：oss和alsa。
最早出現在linux上的音訊程式設計介面是oss（open sound system），它由一套完整的核心驅動程式模組組成，可以為絕大多數音效卡提供統一的程式設計介面。oss出現的歷史相對較長，這些核心模組中的一部分（oss/free）是與linux核心原始碼共同免費發布的，另外一些則以二進位制的形式由4front technologies公司提供。由於得到了商業公司的鼎力支援，oss已經成為在linux下進行音訊程式設計的事實標準，支援oss的應用程式能夠在絕大多數音效卡上工作良好。
雖然oss已經非常成熟，但它畢竟是乙個沒有完全開放源**的商業產品，alsa（advanced linux sound architecture）恰好彌補了這一空白，它是在linux下進行音訊程式設計時另乙個可供選擇的音效卡驅動程式。alsa除了像oss那樣提供了一組核心驅動程式模組之外，還專門為簡化應用程式的編寫提供了相應的函式庫，與oss提供的基於ioctl的原始程式設計介面相比，alsa函式庫使用起來要更加方便一些。alsa的主要特點有：
alsa和oss最大的不同之處在於alsa是由志願者維護的自由專案，而oss則是由公司提供的商業產品，因此在對硬體的適應程度上oss要優於alsa，它能夠支援的音效卡種類更多。alsa雖然不及oss運用得廣泛，但卻具有更加友好的程式設計介面，並且完全相容於oss，對應用程式設計師來講無疑是乙個更佳的選擇。
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三、程式設計介面
如何對各種音訊裝置進行操作是在linux上進行音訊程式設計的關鍵，通過核心提供的一組系統呼叫，應用程式能夠訪問音效卡驅動程式提供的各種音訊裝置介面，這是在linux下進行音訊程式設計最簡單也是最直接的方法。
3.1 訪問音訊裝置
無論是oss還是alsa，都是以核心驅動程式的形式執行在linux核心空間中的，應用程式要想訪問音效卡這一硬體裝置，必須借助於linux核心所提供的系統呼叫（system call）。從程式設計師的角度來說，對音效卡的操作在很大程度上等同於對磁碟檔案的操作：首先使用open系統呼叫建立起與硬體間的聯絡，此時返回的檔案描述符將作為隨後操作的標識；接著使用read系統呼叫從裝置接收資料，或者使用write系統呼叫向裝置寫入資料，而其它所有不符合讀/寫這一基本模式的操作都可以由ioctl系統呼叫來完成；最後，使用close系統呼叫告訴linux核心不會再對該裝置做進一步的處理。
3.2 音訊裝置檔案
對於linux應用程式設計師來講，音訊程式設計介面實際上就是一組音訊裝置檔案，通過它們可以從音效卡讀取資料，或者向音效卡寫入資料，並且能夠對音效卡進行控制，設定取樣頻率和聲道數目等等。
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