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在Linux開(kāi)發(fā)板中使用.NET實(shí)現(xiàn)音頻錄制與播放功能

更新時(shí)間：2025年03月12日 09:12:40 作者：桑榆肖物

本文將以L(fǎng)inux開(kāi)發(fā)板為基礎(chǔ),使用ALSA音頻框架和C#語(yǔ)言,演示如何實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的音頻錄制與播放功能,文中通過(guò)代碼示例講解的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

1. 背景

音頻處理是嵌入式開(kāi)發(fā)中常見(jiàn)的需求，無(wú)論是語(yǔ)音交互、環(huán)境監(jiān)測(cè)還是多媒體應(yīng)用都離不開(kāi)音頻模塊的支持。在Linux系統(tǒng)中，ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）是一個(gè)成熟的音頻框架，提供了豐富的音頻處理接口，支持音頻的錄制、播放、混音等功能。而C#語(yǔ)言作為一種跨平臺(tái)的高級(jí)語(yǔ)言，也有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò).NET技術(shù)，我們可以在Linux系統(tǒng)中使用C#語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

解決了.NET IOT 設(shè)備的音頻處理的基礎(chǔ)需求，我們就可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更多的功能，比如關(guān)鍵詞喚醒，接入大模型的語(yǔ)音交互功能等。

2. 環(huán)境準(zhǔn)備

在開(kāi)始之前，我們需要準(zhǔn)備一些基礎(chǔ)的環(huán)境。

搭載Linux系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)板（如樹(shù)莓派、Jetson Nano、D-Robotics、OrangePi、Luckfox 等）
支持ALSA驅(qū)動(dòng)的音頻輸入/輸出設(shè)備（板載聲卡或USB聲卡）
一定的存儲(chǔ)空間和內(nèi)存

這里的演示我們以 Luckfox 開(kāi)發(fā)板為例，其他開(kāi)發(fā)板也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于音頻輸入/輸出設(shè)備，Luckfox Pico Ultra 板載了貼片麥克風(fēng)，并有一個(gè)MX1.25 2P 連接器，支持接入 8Ω 1W 喇叭。對(duì)于樹(shù)莓派或 Jetson Nano 可以在微雪官網(wǎng)找到對(duì)應(yīng)的音頻擴(kuò)展板，也可以使用USB聲卡，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

2.2. 軟件依賴(lài)

首先，建議安裝好.NET 環(huán)境，.NET 8 或 .NET 9 都可以。當(dāng)然也可以選擇在本地開(kāi)發(fā)完畢后發(fā)布非框架依賴(lài)的版本到開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。但是，這樣傳輸不便，畢竟文件較大。直接在開(kāi)發(fā)板上開(kāi)發(fā)，也是非常不建議的，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)板的性能有限，開(kāi)發(fā)效率低下，編譯時(shí)間長(zhǎng)。

其次，需要安裝 ALSA 的開(kāi)發(fā)庫(kù)，以便在C#中調(diào)用ALSA的接口。在Ubuntu系統(tǒng)中，可以通過(guò)以下命令安裝：

sudo apt-get install libasound2-dev

同時(shí)，為了方便我們使用音頻設(shè)備，需要將當(dāng)前用戶(hù)添加到音頻組中，以便在無(wú)需 sudo 訪(fǎng)問(wèn)音頻設(shè)備?？梢酝ㄟ^(guò)以下命令添加：

sudo usermod -a -G audio $USER

加入音頻組后，需要重新登錄或重啟系統(tǒng)，使用戶(hù)組生效。

2.3. 音頻配置

在開(kāi)始之前，我們需要確認(rèn)音頻設(shè)備可以正常使用?？梢酝ㄟ^(guò)以下命令查看當(dāng)前系統(tǒng)的音頻設(shè)備信息：

arecord -l
aplay -l

同時(shí)我們可以對(duì)音頻設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試：

arecord -f S16_LE -r 16000 -c 2 -d 5 test.wav
aplay test.wav

上面的命令使用的是默認(rèn)的音頻設(shè)備，如果有多個(gè)音頻設(shè)備，可以通過(guò) -D 參數(shù)指定設(shè)備名稱(chēng)。如果能夠正常錄制和播放音頻，則說(shuō)明音頻設(shè)備可以正常使用。

為了提高麥克風(fēng)收音范圍和播放的音量大小，我們可以通過(guò)以下命令調(diào)整麥克風(fēng)增益以及播放音量：

amixer cset name='ADC ALC Left Volume' 26
amixer cset name='ADC ALC Right Volume' 6
amixer cset name='ADC Digital Left Volume' 195
amixer cset name='ADC Digital Right Volume' 195
amixer cset name='ADC MIC Left Gain' 3
amixer cset name='ADC MICBIAS Voltage' 'VREFx0_975'
amixer cset name='ADC Mode' 'SingadcL'
amixer cset name='DAC LINEOUT Volume' 30

不同的設(shè)備可能有不同的音頻控制器，可以通過(guò) amixer scontrols 查看當(dāng)前設(shè)備支持的音頻控制器，然后通過(guò) amixer scontents 查看具體的控制器名稱(chēng)和取值范圍。

需要注意的是，有的 name 可能需要增加一個(gè) Volume 后綴，同時(shí)需要注意取值范圍，不要設(shè)置過(guò)大或過(guò)小，以免損壞設(shè)備。對(duì)于不同的設(shè)備，可能存在不一樣的地方，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。主要就是調(diào)整麥克風(fēng)的增益和提高偏置電壓，以適應(yīng)不同的環(huán)境。

當(dāng)然，除了指令外，也可以通過(guò) alsamixer 命令進(jìn)入交互式界面進(jìn)行調(diào)整，可以參考 Luckfox 開(kāi)發(fā)板的音頻配置文檔。

3. 編寫(xiě)代碼

首先我們需要進(jìn)行項(xiàng)目的初始化，可以通過(guò)以下命令創(chuàng)建一個(gè)新的控制臺(tái)應(yīng)用程序。同時(shí)，我們需要安裝一個(gè)用于操作ALSA的.NET庫(kù) Alsa.Net，這個(gè)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)ALSA的封裝，方便我們?cè)?NET中調(diào)用ALSA的接口。

dotnet new console -n AudioDemo
cd AudioDemo
dotnet add package Alsa.Net

完整的代碼如下：

using Alsa.Net;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var settings = new SoundDeviceSettings
        {
            MixerDeviceName = "hw:0",       // 混音設(shè)備
            PlaybackDeviceName = "hw:0",     // 播放設(shè)備
            RecordingDeviceName = "hw:0",    // 錄音設(shè)備
            RecordingSampleRate = 16_000     // 16kHz采樣率
        };

        using var alsaDevice = AlsaDeviceBuilder.Create(settings);
        
        // 錄制10秒音頻
        Console.WriteLine("開(kāi)始錄音...");
        alsaDevice.Record(10, "output.wav");

        // 播放錄制的音頻
        Console.WriteLine("播放音頻...");
        alsaDevice.Play("output.wav");
    }
}

在代碼中，我們首先創(chuàng)建了一個(gè) SoundDeviceSettings 對(duì)象，用于指定音頻設(shè)備的名稱(chēng)和采樣率。然后通過(guò) AlsaDeviceBuilder.Create 方法創(chuàng)建一個(gè) AlsaDevice 對(duì)象，用于操作音頻設(shè)備。在 AlsaDevice 對(duì)象中，我們可以調(diào)用 Record 方法錄制音頻，或者調(diào)用 Play 方法播放音頻。hw:0 表示使用第一個(gè)硬件設(shè)備，可通過(guò)aplay -l查看可用設(shè)備。16kHz適用于語(yǔ)音場(chǎng)景，音樂(lè)場(chǎng)景建議使用44.1kHz或48kHz。

編寫(xiě)好代碼后，我們就可以發(fā)布到開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行了，對(duì)于 Luckfox 開(kāi)發(fā)板記得選則 arm 架構(gòu)，其他開(kāi)發(fā)板根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

4. 總結(jié)

通過(guò)ALSA框架與C#的結(jié)合，開(kāi)發(fā)者可以快速在Linux嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)音頻功能。本文展示了基礎(chǔ)的錄音/播放實(shí)現(xiàn)，實(shí)際項(xiàng)目中還需要考慮更多的優(yōu)化和使用方式，具體的可以前往 Alsa.Net 項(xiàng)目倉(cāng)庫(kù)查看更多的使用方法。需要注意的是，因?yàn)樵O(shè)備和系統(tǒng)的差異，以及項(xiàng)目更新的問(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)一些部分接口不支持的情況，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

以上就是在Linux開(kāi)發(fā)板中使用.NET實(shí)現(xiàn)音頻錄制與播放功能的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Linux .NET音頻錄制與播放的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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