前言

对于Qt应用来说，为了更大的跨平台通用性，使用SDL播放音频，同时也能做更多的扩充操作。

声波

声音是通过空气传播的一种连续的波，简称声波。声音的强弱体现在声波压力的大小上，音调的音调体现在声音的频率上。

声音信号由两个基本参数是频率和复读。信号的频率指的是信号每秒变化的次数，用Hz表示。

频率范围为20Hz ~ 20Khz的信号成为音频信号。该范围内的音频声音幅度在0~120dB之间，可被人感知到。

声音转换为数字信号，则成为音频信号。

音频信号

音频信号（acoustic signals）是带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。根据声波的特征，可把音频信息分类为规则音频和不规则声音。其中规则音频又可以分为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。

声音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率 ω0、幅度An和相位ψn ，这也就决定了音频信号的特征。

对音频信号进行采样，模拟信号数字化后，就是数字音频信号了。

数字音频信号

数字音频计算机数据的存储是以0、1的形式存取的，那么数字音频就是首先将音频文件转化，接着再将这些电平信号转化成二进制数据保存，播放的时候就把这些数据转换为模拟的电平信号再送到喇叭播出，数字声音和一般磁带、广播、电视中的声音就存储播放方式而言有着本质区别。相比而言，它具有存储方便、存储成本低廉、存储和传输的过程中没有声音的失真、编辑和处理非常方便等特点。

数字音频信号，就是我们最终处理的音频数据。

音频数字信号信号具备几个特征：

量化级

简单地说就是描述声音波形的数据是多少位的二进制数据，通常用bit做单位，如16bit、24bit。16bit量化级记录声音的数据是用16位的二进制数，因此，量化级也是数字声音质量的重要指标。我们形容数字声音的质量，通常就描述为24bit（量化级）、48KHz采样，比如标准CD音乐的质量就是16bit、44.1KHz采样。

声道

可以简单的理解为通过一个振膜采样到的音频数据就是一个声道，两个振膜就是两个声道，以此类推。振膜一般有大、中、小三种尺寸，尺寸越大，对声波越敏感，成本也越高。一个麦克风里面有的有一个振膜，有的有两个振膜。一个振膜的麦克风进行的是Mono单声道录音，两个振膜的麦克风进行的是Stereo双声道立体声录音。五声道环绕立体声录音就是麦克风1录取东北方向的声音，麦克风2录取西北方向的声音，麦克风3录取西南方向的声音，麦克风4录取东南方向的声音，麦克风5录取正前方的声音。另外还有四声道环绕立体声录音和七声道环绕立体声录音。

采样率

简单地说就是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音，需要多少个数据。44KHz采样率的声音就是要花费44000个数据来描述1秒钟的声音波形。原则上采样率越高，声音的质量越好。

比特率

按键渲染颜色一种数字音乐压缩效率的参考性指标，表示记录音频数据每秒钟所需要的平均比特值（比特是电脑中最小的数据单位，指一个0或者1的数），通常我们使用Kbps(通俗地讲就是每秒钟1024比特)作为单位。CD中的数字音乐比特率为1411.2Kbps（也就是记录1秒钟的CD音乐，需要1411.2×1024比特的数据），近乎于CD音质的MP3数字音乐需要的比特率大约是112Kbps～128Kbps。

压缩率

通常指音乐文件压缩前和压缩后大小的比值，用来简单描述数字声音的压缩效率。

SDL音频播放流程解析

基本流程如下：

步骤一：初始化子系统

初始化音频系统，其他多余的系统不用初始化。

步骤二：根据音频信息打开音频设备

填充好SDL_AudioSpec音频信息，打开音频设备，此时会返回最接近的音频设备，若没有接近的则第二个参数返回0，此时我们直接第二个参数如0，无需返回。

步骤三：开始播放

使用SDL_PauseAudio(0)进行播放。

步骤四：循环补充数据

根据缓冲区数据长度和文件剩余的数据长度进行补充，若缓冲区数据没了，就补充一次，使用SDL_Delay进行1ms的延迟，用当前缓存区剩余未播放的长度大于0结合前面的延迟进行等待。

步骤四（附加）：回调函数

开始播放后，会有音频其他子线程来调用回调函数，进行音频数据的补充，经过测试每次补充4096个字节。

步骤五：关闭音频设别

步骤六：退出SDL系统

SDL播放音频相关变量

struct SDL_AudioSpec

SDL_AudioSpec是包含音频输出格式的结构体，同时它也包含当音频设备需要更多数据时调用的回调函数，此结构体是关键。

typedef struct SDL_AudioSpec
{
    int freq;                   // DSP频率—每秒采样数
    SDL_AudioFormat format;     // 音频数据格式
    Uint8 channels;             // 通道数1-单声道，2-立体声
    Uint8 silence;              // 音频缓冲静音值（计算）
    Uint16 samples;             // 基本是512、1024设置不合适可能会导致卡顿’
    Uint16 padding;             // 对于某些编译环境是必需的
    Uint32 size;                // 音频缓冲区大小（字节）（计算）
    SDL_AudioCallback callback; // 为音频设备提供数据回调(空值使用SDL 自身预先定义的SDL_QueueAudio ()回调函数)
    void *userdata;             // 传递给回调的Userdata（对于空回调忽略）
} SDL_AudioSpec;

举例：播放pcm音频“匆匆那年-44100-16位-双通道.pcm”

// 音频结构体设置
SDL_AudioSpec sdlAudioSpec;
sdlAudioSpec.freq = 44100;
sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16SYS;
sdlAudioSpec.channels = 1;
sdlAudioSpec.silence = 0;
sdlAudioSpec.samples = 1024;
sdlAudioSpec.callback = callBack_fillAudioData;
sdlAudioSpec.userdata = 0;

SDL播放音频相关原型

SDL_Init()

int SDLCALL SDL_Init(Uint32 flags);

使用此函数初始化SDL库，必须在使用大多数其他SDL函数之前调用它，初始化的时候尽量做到“够用就好”，而不要用SDL_INIT_EVERYTHING。会出现一些不可预知的问题。

参数一：输入初始化的设备

SDL_OpenAudio()

int SDL_OpenAudio(SDL_AudioSpec * desired,
                  SDL_AudioSpec * obtained);

此函数使用所需参数打开音频设备，然后如果成功，则返回0，将实际硬件参数放入已获得指向的结构。如果获得的为空，则音频传递给回调函数的数据将被保证在请求的格式，并将自动转换为硬件音频格式（如有必要）。如果失败，此函数返回-1，则无法打开音频设备，或无法设置音频线程。

参数一：输入需要打开的音频设备参数；
参数二：返回打开成功的音频设备参数；

SDL_PauseAudio()

extern DECLSPEC void SDLCALL SDL_PauseAudio(int pause_on);

暂停音频功能。函数暂停和取消暂停音频回调处理。

打开音频后，应使用参数0调用它们开始播放声音的设备。这样就可以在打开音频设备后安全地初始化回调函数的数据。

暂停期间，静音将写入音频设备。

SDL_MixAudio：混音播放函数

void SDL_MixAudio(Uint8 * dst,
                 const Uint8 * src,
                 Uint32 len,
                 int volume);

这需要播放音频格式和混音的两个音频缓冲区它们执行加法、音量调节和溢出剪辑。音量的范围从0到128，应设置为SDL_MIX_MAXVOLUME全音频音量。注意这不会改变硬件的音量。

这是为了方便起见，可以混合音频数据。

参数一：目标数据，这个是回调函数里面的stream指针指向的，直接使用回调的stream指针即可。
参数二：音频数据，这个是将需要播放的音频数据混到stream里面去，那么这里就是我们需要填充的播放的数据。
参数三：音频数据的长度，这个是我们填充过去的长度。
参数四：音量，0~128范围，SAL_MIX_MAXVOLUME为128，设置的是软音量，不是硬件的音响。

SDL_Delay()

void SDL_Delay(Uint32 ms);

在返回之前等待指定的毫秒数。

SDL_Quit()

void SDLCALL SDL_Quit(void);

此函数用于清除所有初始化的子系统。在所有退出条件后调用它。

本文章博客地址：https://blog.csdn.net/qq21497936/article/details/108596396

Demo源码

void SDLManager::testPlayPCM()
{
    int ret = 0;
    // 音频结构体
    SDL_AudioSpec sdlAudioSpec;
//    sdlAudioSpec.freq = 44100;
    sdlAudioSpec.freq = 22050;
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_U8; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S8; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_U16LSB; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16LSB; // √
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_U16MSB; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_U16LSB; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16MSB; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_U16; // x
    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16; // √
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16SYS; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S32SYS; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_F32SYS; // x
//    sdlAudioSpec.format = AUDIO_F32MSB; // x
    sdlAudioSpec.channels = 1;
    sdlAudioSpec.silence = 0;
    sdlAudioSpec.samples = 1024;    // 导致错误512~1024之间
    sdlAudioSpec.callback = callBack_fillAudioData;
    sdlAudioSpec.userdata = 0;
    QString fileName;
#if 0
    fileName = "testPCM/王妃-22050-16位-单通道.pcm";
    sdlAudioSpec.freq = 22050;
    sdlAudioSpec.channels = 1;
    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16;
#endif
#if 1
    fileName = "testPCM/匆匆那年-44100-16位-双通道.pcm";
    sdlAudioSpec.freq = 44100;
    sdlAudioSpec.channels = 2;
    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16;
#endif
#if 0
    fileName = "testPCM/北京北京8k16bits单声道.pcm";
    sdlAudioSpec.freq = 8000;
    sdlAudioSpec.channels = 1;
    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16;
#endif
#if 0
    fileName = "testPCM/冰雨片段48k16bit单声道.pcm";
    sdlAudioSpec.freq = 48000;
    sdlAudioSpec.channels = 1;
    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16;
#endif
#if 0
    fileName = "testPCM/浪花一朵朵片段48k16bit单声道.pcm";
    sdlAudioSpec.freq = 48000;
    sdlAudioSpec.channels = 1;
    sdlAudioSpec.format = AUDIO_S16;
#endif
    QFile file(fileName);
    if(!file.open(QIODevice::ReadOnly))
    {
        LOG << "Failed" << file.exists();
        return;
    }
    // 步骤一：初始化音频子系统
    ret = SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO);
    if(ret)
    {
        LOG << "Failed";
        return;
    }
    // 步骤二：打开音频设备
    ret = SDL_OpenAudio(&sdlAudioSpec, 0);
    if(ret)
    {
        LOG << "Failed";
        return;
    }
    // 步骤三：开始播放
    SDL_PauseAudio(0);
#if 1
    // 步骤四：一次性读取所有的数据
    QByteArray data = file.readAll();
    int pos = 0;
    _audioPos = (uint8_t *)data.data();
    _audioLen = data.size();
    pos += data.size();
    while(_audioLen > 0)
    {
        SDL_Delay(1);
    }
#else
    // 步骤四：一次性读取4096
    int readSize = 4096;
    while(true)
    {
        _audioPos = (uint8_t *)file.read(readSize).data();
        _audioLen = readSize;
        while(_audioLen > 0)
        {
            SDL_Delay(1);
        }
    }
#endif
    // 步骤：播放完毕
    SDL_CloseAudio();
    // 步骤：释放SDL
    SDL_Quit();
    if(file.isOpen())
    {
        file.close();
        return;
    }
}
void SDLManager::callBack_fillAudioData(void *userdata, uint8_t *stream, int len)
{
    SDL_memset(stream, 0, len);
    if(_audioLen == 0)
    {
        return;
    }
    len = (len > _audioLen ? _audioLen : len);
    SDL_MixAudio(stream, _audioPos, len, SDL_MIX_MAXVOLUME);
    _audioPos += len;
    _audioLen -= len;
    // 每次加载4096
    LOG << len;
}

工程模板：对应版本号v1.1.0

对应版本号v1.1.0：播放裸PCM数据。

SDL开发笔记（二）：音频基础介绍、使用SDL播放音频

前言

声波

音频信号

数字音频信号

量化级

声道

采样率

比特率

压缩率

SDL音频播放流程解析

步骤一：初始化子系统

步骤二：根据音频信息打开音频设备

步骤三：开始播放

步骤四：循环补充数据

步骤四（附加）：回调函数

步骤五：关闭音频设别

步骤六：退出SDL系统

SDL播放音频相关变量

struct SDL_AudioSpec

SDL播放音频相关原型

SDL_Init()

SDL_OpenAudio()

SDL_PauseAudio()

SDL_MixAudio：混音播放函数

SDL_Delay()

SDL_Quit()

Demo源码

工程模板：对应版本号v1.1.0

热门文章

最新文章

相关电子书

热门

活动广场

任务中心

开发者评测

高校计划

乘风者计划

训练营

阿里云MVP

话题

直播

下载

镜像站

技术资料

插件

SDL开发笔记（二）：音频基础介绍、使用SDL播放音频

前言

声波

音频信号

数字音频信号

量化级

声道

采样率

比特率

压缩率

SDL音频播放流程解析

步骤一：初始化子系统

步骤二：根据音频信息打开音频设备

步骤三：开始播放

步骤四：循环补充数据

步骤四（附加）：回调函数

步骤五：关闭音频设别

步骤六：退出SDL系统

SDL播放音频相关变量

struct SDL_AudioSpec

SDL播放音频相关原型

SDL_Init()

SDL_OpenAudio()

SDL_PauseAudio()

SDL_MixAudio：混音播放函数

SDL_Delay()

SDL_Quit()

Demo源码

工程模板：对应版本号v1.1.0

热门文章

最新文章

相关电子书