最簡(jiǎn)單的視音頻播放示例9：SDL2播放PCM
來(lái)源：程序員人生 發(fā)布時(shí)間：2014-11-05 08:46:31 閱讀次數(shù)：4074次
本文記錄SDL播放音頻的技術(shù)。在這里使用的版本是SDL2。實(shí)際上SDL本身其實(shí)不提供視音頻播放的功能，它只是封裝了視音頻播放的底層API。在Windows平臺(tái)下，SDL封裝了Direct3D這類的API用于播放視頻；封裝了DirectSound這類的API用于播放音頻。由于SDL的編寫(xiě)目的就是簡(jiǎn)化視音頻播放的開(kāi)發(fā)難度，所以使用SDL播放視頻（YUV/RGB）和音頻（PCM）數(shù)據(jù)非常的容易。
SDL簡(jiǎn)介
SDL（Simple DirectMedia Layer）是1套開(kāi)放源代碼的跨平臺(tái)多媒體開(kāi)發(fā)庫(kù)，使用C語(yǔ)言寫(xiě)成。SDL提供了數(shù)種控制圖象、聲音、輸出入的函數(shù)，讓開(kāi)發(fā)者只要用相同或是類似的代碼就能夠開(kāi)發(fā)出跨多個(gè)平臺(tái)（Linux、Windows、Mac OS X等）的利用軟件。目前SDL多用于開(kāi)發(fā)游戲、摹擬器、媒體播放器等多媒體利用領(lǐng)域。用下面這張圖可以很明確地說(shuō)明SDL的用處。
SDL實(shí)際上其實(shí)不限于視音頻的播放，它將功能分成以下數(shù)個(gè)子系統(tǒng)（subsystem）：
Video（圖象）：圖象控制和線程（thread）和事件管理（event）。
Audio（聲音）：聲音控制
Joystick（搖桿）：游戲搖桿控制
CD-ROM（光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器）：光盤(pán)媒體控制
Window Management（視窗管理）：與視窗程序設(shè)計(jì)集成
Event（事件驅(qū)動(dòng)）：處理事件驅(qū)動(dòng)
在Windows下，SDL與DirectX的對(duì)應(yīng)關(guān)系以下。
SDL | DirectX |
SDL_Video、SDL_Image | DirectDraw、Direct3D |
SDL_Audio、SDL_Mixer | DirectSound |
SDL_Joystick、SDL_Base | DirectInput |
SDL_Net | DirectPlay |
注：上文內(nèi)容在《使用SDL播放視頻》的文章中已介紹，這里再次重復(fù)貼1遍。
SDL播放音頻的流程
SDL播放音頻的流程狠簡(jiǎn)單，分為以下步驟。
1. 初始化1) 初始化SDL。
2) 根據(jù)參數(shù)（SDL_AudioSpec）打開(kāi)音頻裝備
2. 循環(huán)播放數(shù)據(jù)1) 播放音頻數(shù)據(jù)。
2) 延時(shí)等待播放完成。
下面詳細(xì)分析1下上文流程。
1. 初始化
1) 初始化SDL。
使用SDL_Init()初始化SDL。該函數(shù)可以肯定希望激活的子系統(tǒng)。SDL_Init()函數(shù)定義以下：
int SDLCALL SDL_Init(Uint32 flags)
其中，flags可以取以下值：
SDL_INIT_TIMER：定時(shí)器
SDL_INIT_AUDIO：音頻
SDL_INIT_VIDEO：視頻
SDL_INIT_JOYSTICK：搖桿
SDL_INIT_HAPTIC：觸摸屏
SDL_INIT_GAMECONTROLLER：游戲控制器
SDL_INIT_EVENTS：事件
SDL_INIT_NOPARACHUTE：不捕獲關(guān)鍵信號(hào)（這個(gè)不理解）
SDL_INIT_EVERYTHING：包括上述所有選項(xiàng)
有關(guān)SDL_Init()有1點(diǎn)需要注意：初始化的時(shí)候盡可能做到“夠用就好”，而不要用SDL_INIT_EVERYTHING。由于有些情況下使用SDL_INIT_EVERYTHING會(huì)出現(xiàn)1些不可預(yù)知的問(wèn)題。例如，在MFC利用程序中播放純音頻，如果初始化SDL的時(shí)候使用SDL_INIT_EVERYTHING，那末就會(huì)出現(xiàn)聽(tīng)不到聲音的情況。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，去掉了SDL_INIT_VIDEO以后，問(wèn)題才得以解決。
2) 根據(jù)參數(shù)（SDL_AudioSpec）打開(kāi)音頻裝備使用SDL_OpenAudio()打開(kāi)音頻裝備。該函數(shù)需要傳入1個(gè)SDL_AudioSpec的結(jié)構(gòu)體。DL_OpenAudio()的定義以下。
int SDLCALL SDL_OpenAudio(SDL_AudioSpec * desired,
SDL_AudioSpec * obtained);
它的參數(shù)是兩個(gè)SDL_AudioSpec結(jié)構(gòu)體，它們的含義：
desired：期望的參數(shù)。
obtained：實(shí)際音頻裝備的參數(shù)，1般情況下設(shè)置為NULL便可。
SDL_AudioSpec結(jié)構(gòu)體的定義以下。
typedef struct SDL_AudioSpec
{
int freq; /**< DSP frequency -- samples per second */
SDL_AudioFormat format; /**< Audio data format */
Uint8 channels; /**< Number of channels: 1 mono, 2 stereo */
Uint8 silence; /**< Audio buffer silence value (calculated) */
Uint16 samples; /**< Audio buffer size in samples (power of 2) */
Uint16 padding; /**< Necessary for some compile environments */
Uint32 size; /**< Audio buffer size in bytes (calculated) */
SDL_AudioCallback callback;
void *userdata;
} SDL_AudioSpec;
其中包括了關(guān)于音頻各種參數(shù)：
freq：音頻數(shù)據(jù)的采樣率。經(jīng)常使用的有48000,44100等。
format：音頻數(shù)據(jù)的格式。舉例幾種格式：
AUDIO_U16SYS：Unsigned 16-bit samples
AUDIO_S16SYS：Signed 16-bit samples
AUDIO_S32SYS：32-bit integer samples
AUDIO_F32SYS：32-bit floating point samples
channels：聲道數(shù)。例如單聲道取值為1，立體聲取值為2。
silence：設(shè)置靜音的值。
samples：音頻緩沖區(qū)中的采樣個(gè)數(shù)，要求必須是2的n次方。
padding：斟酌到兼容性的1個(gè)參數(shù)。
size：音頻緩沖區(qū)的大小，以字節(jié)為單位。
callback：填充音頻緩沖區(qū)的回調(diào)函數(shù)。
userdata：用戶自定義的數(shù)據(jù)。
在這里記錄1下填充音頻緩沖區(qū)的回調(diào)函數(shù)的作用。當(dāng)音頻裝備需要更多數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)調(diào)用該回調(diào)函數(shù)。回調(diào)函數(shù)的格式要求以下。
void (SDLCALL * SDL_AudioCallback) (void *userdata, Uint8 * stream,
int len);
回調(diào)函數(shù)的參數(shù)含義以下所示。
userdata：SDL_AudioSpec結(jié)構(gòu)中的用戶自定義數(shù)據(jù)，1般情況下可以不用。
stream：該指針指向需要填充的音頻緩沖區(qū)。
len：音頻緩沖區(qū)的大小（以字節(jié)為單位）。
在回調(diào)函數(shù)中可使用SDL_MixAudio()完成混音等工作。盡人皆知SDL2和SDL1.x關(guān)于視頻方面的API差別很大。但是SDL2和SDL1.x關(guān)于音頻方面的API是1模1樣的。惟獨(dú)在回調(diào)函數(shù)中，SDL2有1個(gè)地方和SDL1.x不1樣：SDL2中必須首先使用SDL_memset()將stream中的數(shù)據(jù)設(shè)置為0。
2. 循環(huán)播放數(shù)據(jù)
1) 播放音頻數(shù)據(jù)。使用SDL_PauseAudio()可以播放音頻數(shù)據(jù)。SDL_PauseAudio()的定義以下。
void SDLCALL SDL_PauseAudio(int pause_on)
當(dāng)pause_on設(shè)置為0的時(shí)候便可開(kāi)始播放音頻數(shù)據(jù)。設(shè)置為1的時(shí)候，將會(huì)播放靜音的值。
2) 延時(shí)等待播放完成。這1步就是延時(shí)等待音頻播放終了了。使用像SDL_Delay()這樣的延時(shí)函數(shù)便可。
代碼
源代碼以下所示。
/**
* 最簡(jiǎn)單的SDL2播放音頻的例子（SDL2播放PCM）
* Simplest Audio Play SDL2 (SDL2 play PCM)
*
* 雷霄驊 Lei Xiaohua
* leixiaohua1020@126.com
* 中國(guó)傳媒大學(xué)/數(shù)字電視技術(shù)
* Communication University of China / Digital TV Technology
* http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
*
* 本程序使用SDL2播放PCM音頻采樣數(shù)據(jù)。SDL實(shí)際上是對(duì)底層繪圖
* API（Direct3D，OpenGL）的封裝，使用起來(lái)明顯簡(jiǎn)單于直接調(diào)用底層
* API。
*
* 函數(shù)調(diào)用步驟以下:
*
* [初始化]
* SDL_Init(): 初始化SDL。
* SDL_OpenAudio(): 根據(jù)參數(shù)（存儲(chǔ)于SDL_AudioSpec）打開(kāi)音頻裝備。
*
* [循環(huán)播放數(shù)據(jù)]
* SDL_PauseAudio(): 播放音頻數(shù)據(jù)。
* SDL_Delay(): 延時(shí)等待播放完成。
*
* This software plays PCM raw audio data using SDL2.
* SDL is a wrapper of low-level API (DirectSound).
* Use SDL is much easier than directly call these low-level API.
*
* The process is shown as follows:
*
* [Init]
* SDL_Init(): Init SDL.
* SDL_OpenAudio(): Opens the audio device with the desired
* parameters (In SDL_AudioSpec).
*
* [Loop to play data]
* SDL_PauseAudio(): Play Audio.
* SDL_Delay(): Wait for completetion of playback.
*/
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
extern "C"
{
#include "sdl/SDL.h"
};
//Buffer:
//|-----------|-------------|
//chunk-------pos---len-----|
static Uint8 *audio_chunk;
static Uint32 audio_len;
static Uint8 *audio_pos;
/* Audio Callback
* The audio function callback takes the following parameters:
* stream: A pointer to the audio buffer to be filled
* len: The length (in bytes) of the audio buffer
*
*/
void fill_audio(void *udata,Uint8 *stream,int len){
//SDL 2.0
SDL_memset(stream, 0, len);
if(audio_len==0) /* Only play if we have data left */
return;
len=(len>audio_len?audio_len:len); /* Mix as much data as possible */
SDL_MixAudio(stream,audio_pos,len,SDL_MIX_MAXVOLUME);
audio_pos += len;
audio_len -= len;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
//Init
if(SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO | SDL_INIT_TIMER)) {
printf( "Could not initialize SDL - %s
", SDL_GetError());
return ⑴;
}
//SDL_AudioSpec
SDL_AudioSpec wanted_spec;
wanted_spec.freq = 44100;
wanted_spec.format = AUDIO_S16SYS;
wanted_spec.channels = 2;
wanted_spec.silence = 0;
wanted_spec.samples = 1024;
wanted_spec.callback = fill_audio;
if (SDL_OpenAudio(&wanted_spec, NULL)<0){
printf("can't open audio.
");
return ⑴;
}
FILE *fp=fopen("../NocturneNo2inEflat_44.1k_s16le.pcm","rb+");
if(fp==NULL){
printf("cannot open this file
");
return ⑴;
}
//For YUV420P
int pcm_buffer_size=4096;
char *pcm_buffer=(char *)malloc(pcm_buffer_size);
int data_count=0;
while(1){
if (fread(pcm_buffer, 1, pcm_buffer_size, fp) != pcm_buffer_size){
// Loop
fseek(fp, 0, SEEK_SET);
fread(pcm_buffer, 1, pcm_buffer_size, fp);
data_count=0;
}
printf("Now Playing %10d Bytes data.
",data_count);
data_count+=pcm_buffer_size;
//Set audio buffer (PCM data)
audio_chunk = (Uint8 *) pcm_buffer;
//Audio buffer length
audio_len =pcm_buffer_size;
audio_pos = audio_chunk;
//Play
SDL_PauseAudio(0);
while(audio_len>0)//Wait until finish
SDL_Delay(1);
}
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果
運(yùn)行的結(jié)果以下圖所示。運(yùn)行的時(shí)候可以聽(tīng)見(jiàn)音樂(lè)播放的聲音。
下載
代碼位于“Simplest Media Play”中
SourceForge項(xiàng)目地址：https://sourceforge.net/projects/simplestmediaplay/
CSDN下載地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8054395
上述工程包括了使用各種API（Direct3D，OpenGL，GDI，DirectSound，SDL2）播放多媒體例子。其中音頻輸入為PCM采樣數(shù)據(jù)。輸出至系統(tǒng)的聲卡播放出來(lái)。視頻輸入為YUV/RGB像素?cái)?shù)據(jù)。輸出至顯示器上的1個(gè)窗口播放出來(lái)。
通過(guò)本工程的代碼初學(xué)者可以快速學(xué)習(xí)使用這幾個(gè)API播放視頻和音頻的技術(shù)。
1共包括了以下幾個(gè)子工程：
simplest_audio_play_directsound:
使用DirectSound播放PCM音頻采樣數(shù)據(jù)。
simplest_audio_play_sdl2: 使用SDL2播放PCM音頻采樣數(shù)據(jù)。simplest_video_play_direct3d:
使用Direct3D的Surface播放RGB/YUV視頻像素?cái)?shù)據(jù)。
simplest_video_play_direct3d_texture:使用Direct3D的Texture播放RGB視頻像素?cái)?shù)據(jù)。
simplest_video_play_gdi:
使用GDI播放RGB/YUV視頻像素?cái)?shù)據(jù)。
simplest_video_play_opengl:
使用OpenGL播放RGB/YUV視頻像素?cái)?shù)據(jù)。
simplest_video_play_opengl_texture:
使用OpenGL的Texture播放YUV視頻像素?cái)?shù)據(jù)。
simplest_video_play_sdl2:
使用SDL2播放RGB/YUV視頻像素?cái)?shù)據(jù)。
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