最簡單的視音頻播放示例9：SDL2播放PCM

最簡單的視音頻播放示例系列文章列表：

最簡單的視音頻播放示例1：總述

最簡單的視音頻播放示例2：GDI播放YUV, RGB

最簡單的視音頻播放示例3：Direct3D播放YUV，RGB（通過Surface）

最簡單的視音頻播放示例4：Direct3D播放RGB（通過Texture）

最簡單的視音頻播放示例5：OpenGL播放RGB/YUV

最簡單的視音頻播放示例6：OpenGL播放YUV420P（通過Texture，使用Shader）

最簡單的視音頻播放示例7：SDL2播放RGB/YUV

最簡單的視音頻播放示例8：DirectSound播放PCM

最簡單的視音頻播放示例9：SDL2播放PCM

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本文記錄SDL播放音頻的技術。在這裏使用的版本是SDL2。實際上SDL本身並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平臺下，SDL封裝了Direct3D這類的API用於播放視頻；封裝了DirectSound這類的API用於播放音頻。因爲SDL的編寫目的就是簡化視音頻播放的開發難度，所以使用SDL播放視頻（YUV/RGB）和音頻（PCM）數據非常的容易。

SDL簡介

SDL（Simple DirectMedia Layer）是一套開放源代碼的跨平臺多媒體開發庫，使用C語言寫成。SDL提供了數種控制圖像、聲音、輸出入的函數，讓開發者只要用相同或是相似的代碼就可以開發出跨多個平臺（Linux、Windows、Mac OS X等）的應用軟件。目前SDL多用於開發遊戲、模擬器、媒體播放器等多媒體應用領域。用下面這張圖可以很明確地說明SDL的用途。

 

SDL實際上並不限於視音頻的播放，它將功能分成下列數個子系統（subsystem）：

Video（圖像）：圖像控制以及線程（thread）和事件管理（event）。

Audio（聲音）：聲音控制

Joystick（搖桿）：遊戲搖桿控制

CD-ROM（光盤驅動器）：光盤媒體控制

Window Management（視窗管理）：與視窗程序設計集成

Event（事件驅動）：處理事件驅動

在Windows下，SDL與DirectX的對應關係如下。

SDL	DirectX
SDL_Video、SDL_Image	DirectDraw、Direct3D
SDL_Audio、SDL_Mixer	DirectSound
SDL_Joystick、SDL_Base	DirectInput
SDL_Net	DirectPlay

注：上文內容在《使用SDL播放視頻》的文章中已經介紹，這裏再次重複貼一遍。

SDL播放音頻的流程

SDL播放音頻的流程狠簡單，分爲以下步驟。

1. 初始化

1) 初始化SDL。

2) 根據參數（SDL_AudioSpec）打開音頻設備

2. 循環播放數據

1) 播放音頻數據。

2) 延時等待播放完成。

下面詳細分析一下上文流程。

1. 初始化

1) 初始化SDL。

使用SDL_Init()初始化SDL。該函數可以確定希望激活的子系統。SDL_Init()函數原型如下：

int SDLCALL SDL_Init(Uint32 flags)

其中，flags可以取下列值：

SDL_INIT_TIMER：定時器
SDL_INIT_AUDIO：音頻
SDL_INIT_VIDEO：視頻
SDL_INIT_JOYSTICK：搖桿
SDL_INIT_HAPTIC：觸摸屏
SDL_INIT_GAMECONTROLLER：遊戲控制器
SDL_INIT_EVENTS：事件
SDL_INIT_NOPARACHUTE：不捕獲關鍵信號（這個不理解）
SDL_INIT_EVERYTHING：包含上述所有選項

有關SDL_Init()有一點需要注意：初始化的時候儘量做到“夠用就好”，而不要用SDL_INIT_EVERYTHING。因爲有些情況下使用SDL_INIT_EVERYTHING會出現一些不可預知的問題。例如，在MFC應用程序中播放純音頻，如果初始化SDL的時候使用SDL_INIT_EVERYTHING，那麼就會出現聽不到聲音的情況。後來發現，去掉了SDL_INIT_VIDEO之後，問題才得以解決。

2) 根據參數（SDL_AudioSpec）打開音頻設備
使用SDL_OpenAudio()打開音頻設備。該函數需要傳入一個SDL_AudioSpec的結構體。DL_OpenAudio()的原型如下。

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

它的參數是兩個SDL_AudioSpec結構體，它們的含義：
desired：期望的參數。
obtained：實際音頻設備的參數，一般情況下設置爲NULL即可。


SDL_AudioSpec結構體的定義如下。

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;

其中包含了關於音頻各種參數：
freq：音頻數據的採樣率。常用的有48000,44100等。
format：音頻數據的格式。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。例如單聲道取值爲1，立體聲取值爲2。
silence：設置靜音的值。
samples：音頻緩衝區中的採樣個數，要求必須是2的n次方。
padding：考慮到兼容性的一個參數。
size：音頻緩衝區的大小，以字節爲單位。
callback：填充音頻緩衝區的回調函數。
userdata：用戶自定義的數據。
在這裏記錄一下填充音頻緩衝區的回調函數的作用。當音頻設備需要更多數據的時候會調用該回調函數。回調函數的格式要求如下。

void (SDLCALL * SDL_AudioCallback) (void *userdata, Uint8 * stream,
                                            int len);

回調函數的參數含義如下所示。
userdata：SDL_AudioSpec結構中的用戶自定義數據，一般情況下可以不用。
stream：該指針指向需要填充的音頻緩衝區。
len：音頻緩衝區的大小（以字節爲單位）。
在回調函數中可以使用SDL_MixAudio()完成混音等工作。衆所周知SDL2和SDL1.x關於視頻方面的API差別很大。但是SDL2和SDL1.x關於音頻方面的API是一模一樣的。唯獨在回調函數中，SDL2有一個地方和SDL1.x不一樣：SDL2中必須首先使用SDL_memset()將stream中的數據設置爲0。


2. 循環播放數據
1) 播放音頻數據。
使用SDL_PauseAudio()可以播放音頻數據。SDL_PauseAudio()的原型如下。

void SDLCALL SDL_PauseAudio(int pause_on)

當pause_on設置爲0的時候即可開始播放音頻數據。設置爲1的時候，將會播放靜音的值。

2) 延時等待播放完成。
這一步就是延時等待音頻播放完畢了。使用像SDL_Delay()這樣的延時函數即可。

代碼

源代碼如下所示。

/**
 * 最簡單的SDL2播放音頻的例子（SDL2播放PCM）
 * Simplest Audio Play SDL2 (SDL2 play PCM)
 *
 * 雷霄驊 Lei Xiaohua
 * [email protected]
 * 中國傳媒大學/數字電視技術
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
 *
 * 本程序使用SDL2播放PCM音頻採樣數據。SDL實際上是對底層繪圖
 * API（Direct3D，OpenGL）的封裝，使用起來明顯簡單于直接調用底層
 * API。
 *
 * 函數調用步驟如下:
 *
 * [初始化]
 * SDL_Init(): 初始化SDL。
 * SDL_OpenAudio(): 根據參數（存儲於SDL_AudioSpec）打開音頻設備。
 * SDL_PauseAudio(): 播放音頻數據。
 *
 * [循環播放數據]
 * SDL_Delay(): 延時等待播放完成。
 *
 * 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).
 * SDL_PauseAudio(): Play Audio.
 *
 * [Loop to play data]
 * 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)
            return;
    len=(len>audio_len?audio_len:len);

    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\n", SDL_GetError());
        return -1;
    }
    //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.\n");
        return -1;
    }

    FILE *fp=fopen("../NocturneNo2inEflat_44.1k_s16le.pcm","rb+");
    if(fp==NULL){
        printf("cannot open this file\n");
        return -1;
    }
    int pcm_buffer_size=4096;
    char *pcm_buffer=(char *)malloc(pcm_buffer_size);
    int data_count=0;

    //Play
    SDL_PauseAudio(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.\n",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;

        while(audio_len>0)//Wait until finish
            SDL_Delay(1);
    }
    free(pcm_buffer);
    SDL_Quit();

    return 0;
}

運行結果

運行的結果如下圖所示。運行的時候可以聽見音樂播放的聲音。

 

下載

代碼位於“Simplest Media Play”中

SourceForge項目地址：https://sourceforge.net/projects/simplestmediaplay/

CSDN下載地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8054395

注：

該項目會不定時的更新並修復一些小問題，最新的版本請參考該系列文章的總述頁面：

 《最簡單的視音頻播放示例1：總述》

上述工程包含了使用各種API（Direct3D，OpenGL，GDI，DirectSound，SDL2）播放多媒體例子。其中音頻輸入爲PCM採樣數據。輸出至系統的聲卡播放出來。視頻輸入爲YUV/RGB像素數據。輸出至顯示器上的一個窗口播放出來。
通過本工程的代碼初學者可以快速學習使用這幾個API播放視頻和音頻的技術。
一共包括瞭如下幾個子工程：
simplest_audio_play_directsound:  使用DirectSound播放PCM音頻採樣數據。
simplest_audio_play_sdl2:  使用SDL2播放PCM音頻採樣數據。
simplest_video_play_direct3d:  使用Direct3D的Surface播放RGB/YUV視頻像素數據。
simplest_video_play_direct3d_texture:使用Direct3D的Texture播放RGB視頻像素數據。
simplest_video_play_gdi:  使用GDI播放RGB/YUV視頻像素數據。
simplest_video_play_opengl:  使用OpenGL播放RGB/YUV視頻像素數據。
simplest_video_play_opengl_texture: 使用OpenGL的Texture播放YUV視頻像素數據。

simplest_video_play_sdl2:  使用SDL2播放RGB/YUV視頻像素數據。

轉帖：http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/40544521