QT音頻開發：使用QAudioInput+QAudioOutput實現錄音機功能，支持選擇指定聲卡錄音，指定揚聲器放音。

一、環境介紹

操作系統:  windows10

QT版本:  5.12

二、錄音機效果

 

三、核心代碼

mainwindow.h代碼: 

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QtNetwork/QUdpSocket>
#include <QAudio>     //這五個是QT處理音頻的庫
#include <QAudioFormat>
#include <QAudioInput>
#include <QAudioOutput>
#include <QIODevice>
#include <QFile>
#include <QTimer>
#include <QDir>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    void SetStyle(const QString &qssFile);
    QFile sourceFile;   // class member.
    QFile destinationFile;   // Class member
    QAudioFormat auido_input_format;
    QTimer timer_progressBar;
    int progressBar_val;
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();
    QAudioInput *audio_in;
    QAudioOutput *audio_out;
    void Log_Display(QString text);
    qint64 CreateWavFile(QString catheFileName , QString wavFileName);
    QList<QAudioDeviceInfo> input_list;
    QList<QAudioDeviceInfo> output_list;
private slots:
    void update_progressBar();
    void on_pushButton_clicked();
    void stopRecording();
    void handleStateChanged_input(QAudio::State newState);
    void handleStateChanged_out(QAudio::State newState);
    void on_pushButton_2_clicked();

    void on_pushButton_3_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp代碼

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

//設置錄音的時間--ms
#define AUDIO_INPUT_TIME 10000


//#define ANDROID_DEVICE


#ifdef ANDROID_DEVICE
//設置保存文件的路徑
#define SAVE_FILE_PATH "/sdcard/DS_XIAOLONG/test.raw"
#else
//設置保存文件的路徑
#define SAVE_FILE_PATH "test.pcm"
#define SAVE_WAV_FILE_PATH "test.wav"
#endif


/*
 * 設置QT界面的樣式
*/
void MainWindow::SetStyle(const QString &qssFile)
{
    QFile file(qssFile);
    if (file.open(QFile::ReadOnly)) {
        QString qss = QLatin1String(file.readAll());
        qApp->setStyleSheet(qss);
        QString PaletteColor = qss.mid(20,7);
        qApp->setPalette(QPalette(QColor(PaletteColor)));
        file.close();
    }
    else
    {
        qApp->setStyleSheet("");
    }
}

//日誌信息顯示
void MainWindow::Log_Display(QString text)
{
    ui->plainTextEdit->insertPlainText(text);
}

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    this->SetStyle(":/images/blue.css" );        //設置樣式表
    this->setWindowIcon(QIcon(":/images/log.ico")); //設置圖標
    this->setWindowTitle("錄音機");

    //創建工作目錄
#ifdef ANDROID_DEVICE
    QDir dir;
    if(!dir.exists("/sdcard/DS_XIAOLONG"))
    {
        if(dir.mkdir("/sdcard/DS_XIAOLONG"))
        {
            Log_Display("/sdcard/DS_XIAOLONG目錄創建成功.\n");
        }
        else
        {
            Log_Display("/sdcard/DS_XIAOLONG目錄創建失敗.\n");
        }
    }
#endif
    //進度條更新
    progressBar_val=0;
    ui->progressBar->setRange(0,AUDIO_INPUT_TIME);
    ui->progressBar->setValue(0);
    connect(&timer_progressBar, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(update_progressBar()));
}


void MainWindow::stopRecording()
{
  Log_Display("停止錄音.\n");
  audio_in->stop();
  destinationFile.close();
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

//錄音狀態
void MainWindow::handleStateChanged_input(QAudio::State newState)
{
 switch (newState) {
     case QAudio::StoppedState:
         if (audio_in->error() != QAudio::NoError) {
             // Error handling
             Log_Display("錄音出現錯誤.\n");
         } else {
             // Finished recording
             Log_Display("完成錄音\n");
             //將PCM文件轉爲WAV文件
             CreateWavFile(SAVE_FILE_PATH,SAVE_WAV_FILE_PATH);
         }
         break;
     case QAudio::ActiveState:
         // Started recording - read from IO device
         Log_Display("開始從IO設備讀取PCM聲音數據.\n");
         break;
     default:
         // ... other cases as appropriate
         break;
 }
}

//開始採集音頻數據
void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    static bool flag1=1;
    if(flag1) //只需要運行一次
    {
        flag1=0;
        //設置錄音的格式
        auido_input_format.setSampleRate(44100); //設置採樣率以對赫茲採樣。 以秒爲單位，每秒採集多少聲音數據的頻率.
        auido_input_format.setChannelCount(1);   //將通道數設置爲通道。
        auido_input_format.setSampleSize(16);     /*將樣本大小設置爲指定的sampleSize（以位爲單位）通常爲8或16，但是某些系統可能支持更大的樣本量。*/
        auido_input_format.setCodec("audio/pcm"); //設置編碼格式
        auido_input_format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian); //樣本是小端字節順序
        auido_input_format.setSampleType(QAudioFormat::SignedInt); //樣本類型

        //選擇默認設備作爲輸入源
        //QAudioDeviceInfo info = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
        //選擇聲卡輸入設備
        QAudioDeviceInfo info=input_list.at(ui->comboBox_input->currentIndex());

        Log_Display(tr("當前的錄音設備的名字:%1\n").arg(info.deviceName()));

        //判斷輸入的格式是否支持，如果不支持就使用系統支持的默認格式
        if(!info.isFormatSupported(auido_input_format))
        {
          auido_input_format=info.nearestFormat(auido_input_format);
          /*
           * 返回與系統支持的提供的設置最接近的QAudioFormat。
             這些設置由所使用的平臺/音頻插件提供。
             它們還取決於所使用的QAudio :: Mode。
          */
        }
        //當前設備支持的編碼
        Log_Display("當前設備支持的編碼格式:\n");
        QStringList list=info.supportedCodecs();
        for(int i=0;i<list.size();i++)
        {
            Log_Display(list.at(i)+"\n");
        }

        Log_Display(tr("當前錄音的採樣率=%1\n").arg(auido_input_format.sampleRate()));
        Log_Display(tr("當前錄音的通道數=%1\n").arg(auido_input_format.channelCount()));
        Log_Display(tr("當前錄音的樣本大小=%1\n").arg(auido_input_format.sampleSize()));
        Log_Display(tr("當前錄音的編碼格式=%1\n").arg(auido_input_format.codec()));
        audio_in = new QAudioInput(info,auido_input_format, this);
        connect(audio_in,SIGNAL(stateChanged(QAudio::State)), this, SLOT(handleStateChanged_input(QAudio::State)));
    }

    if(audio_in->state()==QAudio::StoppedState)
    {
       // qDebug()<<"沒有處理任何數據.\n";
        //設置採集的時間
        QTimer::singleShot(AUDIO_INPUT_TIME,this,SLOT(stopRecording()));
        destinationFile.setFileName(SAVE_FILE_PATH);
        destinationFile.open( QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Truncate);
        audio_in->start(&destinationFile);
        progressBar_val=0;
        ui->progressBar->setFormat("錄音進度%p");
        timer_progressBar.start(1000); //開始定時器--顯示進度條
    }
}

//更新進度條
void MainWindow::update_progressBar()
{
    progressBar_val+=1000; //1000ms
    if(progressBar_val>=AUDIO_INPUT_TIME)timer_progressBar.stop();
    ui->progressBar->setValue(progressBar_val);
}

//開始播放音頻
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked()
{
    static bool flag=1;
    if(flag)
    {
        flag=0;
        //QAudioDeviceInfo info(QAudioDeviceInfo::defaultOutputDevice());
        //選擇聲卡輸出設備
        QAudioDeviceInfo info=output_list.at(ui->comboBox_output->currentIndex());

        if(!info.isFormatSupported(auido_input_format))
        {
          Log_Display("後端不支持原始音頻格式，無法播放音頻.\n");
          return;
        }
        //當前設備支持的編碼
        Log_Display("當前設備支持的編碼格式:\n");
        QStringList list=info.supportedCodecs();
        for(int i=0;i<list.size();i++)
        {
            Log_Display(list.at(i)+"\n");
        }
        audio_out = new QAudioOutput(info,auido_input_format,this);
        connect(audio_out,SIGNAL(stateChanged(QAudio::State)), this, SLOT(handleStateChanged_out(QAudio::State)));
    }
    sourceFile.setFileName(SAVE_FILE_PATH);
    sourceFile.open(QIODevice::ReadOnly);
    audio_out->start(&sourceFile);
    progressBar_val=0;
    ui->progressBar->setFormat("播放進度%p");
    timer_progressBar.start(1000); //開始定時器--顯示進度條
}

//播放音頻的反饋信息
void MainWindow::handleStateChanged_out(QAudio::State newState)
{
    switch (newState){
          case QAudio::IdleState:
              // Finished playing (no more data)
              audio_out->stop();
              sourceFile.close();
              Log_Display("音頻播放完成.\n");
              break;

          case QAudio::StoppedState:
              // Stopped for other reasons
              if (audio_out->error() != QAudio::NoError) {
                 Log_Display("播放音頻出現錯誤.\n");
              }
              break;
          default:
              // ... other cases as appropriate
              break;
      }
}

//查詢可用的音頻設備列表
void MainWindow::on_pushButton_3_clicked()
{
    input_list.clear();
    ui->comboBox_output->clear();
    foreach(const QAudioDeviceInfo &deviceInfo, QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioOutput))
    {
         Log_Display(tr("聲音輸出設備:%1\n").arg(deviceInfo.deviceName()));
         input_list.append(deviceInfo);
         ui->comboBox_output->addItem(deviceInfo.deviceName());
    }

    output_list.clear();
    ui->comboBox_input->clear();
    foreach(const QAudioDeviceInfo &deviceInfo, QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioInput))
    {
         Log_Display(tr("聲音輸入設備:%1\n").arg(deviceInfo.deviceName()));
         output_list.append(deviceInfo);
         ui->comboBox_input->addItem(deviceInfo.deviceName());
    }

}

struct WAVFILEHEADER
{
    // RIFF 頭
    char RiffName[4];
    unsigned long nRiffLength;

    // 數據類型標識符
    char WavName[4];

    // 格式塊中的塊頭
    char FmtName[4];
    unsigned long nFmtLength;

    // 格式塊中的塊數據
    unsigned short nAudioFormat;
    unsigned short nChannleNumber;
    unsigned long nSampleRate;
    unsigned long nBytesPerSecond;
    unsigned short nBytesPerSample;
    unsigned short nBitsPerSample;

    // 數據塊中的塊頭
    char    DATANAME[4];
    unsigned long   nDataLength;
};


// 將生成的.raw文件轉成.wav格式文件;
qint64 MainWindow::CreateWavFile(QString PcmFileName,QString wavFileName)
{
    // 開始設置WAV的文件頭
    WAVFILEHEADER WavFileHeader;
    qstrcpy(WavFileHeader.RiffName,"RIFF");
    qstrcpy(WavFileHeader.WavName, "WAVE");
    qstrcpy(WavFileHeader.FmtName, "fmt ");
    qstrcpy(WavFileHeader.DATANAME,"data");

    // 表示 FMT塊 的長度
    WavFileHeader.nFmtLength = 16;
    // 表示 按照PCM 編碼;
    WavFileHeader.nAudioFormat = 1;
    // 聲道數目;
    WavFileHeader.nChannleNumber = 1;
    // 採樣頻率;
    WavFileHeader.nSampleRate = 16000;

    // nBytesPerSample 和 nBytesPerSecond這兩個值通過設置的參數計算得到;
    // 數據塊對齊單位(每個採樣需要的字節數 = 通道數 × 每次採樣得到的樣本數據位數 / 8 )
    WavFileHeader.nBytesPerSample = 2;
    // 波形數據傳輸速率
    // (每秒平均字節數 = 採樣頻率 × 通道數 × 每次採樣得到的樣本數據位數 / 8  = 採樣頻率 × 每個採樣需要的字節數 )
    WavFileHeader.nBytesPerSecond = 32000;

    // 每次採樣得到的樣本數據位數;
    WavFileHeader.nBitsPerSample = 16;

    QFile cacheFile(PcmFileName);
    QFile wavFile(wavFileName);

    if (!cacheFile.open(QIODevice::ReadWrite))
    {
        return -1;
    }
    if (!wavFile.open(QIODevice::WriteOnly))
    {
        return -2;
    }

    int nSize = sizeof(WavFileHeader);
    qint64 nFileLen = cacheFile.bytesAvailable();

    WavFileHeader.nRiffLength = static_cast<unsigned long>(nFileLen - 8 + nSize);
    //static_cast<類型>(變量);  //新式的強制轉換
    WavFileHeader.nDataLength = static_cast<unsigned long>(nFileLen);

    // 先將wav文件頭信息寫入，再將音頻數據寫入;
    wavFile.write((const char *)&WavFileHeader,nSize);
    wavFile.write(cacheFile.readAll());

    cacheFile.close();
    wavFile.close();

    return nFileLen;
}

ui界面：