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最简单的视音频播放示例9:SDL2播放PCM
本文记录SDL播放音频的技术。在这里使用的版本是SDL2。实际上SDL本身并不提供视音频播放的功能,它只是封装了视音频播放的底层API。在Windows平台下,SDL封装了Direct3D这类的API用于播放视频;封装了DirectSound这类的API用于播放音频。因为SDL的编写目的就是简化视音频播放的开发难度,所以使用SDL播放视频(YUV/RGB)和音频(PCM)数据非常的容易。
SDL简介
SDL(Simple DirectMedia Layer)是一套开放源代码的跨平台多媒体开发库,使用C语言写成。SDL提供了数种控制图像、声音、输出入的函数,让开发者只要用相同或是相似的代码就可以开发出跨多个平台(Linux、Windows、Mac OS X等)的应用软件。目前SDL多用于开发游戏、模拟器、媒体播放器等多媒体应用领域。用下面这张图可以很明确地说明SDL的用途。
SDL实际上并不限于视音频的播放,它将功能分成下列数个子系统(subsystem):
Video(图像):图像控制以及线程(thread)和事件管理(event)。
Audio(声音):声音控制
Joystick(摇杆):游戏摇杆控制
CD-ROM(光盘驱动器):光盘媒体控制
Window Management(视窗管理):与视窗程序设计集成
Event(事件驱动):处理事件驱动
在Windows下,SDL与DirectX的对应关系如下。
SDL | DirectX |
SDL_Video、SDL_Image | DirectDraw、Direct3D |
SDL_Audio、SDL_Mixer | DirectSound |
SDL_Joystick、SDL_Base | DirectInput |
SDL_Net | DirectPlay |
注:上文内容在《使用SDL播放视频》的文章中已经介绍,这里再次重复贴一遍。
SDL播放音频的流程
SDL播放音频的流程狠简单,分为以下步骤。
1. 初始化2. 循环播放数据1) 初始化SDL。
2) 根据参数(SDL_AudioSpec)打开音频设备
1) 播放音频数据。
2) 延时等待播放完成。
下面详细分析一下上文流程。
1. 初始化
1) 初始化SDL。
使用SDL_Init()初始化SDL。该函数可以确定希望激活的子系统。SDL_Init()函数定义如下:int SDLCALL SDL_Init(Uint32 flags)
其中,flags可以取下列值:
SDL_INIT_TIMER:定时器
SDL_INIT_AUDIO:音频
SDL_INIT_VIDEO:视频
SDL_INIT_JOYSTICK:摇杆
SDL_INIT_HAPTIC:触摸屏
SDL_INIT_GAMECONTROLLER:游戏控制器
SDL_INIT_EVENTS:事件
SDL_INIT_NOPARACHUTE:不捕获关键信号(这个不理解)
SDL_INIT_EVERYTHING:包含上述所有选项
有关SDL_Init()有一点需要注意:初始化的时候尽量做到“够用就好”,而不要用SDL_INIT_EVERYTHING。因为有些情况下使用SDL_INIT_EVERYTHING会出现一些不可预知的问题。例如,在MFC应用程序中播放纯音频,如果初始化SDL的时候使用SDL_INIT_EVERYTHING,那么就会出现听不到声音的情况。后来发现,去掉了SDL_INIT_VIDEO之后,问题才得以解决。
2) 根据参数(SDL_AudioSpec)打开音频设备使用SDL_OpenAudio()打开音频设备。该函数需要传入一个SDL_AudioSpec的结构体。DL_OpenAudio()的定义如下。
int SDLCALL SDL_OpenAudio(SDL_AudioSpec * desired, SDL_AudioSpec * obtained);
它的参数是两个SDL_AudioSpec结构体,它们的含义:
desired:期望的参数。
obtained:实际音频设备的参数,一般情况下设置为NULL即可。
SDL_AudioSpec结构体的定义如下。
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;
其中包含了关于音频各种参数:
freq:音频数据的采样率。常用的有48000,44100等。
format:音频数据的格式。举例几种格式:
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:声道数。例如单声道取值为1,立体声取值为2。
silence:设置静音的值。
samples:音频缓冲区中的采样个数,要求必须是2的n次方。
padding:考虑到兼容性的一个参数。
size:音频缓冲区的大小,以字节为单位。
callback:填充音频缓冲区的回调函数。
userdata:用户自定义的数据。
在这里记录一下填充音频缓冲区的回调函数的作用。当音频设备需要更多数据的时候会调用该回调函数。回调函数的格式要求如下。
void (SDLCALL * SDL_AudioCallback) (void *userdata, Uint8 * stream, int len);
回调函数的参数含义如下所示。
userdata:SDL_AudioSpec结构中的用户自定义数据,一般情况下可以不用。
stream:该指针指向需要填充的音频缓冲区。
len:音频缓冲区的大小(以字节为单位)。
在回调函数中可以使用SDL_MixAudio()完成混音等工作。众所周知SDL2和SDL1.x关于视频方面的API差别很大。但是SDL2和SDL1.x关于音频方面的API是一模一样的。唯独在回调函数中,SDL2有一个地方和SDL1.x不一样:SDL2中必须首先使用SDL_memset()将stream中的数据设置为0。
2. 循环播放数据
1) 播放音频数据。
使用SDL_PauseAudio()可以播放音频数据。SDL_PauseAudio()的定义如下。
void SDLCALL SDL_PauseAudio(int pause_on)
当pause_on设置为0的时候即可开始播放音频数据。设置为1的时候,将会播放静音的值。
2) 延时等待播放完成。
这一步就是延时等待音频播放完毕了。使用像SDL_Delay()这样的延时函数即可。
代码
/** * 最简单的SDL2播放音频的例子(SDL2播放PCM) * Simplest Audio Play SDL2 (SDL2 play PCM) * * 雷霄骅 Lei Xiaohua * leixiaohua1020@126.com * 中国传媒大学/数字电视技术 * Communication University of China / Digital TV Technology * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020 * * 本程序使用SDL2播放PCM音频采样数据。SDL实际上是对底层绘图 * API(Direct3D,OpenGL)的封装,使用起来明显简单于直接调用底层 * API。 * * 函数调用步骤如下: * * [初始化] * SDL_Init(): 初始化SDL。 * SDL_OpenAudio(): 根据参数(存储于SDL_AudioSpec)打开音频设备。 * * [循环播放数据] * SDL_PauseAudio(): 播放音频数据。 * SDL_Delay(): 延时等待播放完成。 * * 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\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; } //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.\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; //Play SDL_PauseAudio(0); while(audio_len>0)//Wait until finish SDL_Delay(1); } return 0; }
运行结果
运行的结果如下图所示。运行的时候可以听见音乐播放的声音。
下载
代码位于“Simplest Media Play”中
SourceForge项目地址:https://sourceforge.net/projects/simplestmediaplay/
CSDN下载地址:http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8054395
上述工程包含了使用各种API(Direct3D,OpenGL,GDI,DirectSound,SDL2)播放多媒体例子。其中音频输入为PCM采样数据。输出至系统的声卡播放出来。视频输入为YUV/RGB像素数据。输出至显示器上的一个窗口播放出来。
通过本工程的代码初学者可以快速学习使用这几个API播放视频和音频的技术。
一共包括了如下几个子工程:
simplest_audio_play_directsound: 使用DirectSound播放PCM音频采样数据。
simplest_audio_play_sdl2: 使用SDL2播放PCM音频采样数据。
simplest_video_play_direct3d: 使用Direct3D的Surface播放RGB/YUV视频像素数据。
simplest_video_play_direct3d_texture:使用Direct3D的Texture播放RGB视频像素数据。
simplest_video_play_gdi: 使用GDI播放RGB/YUV视频像素数据。
simplest_video_play_opengl: 使用OpenGL播放RGB/YUV视频像素数据。
simplest_video_play_opengl_texture: 使用OpenGL的Texture播放YUV视频像素数据。
simplest_video_play_sdl2: 使用SDL2播放RGB/YUV视频像素数据。
最简单的视音频播放示例9:SDL2播放PCM