最简单的视音频播放示例9：SDL2播放PCM-白红宇

最简单的视音频播放示例9：SDL2播放PCM

阅读量：3531 次

发布时间：2019-05-20

本文共 6660 字，大约阅读时间需要 22 分钟。

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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

1) 初始化SDL。

2) 根据参数（SDL_AudioSpec）打开音频设备

2.循环播放数据

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()函数原型如下：

[cpp]
 intSDLCALLSDL_Init(Uint32flags) 

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()的原型如下。

[cpp]
 intSDLCALLSDL_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。

[cpp]
 typedefstructSDL_AudioSpec 
 { 
 
 intfreq;/**<DSPfrequency--samplespersecond*/ 
 SDL_AudioFormatformat;/**<Audiodataformat*/ 
 Uint8channels;/**<Numberofchannels:1mono,2stereo*/ 
 Uint8silence;/**<Audiobuffersilencevalue(calculated)*/ 
 Uint16samples;/**<Audiobuffersizeinsamples(powerof2)*/ 
 Uint16padding;/**<Necessaryforsomecompileenvironments*/ 
 Uint32size;/**<Audiobuffersizeinbytes(calculated)*/ 
 SDL_AudioCallbackcallback; 
 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。

正确播放PCM数据需要以上三个参数：

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。

[cpp]
 void(SDLCALL*SDL_AudioCallback)(void*userdata,Uint8*stream, 
 intlen); 

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()的原型如下。

[cpp]
 voidSDLCALLSDL_PauseAudio(intpause_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

源代码如下所示。

[cpp]
 /** 
 *最简单的SDL2播放音频的例子（SDL2播放PCM） 
 *SimplestAudioPlaySDL2(SDL2playPCM) 
 * 
 *雷霄骅LeiXiaohua 
 *leixiaohua1020@126.com 
 *中国传媒大学/数字电视技术 
 *CommunicationUniversityofChina/DigitalTVTechnology 
 *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。 
 *SDL_PauseAudio():播放音频数据。 
 * 
 *[循环播放数据] 
 *SDL_Delay():延时等待播放完成。 
 * 
 *ThissoftwareplaysPCMrawaudiodatausingSDL2. 
 *SDLisawrapperoflow-levelAPI(DirectSound). 
 *UseSDLismucheasierthandirectlycalltheselow-levelAPI. 
 * 
 *Theprocessisshownasfollows: 
 * 
 *[Init] 
 *SDL_Init():InitSDL. 
 *SDL_OpenAudio():Openstheaudiodevicewiththedesired 
 *parameters(InSDL_AudioSpec). 
 *SDL_PauseAudio():PlayAudio. 
 * 
 *[Looptoplaydata] 
 *SDL_Delay():Waitforcompletetionofplayback. 
 */ 
  
 #include<stdio.h> 
 #include<tchar.h> 
  
 extern"C" 
 { 
 
 #include"sdl/SDL.h" 
 }; 
  
 //Buffer: 
 //|-----------|-------------| 
 //chunk-------pos---len-----| 
 staticUint8*audio_chunk; 
 staticUint32audio_len; 
 staticUint8*audio_pos; 
  
 /*AudioCallback 
 *Theaudiofunctioncallbacktakesthefollowingparameters: 
 *stream:Apointertotheaudiobuffertobefilled 
 *len:Thelength(inbytes)oftheaudiobuffer 
 * 
 */ 
 voidfill_audio(void*udata,Uint8*stream,intlen){ 
 
 //SDL2.0 
 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; 
 } 
  
 intmain(intargc,char*argv[]) 
 { 
 
 //Init 
 if(SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO|SDL_INIT_TIMER)){ 
 
 printf("CouldnotinitializeSDL-%s\n",SDL_GetError()); 
 return-1; 
 } 
 //SDL_AudioSpec 
 SDL_AudioSpecwanted_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'topenaudio.\n"); 
 return-1; 
 } 
  
 FILE*fp=fopen("../NocturneNo2inEflat_44.1k_s16le.pcm","rb+"); 
 if(fp==NULL){ 
 
 printf("cannotopenthisfile\n"); 
 return-1; 
 } 
 intpcm_buffer_size=4096; 
 char*pcm_buffer=(char*)malloc(pcm_buffer_size); 
 intdata_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("NowPlaying%10dBytesdata.\n",data_count); 
 data_count+=pcm_buffer_size; 
 //Setaudiobuffer(PCMdata) 
 audio_chunk=(Uint8*)pcm_buffer; 
 //Audiobufferlength 
 audio_len=pcm_buffer_size; 
 audio_pos=audio_chunk; 
  
 while(audio_len>0)//Waituntilfinish 
 SDL_Delay(1); 
 } 
 free(pcm_buffer); 
 SDL_Quit(); 
  
 return0; 
 } 