nes 紅白機模擬器 第6篇 聲音支持

InfoNES 源碼中並沒有包含 linux 的聲音支持。

但提供 wince 和 win 的工程，文件，通過分析，win 的 DirectSound 發聲，在使用 linux ALSA 實現。

先使用 DirectSound 模仿寫一個 播放 wav 的程序。

為了簡單，我這里使用  vc++ 6.0 （vs2015 實在太大了，電腦裝上太卡）。

新建一個 mfc exe 項目，基於對話框。放一個按鈕，雙擊添加事件。

添加頭文件引用
#include <mmsystem.h>
#pragma comment(lib,"Winmm.lib")

點擊 開始播放 事件

void CWavDlg::OnButtonPlay()
{
    // TODO: Add your control notification handler code here
    PlaySound(_T("1.wav"), NULL, SND_NOWAIT);
}
在 debug 目錄，放一個 1.wav 生成可執行文件，點 開始播放， 果然可以播放出來。（win 的東西就是這么簡單實用）。

分析 InfoNES_Sound_Win.cpp

類初始化

DIRSOUND::DIRSOUND(HWND hwnd)
{
    DWORD ret;
    WORD x;

    // init variables
    iCnt = Loops * 3 / 4; // loops:20 iCnt:20*3/4 = 15

    for ( x = 0;x < ds_NUMCHANNELS; x++ ) // ds_NUMCHANNELS = 8
    {
        lpdsb[x] = NULL; // DirectSoundBuffer lpdsb[ds_NUMCHANNELS]; 8個 初始化為 NULL
    }

    // init DirectSound 創建一個 DirectSound 里面有 8個 DirectSoundBuffer
    ret = DirectSoundCreate(NULL, &lpdirsnd, NULL);

    if (ret != DS_OK)
    {
        InfoNES_MessageBox( "Sound Card is needed to execute this application." );
        exit(-1);
    }

  // set cooperative level
#if 1
    //設置屬性不重要
    ret = lpdirsnd->SetCooperativeLevel(hwnd, DSSCL_PRIORITY);
#else
    ret = lpdirsnd->SetCooperativeLevel( hwnd, DSSCL_NORMAL );
#endif

    if ( ret != DS_OK )
    {
    InfoNES_MessageBox( "SetCooperativeLevel() Failed." );
        exit(-1);
    }
}

 SoundOpen

WORD DIRSOUND::AllocChannel(void)
{
    WORD x;
    
    //判斷 lpdsb 找到一個 為空的 這里應該返回0
    for (x=0;x<ds_NUMCHANNELS;x++)
    {
        if (lpdsb[x] == NULL)
        {
            break;
        }
    }

    if ( x == ds_NUMCHANNELS )
    {
    /* No available channel */
    InfoNES_MessageBox( "AllocChannel() Failed." );
        exit(-1);         
    }

    return (x);
}

void DIRSOUND::CreateBuffer(WORD channel)
{
    DSBUFFERDESC dsbdesc; //SoundBuffer 描述
    PCMWAVEFORMAT pcmwf;  //wav fmt 格式描述
    HRESULT hr;

    //清0
    memset(&pcmwf, 0, sizeof(PCMWAVEFORMAT));
    //pcm 格式
    pcmwf.wf.wFormatTag          = WAVE_FORMAT_PCM;
    //1個聲道
    pcmwf.wf.nChannels             = ds_CHANSPERSAMPLE;
    //采樣率 44100
    pcmwf.wf.nSamplesPerSec  = ds_SAMPLERATE;
    //對齊 采樣率 / 8 * 聲道數 = 44100 / 8 * 1 = 5512.5
    pcmwf.wf.nBlockAlign         = ds_CHANSPERSAMPLE * ds_BITSPERSAMPLE / 8;
    //緩存區大小 44100*5512.5 = 243101250
    pcmwf.wf.nAvgBytesPerSec = pcmwf.wf.nSamplesPerSec * pcmwf.wf.nBlockAlign;
    //8位 聲音
    pcmwf.wBitsPerSample         = ds_BITSPERSAMPLE;

    //清0
    memset(&dsbdesc, 0, sizeof(DSBUFFERDESC));
    dsbdesc.dwSize                = sizeof(DSBUFFERDESC);
    dsbdesc.dwFlags             = 0;
    //緩存大小 735 * 15 = 11025
    dsbdesc.dwBufferBytes = len[channel]*Loops;
    dsbdesc.lpwfxFormat     = (LPWAVEFORMATEX)&pcmwf;

    hr = lpdirsnd->CreateSoundBuffer(&dsbdesc, &lpdsb[channel], NULL);

    if (hr != DS_OK)
    {
        InfoNES_MessageBox( "CreateSoundBuffer() Failed." );
        exit(-1);
    }
}

//samples_per_sync = 735 sample_rate = 44100
BOOL DIRSOUND::SoundOpen(int samples_per_sync, int sample_rate)
{
    //ch 1 WORD unsigned short 類型 , 創建一個 通道 , 返回 第0 個 SoundBuffer
    ch1 = AllocChannel();
    
    /** 
    *   參數定義
    *    BYTE     *sound[ds_NUMCHANNELS];
    *    DWORD   len[ds_NUMCHANNELS];
    */
    //申請了一個 735 大小的 Byte
    sound[ch1] = new BYTE[ samples_per_sync ];
    //記錄了 大小 735
    len[ch1]     = samples_per_sync;

    if ( sound[ch1] == NULL )
    {
        InfoNES_MessageBox( "new BYTE[] Failed." );
        exit(-1);
    }
    
    //創建緩存區
    CreateBuffer( ch1 );

    /* Clear buffer */
    FillMemory( sound[ch1], len[ch1], 0 ); 
    //執行15次
    for ( int i = 0; i < Loops; i++ )
        SoundOutput( len[ch1], sound[ch1] ); 

    /* Begin to play sound */
    Start( ch1, TRUE );

  return TRUE;
}

SoundOutput

//初始化時 執行 samples:735 wave:NULL
BOOL DIRSOUND::SoundOutput(int samples, BYTE *wave)
{
    /* Buffering sound data */
    //將 wave 復制到 sound
    CopyMemory( sound[ ch1 ], wave, samples );  

    /* Copying to sound data buffer */
    FillBuffer( ch1 );  

    /* Play if Counter reaches buffer edge */
    //初始化時 iCnt:15 Loops:20
    if ( Loops == ++iCnt )
    {
        iCnt = 0;
    }
    //這里 iCnt = 16
    return TRUE;
}
void DIRSOUND::FillBuffer( WORD channel )
{
    LPVOID write1;
    DWORD length1;
    LPVOID write2;
    DWORD length2;
    HRESULT hr;

    //得到要寫入的地址
    hr = lpdsb[channel]->Lock( iCnt * len[channel], len[channel], &write1, &length1, &write2, &length2, 0 );

    //如果返回DSERR_BUFFERLOST，釋放並重試鎖定
    if (hr == DSERR_BUFFERLOST)
    {
        lpdsb[channel]->Restore();

        hr = lpdsb[channel]->Lock( iCnt * len[channel], len[channel], &write1, &length1, &write2, &length2, 0 );
    }

    if (hr != DS_OK)
    {
        InfoNES_MessageBox( "Lock() Failed." );
        exit(-1);
    }

    //寫入數據
    CopyMemory( write1, sound[channel], length1 );

    if (write2 != NULL)
    {
        CopyMemory(write2, sound[channel] + length1, length2);
    }
    //解鎖
    hr = lpdsb[channel]->Unlock(write1, length1, write2, length2);

    if (hr != DS_OK)
    {
        InfoNES_MessageBox( "Unlock() Failed." );
        exit(-1);
    }
}

Play

//初始化時 ch1 重復播放
void DIRSOUND::Start(WORD channel, BOOL looping)
{
    HRESULT hr;

    hr = lpdsb[channel]->Play( 0, 0, looping == TRUE ? DSBPLAY_LOOPING : 0 );

    if ( hr != DS_OK )
    {
        InfoNES_MessageBox( "Play() Failed." );
        exit(-1);
    }
}

 播放調用

void InfoNES_SoundOutput( int samples, BYTE *wave1, BYTE *wave2, BYTE *wave3, BYTE *wave4, BYTE *wave5 ) 
{
    //rec_freq = 735
    BYTE wave[ rec_freq ];
    //取了 wave1~5 的平均值
    for ( int i = 0; i < rec_freq; i++)
    {
        wave[i] = ( wave1[i] + wave2[i] + wave3[i] + wave4[i] + wave5[i] ) / 5;
    }
#if 1
    if (!lpSndDevice->SoundOutput( samples, wave ) )
#else
    if (!lpSndDevice->SoundOutput( samples, wave3 ) )
#endif
    {
        InfoNES_MessageBox( "SoundOutput() Failed." );
        exit(0);
    }
}

最后總結得到幾個有用的參數：

聲道數 1

采樣率 44100

采樣位數 8

每次播放塊大小（NES  APU 每次生成一塊）735

更新 2018-11-04 

已移值到 alsa-lib 支持，播放正常，已更新至 github 。 可以在 置頂博文中找地址。