SDL 開發實戰（七）： 使用 SDL 實現 PCM播放器

在上文，我們做了YUV播放器，這樣我們就入門了SDL播放視頻。下面我們來做一個PCM播放，即使用SDL播放PCM數據。

下面說明一下使用SDL播放PCM音頻的基本流程，主要分為兩大部分：初始化SDL、循環播放數據。

1. 初始化SDL

1). 初始化SDL

執行的方法為SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO)

2). 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。

這里SDL_OpenAudio() 函數的原型為：

int 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，一般情況下設置為NULL即可。

其中SDL_AudioSpec結構體如下：

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：音頻數據的采樣率。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。例如單聲道取值為1，立體聲取值為2。
• silence：設置靜音的值。
• samples：音頻緩沖區中的采樣個數，要求必須是2的n次方。
• padding：考慮到兼容性的一個參數。
• size：音頻緩沖區的大小，以字節為單位。
• callback：填充音頻緩沖區的回調函數。
• userdata：用戶自定義的數據。

在這里說明一下填充音頻緩沖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：

• 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沖區。
• len：音頻緩沖區的大小（以字節為單位）。

在回調函數中可以使用SDL_MixAudio()完成混音等工作。注意：SDL2中必須首先使用SDL_memset()將stream中的數據設置為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() 函數的原型如下：

void SDLCALL SDL_PauseAudio(int pause_on)

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

2) 延時等待播放完成。

使用像SDL_Delay()這樣的延時函數即可。

 

實戰

// SDL.cpp : 此文件包含 "main" 函數。程序執行將在此處開始並結束。
//

#include "pch.h"
#include <iostream>

extern "C" {
#include "SDL.h"
}

/**
 *
 * 使用SDL2播放PCM音頻采樣數據。SDL實際上是對底層繪圖API（Direct3D，OpenGL）的封裝，使用起來明顯簡單於直接調用底層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。
 * 
 * [播放音頻的基本原則]
 * 聲卡向你要數據而不是你主動推給聲卡
 * 數據的多少是由音頻參數決定的
 */

//Buffer:
//|-----------|-------------|
//chunk-------pos---len-----|

static  Uint8  *audio_chunk;
static  Uint32  audio_len;
static  Uint8  *audio_pos;

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 = 48000;
    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("test.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;
}