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c语言中如何调用音频

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c语言中如何调用音频

C语言中调用音频的几种方法包括：使用平台特定的API（如Windows API、ALSA）、使用跨平台的音频库（如PortAudio、SDL），以及使用高级库（如FMOD、OpenAL）。 在本文中，我们将详细讨论这些方法中的一种：使用PortAudio库，它是一个开源的跨平台音频I/O库，支持多种操作系统，包括Windows、MacOS和Linux。

一、使用PortAudio库

PortAudio是一个跨平台的音频库，它提供了一组简单的API来实现音频的播放和录制。通过使用PortAudio，开发者可以避免处理不同操作系统的音频系统差异，简化了音频处理的开发工作。

1、安装和配置PortAudio

在使用PortAudio之前，首先需要在开发环境中安装并配置该库。以下是一些基本的步骤：

Windows

  1. 下载PortAudio的源码包。
  2. 使用CMake或其他构建工具生成适合Windows的项目文件。
  3. 使用Visual Studio或其他编译器编译生成的项目文件。

Linux

  1. 使用包管理器安装PortAudio，例如在Debian系的系统中，可以运行以下命令： 
    sudo apt-get install portaudio19-dev

  2. 或者从源码编译安装： 
    wget http://www.portaudio.com/archives/pa_stable_v190600_20161030.tgz
    

    tar -xvf pa_stable_v190600_20161030.tgz
    

    cd portaudio
    

    ./configure && make
    

    sudo make install

MacOS

  1. 使用Homebrew安装PortAudio： 
    brew install portaudio

2、初始化PortAudio

在使用PortAudio进行音频处理之前，需要对其进行初始化。以下是一个简单的示例代码，用于初始化PortAudio并打开一个音频流：

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


#include "portaudio.h"


#define SAMPLE_RATE 44100


#define FRAMES_PER_BUFFER 512


static int audioCallback(const void *inputBuffer, void *outputBuffer,


                         unsigned long framesPerBuffer,


                         const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,


                         PaStreamCallbackFlags statusFlags,


                         void *userData) {


    float *out = (float*)outputBuffer;


    unsigned long i;


    for(i=0; i<framesPerBuffer; i++) {


        *out++ = 0.0;  // 生成静音输出


    }


    return paContinue;


}


int main(void) {


    PaError err;


    PaStream *stream;


    err = Pa_Initialize();


    if(err != paNoError) goto error;


    err = Pa_OpenDefaultStream(&stream,


                               0,          // 没有输入通道


                               1,          // 一个输出通道（单声道）


                               paFloat32,  // 32位浮点型音频格式


                               SAMPLE_RATE,


                               FRAMES_PER_BUFFER,


                               audioCallback,


                               NULL);


    if(err != paNoError) goto error;


    err = Pa_StartStream(stream);


    if(err != paNoError) goto error;


    printf("Hit ENTER to stop program.n");


    getchar();


    err = Pa_StopStream(stream);


    if(err != paNoError) goto error;


    err = Pa_CloseStream(stream);


    if(err != paNoError) goto error;


    Pa_Terminate();


    return 0;


error:


    Pa_Terminate();


    fprintf(stderr, "An error occurred while using the portaudio streamn");


    fprintf(stderr, "Error number: %dn", err);


    fprintf(stderr, "Error message: %sn", Pa_GetErrorText(err));


    return -1;


}

3、播放音频数据

要播放实际的音频数据，我们需要在audioCallback函数中填充音频缓冲区。以下是一个简单的示例代码，它生成一个正弦波音频信号并播放：

#include <math.h>


static int audioCallback(const void *inputBuffer, void *outputBuffer,


                         unsigned long framesPerBuffer,


                         const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,


                         PaStreamCallbackFlags statusFlags,


                         void *userData) {


    float *out = (float*)outputBuffer;


    unsigned long i;


    static float phase = 0.0;


    float frequency = 440.0;  // 频率为440Hz（A4音）


    for(i=0; i<framesPerBuffer; i++) {


        *out++ = (float)sin(phase);  // 生成正弦波信号


        phase += (float)(2.0 * M_PI * frequency / SAMPLE_RATE);


        if(phase >= (float)(2.0 * M_PI)) phase -= (float)(2.0 * M_PI);


    }


    return paContinue;


}

4、处理音频输入

PortAudio也支持音频输入，以下是一个简单的示例代码，它从默认音频输入设备中读取音频数据：

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


#include "portaudio.h"


#define SAMPLE_RATE 44100


#define FRAMES_PER_BUFFER 512


static int audioCallback(const void *inputBuffer, void *outputBuffer,


                         unsigned long framesPerBuffer,


                         const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,


                         PaStreamCallbackFlags statusFlags,


                         void *userData) {


    const float *in = (const float*)inputBuffer;


    unsigned long i;


    for(i=0; i<framesPerBuffer; i++) {


        printf("%fn", *in++);  // 打印输入音频数据


    }


    return paContinue;


}


int main(void) {


    PaError err;


    PaStream *stream;


    err = Pa_Initialize();


    if(err != paNoError) goto error;


    err = Pa_OpenDefaultStream(&stream,


                               1,          // 一个输入通道（单声道）


                               0,          // 没有输出通道


                               paFloat32,  // 32位浮点型音频格式


                               SAMPLE_RATE,


                               FRAMES_PER_BUFFER,


                               audioCallback,


                               NULL);


    if(err != paNoError) goto error;


    err = Pa_StartStream(stream);


    if(err != paNoError) goto error;


    printf("Hit ENTER to stop program.n");


    getchar();


    err = Pa_StopStream(stream);


    if(err != paNoError) goto error;


    err = Pa_CloseStream(stream);


    if(err != paNoError) goto error;


    Pa_Terminate();


    return 0;


error:


    Pa_Terminate();


    fprintf(stderr, "An error occurred while using the portaudio streamn");


    fprintf(stderr, "Error number: %dn", err);


    fprintf(stderr, "Error message: %sn", Pa_GetErrorText(err));


    return -1;


}

二、使用SDL库

SDL（Simple DirectMedia Layer）是一个跨平台的多媒体库，支持音频、视频、输入设备等。SDL库非常适合游戏开发和其他需要多媒体功能的应用程序。

1、安装和配置SDL

在使用SDL库之前，需要在开发环境中安装并配置该库。以下是一些基本的步骤：

Windows

  1. 下载SDL的源码包或预编译的二进制包。
  2. 将SDL库和头文件添加到项目中。

Linux

  1. 使用包管理器安装SDL，例如在Debian系的系统中，可以运行以下命令： 
    sudo apt-get install libsdl2-dev

MacOS

  1. 使用Homebrew安装SDL： 
    brew install sdl2

2、初始化SDL音频

在使用SDL进行音频处理之前，需要对其进行初始化。以下是一个简单的示例代码，用于初始化SDL音频并打开一个音频设备：

#include <stdio.h>


#include <SDL2/SDL.h>


#define SAMPLE_RATE 44100


#define BUFFER_SIZE 4096


void audioCallback(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {


    // 填充音频缓冲区


    SDL_memset(stream, 0, len);  // 生成静音输出


}


int main(void) {


    if(SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO) < 0) {


        fprintf(stderr, "Could not initialize SDL: %sn", SDL_GetError());


        return -1;


    }


    SDL_AudioSpec desiredSpec;


    SDL_AudioSpec obtainedSpec;


    SDL_zero(desiredSpec);


    desiredSpec.freq = SAMPLE_RATE;


    desiredSpec.format = AUDIO_F32;


    desiredSpec.channels = 1;


    desiredSpec.samples = BUFFER_SIZE;


    desiredSpec.callback = audioCallback;


    if(SDL_OpenAudio(&desiredSpec, &obtainedSpec) < 0) {


        fprintf(stderr, "Could not open audio: %sn", SDL_GetError());


        SDL_Quit();


        return -1;


    }


    SDL_PauseAudio(0);  // 开始播放音频


    printf("Hit ENTER to stop program.n");


    getchar();


    SDL_CloseAudio();


    SDL_Quit();


    return 0;


}

3、播放音频数据

要播放实际的音频数据，我们需要在audioCallback函数中填充音频缓冲区。以下是一个简单的示例代码，它生成一个正弦波音频信号并播放：

#include <math.h>


void audioCallback(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {


    static float phase = 0.0;


    float frequency = 440.0;  // 频率为440Hz（A4音）


    float *buffer = (float*)stream;


    int samples = len / sizeof(float);


    for(int i=0; i<samples; i++) {


        buffer[i] = sinf(phase);


        phase += 2.0f * M_PI * frequency / SAMPLE_RATE;


        if(phase >= 2.0f * M_PI) phase -= 2.0f * M_PI;


    }


}

4、处理音频输入

SDL也支持音频输入，以下是一个简单的示例代码，它从默认音频输入设备中读取音频数据：

#include <stdio.h>


#include <SDL2/SDL.h>


#define SAMPLE_RATE 44100


#define BUFFER_SIZE 4096


void audioCallback(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {


    // 打印输入音频数据


    float *buffer = (float*)stream;


    int samples = len / sizeof(float);


    for(int i=0; i<samples; i++) {


        printf("%fn", buffer[i]);


    }


}


int main(void) {


    if(SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO) < 0) {


        fprintf(stderr, "Could not initialize SDL: %sn", SDL_GetError());


        return -1;


    }


    SDL_AudioSpec desiredSpec;


    SDL_AudioSpec obtainedSpec;


    SDL_zero(desiredSpec);


    desiredSpec.freq = SAMPLE_RATE;


    desiredSpec.format = AUDIO_F32;


    desiredSpec.channels = 1;


    desiredSpec.samples = BUFFER_SIZE;


    desiredSpec.callback = audioCallback;


    if(SDL_OpenAudio(&desiredSpec, &obtainedSpec) < 0) {


        fprintf(stderr, "Could not open audio: %sn", SDL_GetError());


        SDL_Quit();


        return -1;


    }


    SDL_PauseAudio(0);  // 开始录制音频


    printf("Hit ENTER to stop program.n");


    getchar();


    SDL_CloseAudio();


    SDL_Quit();


    return 0;


}

三、使用Windows API

在Windows操作系统中，可以使用Windows API来处理音频数据。Windows API提供了一组丰富的音频处理函数，例如waveOut和waveIn等。

1、播放音频数据

以下是一个简单的示例代码，使用Windows API播放一个正弦波音频信号：

#include <windows.h>


#include <math.h>


#define SAMPLE_RATE 44100


#define BUFFER_SIZE 4096


void fillBuffer(short *buffer, int samples, float frequency) {


    static float phase = 0.0;


    for(int i=0; i<samples; i++) {


        buffer[i] = (short)(sin(phase) * 32767.0);


        phase += 2.0f * M_PI * frequency / SAMPLE_RATE;


        if(phase >= 2.0f * M_PI) phase -= 2.0f * M_PI;


    }


}


int main(void) {


    HWAVEOUT hWaveOut;


    WAVEFORMATEX waveFormat;


    WAVEHDR waveHeader;


    short buffer[BUFFER_SIZE];


    waveFormat.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;


    waveFormat.nChannels = 1;


    waveFormat.nSamplesPerSec = SAMPLE_RATE;


    waveFormat.nAvgBytesPerSec = SAMPLE_RATE * sizeof(short);


    waveFormat.nBlockAlign = sizeof(short);


    waveFormat.wBitsPerSample = 16;


    waveFormat.cbSize = 0;


    if(waveOutOpen(&hWaveOut, WAVE_MAPPER, &waveFormat, 0, 0, CALLBACK_NULL) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not open waveform output device.n");


        return -1;


    }


    fillBuffer(buffer, BUFFER_SIZE, 440.0);  // 生成440Hz的正弦波


    waveHeader.lpData = (LPSTR)buffer;


    waveHeader.dwBufferLength = sizeof(buffer);


    waveHeader.dwFlags = 0;


    waveHeader.dwLoops = 0;


    if(waveOutPrepareHeader(hWaveOut, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR)) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not prepare waveform header.n");


        waveOutClose(hWaveOut);


        return -1;


    }


    if(waveOutWrite(hWaveOut, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR)) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not write waveform data.n");


        waveOutUnprepareHeader(hWaveOut, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR));


        waveOutClose(hWaveOut);


        return -1;


    }


    printf("Hit ENTER to stop program.n");


    getchar();


    waveOutUnprepareHeader(hWaveOut, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR));


    waveOutClose(hWaveOut);


    return 0;


}

2、处理音频输入

以下是一个简单的示例代码，使用Windows API从默认音频输入设备中读取音频数据：

#include <windows.h>


#include <stdio.h>


#define SAMPLE_RATE 44100


#define BUFFER_SIZE 4096


void CALLBACK waveInProc(HWAVEIN hwi, UINT uMsg, DWORD_PTR dwInstance, DWORD_PTR dwParam1, DWORD_PTR dwParam2) {


    if(uMsg == WIM_DATA) {


        WAVEHDR *waveHeader = (WAVEHDR*)dwParam1;


        short *buffer = (short*)waveHeader->lpData;


        int samples = waveHeader->dwBufferLength / sizeof(short);


        for(int i=0; i<samples; i++) {


            printf("%dn", buffer[i]);


        }


        waveInAddBuffer(hwi, waveHeader, sizeof(WAVEHDR));


    }


}


int main(void) {


    HWAVEIN hWaveIn;


    WAVEFORMATEX waveFormat;


    WAVEHDR waveHeader;


    short buffer[BUFFER_SIZE];


    waveFormat.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;


    waveFormat.nChannels = 1;


    waveFormat.nSamplesPerSec = SAMPLE_RATE;


    waveFormat.nAvgBytesPerSec = SAMPLE_RATE * sizeof(short);


    waveFormat.nBlockAlign = sizeof(short);


    waveFormat.wBitsPerSample = 16;


    waveFormat.cbSize = 0;


    if(waveInOpen(&hWaveIn, WAVE_MAPPER, &waveFormat, (DWORD_PTR)waveInProc, 0, CALLBACK_FUNCTION) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not open waveform input device.n");


        return -1;


    }


    waveHeader.lpData = (LPSTR)buffer;


    waveHeader.dwBufferLength = sizeof(buffer);


    waveHeader.dwFlags = 0;


    waveHeader.dwLoops = 0;


    if(waveInPrepareHeader(hWaveIn, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR)) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not prepare waveform header.n");


        waveInClose(hWaveIn);


        return -1;


    }


    if(waveInAddBuffer(hWaveIn, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR)) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not add waveform buffer.n");


        waveInUnprepareHeader(hWaveIn, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR));


        waveInClose(hWaveIn);


        return -1;


    }


    if(waveInStart(hWaveIn) != MMSYSERR_NOERROR) {


        fprintf(stderr, "Could not start waveform input.n");


        waveInUnprepareHeader(hWaveIn, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR));


        waveInClose(hWaveIn);


        return -1;


    }


    printf("Hit ENTER to stop program.n");


    getchar();


    waveInStop(hWaveIn);


    waveInUnprepareHeader(hWaveIn, &waveHeader, sizeof(WAVEHDR));


    waveInClose(hWaveIn);


    return 0;


}

四、使用FMOD库

FMOD是一个功能强大的音频库，支持多种操作系统和音频格式。FMOD非常适合游戏开发和其他需要高级音频处理功能的应用程序。

1、安装和配置FMOD

在使用FMOD之前，需要在开发环境中安装并配置该库。以下是一些基本的步骤：

Windows

  1. 下载FMOD的SDK。
  2. 将FMOD库和头文件添加到项目中。

Linux

  1. 从FMOD官网下载适用于Linux的SDK。
  2. 将FMOD库和头文件添加到项目中。

MacOS

  1. 从FMOD

相关问答FAQs：

1. 如何在C语言中调用音频文件？

在C语言中调用音频文件，可以使用第三方库，比如OpenAL或SDL等。这些库提供了函数和接口，可以让你在C语言中实现音频的播放、暂停、停止等操作。你可以通过这些库来加载音频文件，并使用相关函数来控制音频的播放。

2. C语言中有没有内置的函数可以直接播放音频？

C语言本身并没有内置的函数来直接播放音频。要在C语言中播放音频，你需要使用外部的库或者API来实现。这些库或API提供了相关的函数和接口，可以帮助你实现音频的播放功能。

3. 如何在C语言中实现音频的录制和播放？

要在C语言中实现音频的录制和播放，你可以使用类似PortAudio这样的库。这些库提供了函数和接口，可以让你在C语言中实现音频的录制和播放功能。你可以使用相关函数来录制音频数据，并将其保存到文件中，然后使用其他函数来播放已保存的音频文件。

原创文章，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/1177703

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