MS(一)


//1. 用预处理指令#define 声明一个常数,用以表明1年中有多少秒(忽略闰年问题)
#define SECONDS_PER_YEAR (365*24*60*60)UL
#define SECONDS_PER_YEAR ((unsigned long)(365*24*60*60))

//2. 写一个“标准”宏MIN,这个宏输入两个参数并返回较小的一个。
#define MIN(a,b)   ( (a) <= (b) ? (a) : (b) )
#define MIN(A,B)  ( (A) <= (B)?  (A) : (B) ) 


5. 用变量a给出下面的定义 
a) 一个整型数(An integer) 
int a; // An integer 

b) 一个指向整型数的指针(A pointer to an integer) 
int *a;// A pointer to an integer 

c) 一个指向指针的的指针,它指向的指针是指向一个整型数(A pointer to a pointer to an integer) 
int **a;//A pointer to a pointer to an integer

d) 一个有10个整型数的数组(An array of 10 integers) 
int a[10];//An array of 10 integers

e) 一个有10个指针的数组,该指针是指向一个整型数的(An array of 10 pointers to integers) 
int *a[10];//An array of 10 pointers to integers

f) 一个指向有10个整型数数组的指针(A pointer to an array of 10 integers) 
int (*a)[10];//A pointer to an array of 10 integers

g) 一个指向函数的指针,该函数有一个整型参数并返回一个整型数
(A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer) 
int (*a)(int); //A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer

h) 一个有10个指针的数组,该指针指向一个函数,该函数有一个整型参数并返回一个整型数
( An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer )
int (*a[10])(int); // An array of 10 pointers to functions that take an integer argument and return an integer 



//strcpy 
char *mystrcpy(char *dest, const char *src )
{
	//assert ((dest != NULL)&&(src != NULL))
	if( (src != NULL) && (dest != NULL))
	{
		char *address = dest;
		while ( (*dest++ = *src++) != '\0' );
		
	}else
	{
		return -1;
	}
	
	return address;
}














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下面的一段程序有什么错误:

swap( int* p1,int* p2 )
{
 int *p;
 *p = *p1;
 *p1 = *p2;
 *p2 = *p;
} 


在swap函数中,p是一个“野”指针,有可能指向系统区,导致程序运行的崩溃。在vc++中debug运行时提示错误“access violation”。该程序应该改为:

swap( int* p1,int* p2 )
{
 int p;
 p = *p1;
 *p1 = *p2;
 *p2 = p;
} 

*****************************************************************************************

#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

#define uchar  unsigned char

void func ( char str[100] )
{
	//int n = sizeof( str );
	cout << sizeof( str ) << endl;
}

int main(void)
{

	int a = 5, b = 7, c; 
	c = a+++b;
	printf("a:%d  b:%d  c:%d\n", a, b, c);

	void *p = malloc( 100 );
	cout << sizeof ( p ) << endl;

	char str1[100];
	cout << sizeof( str1 ) << endl;
	func(str1);

	system("pause");
}

/*
a:6  b:7  c:12
4
100
4
请按任意键继续. . .

*/




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写一个“标准”宏min,这个宏输入两个参数并返回较小的一个。另外,当你写下面的代码时会发生什么事?
least = min(*p++, b); 


解答:
#define min(a,b) ((a) <= (b) ? (a) : (b)) 
min(*p++, b)会产生宏的副作用
(*p++) <= (b)?(*p++):(b)
(*p++) <= (b)?执行完,*p的值已经变化了,返回的*p值是上一个指针指的下一个数值。


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为什么标准头文件都有类似以下的结构? 
#ifndef __incvxworksh
#define __incvxworksh 
#ifdef __cplusplus
extern "c" {
#endif 
/*...*/ 
#ifdef __cplusplus
}
#endif 
#endif /* __incvxworksh */ 

解答:
头文件中的编译宏
#ifndef __incvxworksh
#define __incvxworksh
#endif 
的作用是防止被重复引用。
为了实现c和c++的混合编程,c++提供了c连接交换指定符号extern "c"来解决名字匹配问题,函数声明前加上extern "c"后,则编译器就会按照c语言的方式将该函数编译为_foo,这样c语言中就可以调用c++的函数了。


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编写一个函数,作用是把一个char组成的字符串循环右移n个。
比如原来是“abcdefghi”如果n=2,移位后应该是“hiabcdefgh” 


//pstr是指向以'\0'结尾的字符串的指针
//steps是要求移动的n

void loopmove ( char * pstr, int steps )
{
 //请填充...
 } 

<pre name="code" class="cpp">#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

/*
编写一个函数,作用是把一个char组成的字符串循环右移n个。
比如原来是“abcdefghi”如果n=2,移位后应该是“hiabcdefgh” 

//pstr是指向以'\0'结尾的字符串的指针
//steps是要求移动的n

void loopmove ( char * pstr, int steps )
{
 //请填充...
 } 
*/

void loop_move(char *pstr, int steps)
{
	steps = steps % strlen(pstr);//当移动的steps大于字符的长度时,对其长度求模即可

	char temp[1024] = { 0 };

	int str_r = strlen(pstr) - steps; 
	//cout << str_r << endl;

	strcpy(temp, pstr + str_r);//abcdefghi 要移动的字符串的后半部分 hi
	strcpy(temp + steps , pstr);//hiabcdefghi
	temp[strlen(pstr)] = '\0';//hiabcdefg

	//strncpy(temp+steps, pstr, (strlen(pstr)- steps) ); //26,27行等价于该行
	strcpy(pstr,temp);

}

int main(void)
{

	char s[] = "abcdefghi";
	cout << s << endl;
	loop_move(s,2); //loop_move(s,11);
	cout << s << endl;

	system("pause");
}

/*
abcdefghi
hiabcdefg
请按任意键继续. . .
*/


 

steps = steps % strlen(pstr);//当移动的steps大于字符的长度时,对其长度求模即可

****************************************************************************

1) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。

2) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。举一个例子,比如:

数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式为:

1)大端模式:

低地址 -----------------> 高地址

0x12  |  0x34  |  0x56  |  0x78

2)小端模式:

低地址 ------------------> 高地址

0x78  |  0x56  |  0x34  |  0x12

/***************************************
1) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。
2) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。
举一个例子,比如数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式为:

1)大端模式:
低地址 -----------------> 高地址
0x12  |  0x34  |  0x56  |  0x78

2)小端模式:
低地址 ------------------> 高地址
0x78  |  0x56  |  0x34  |  0x12


嵌入式系统开发者应该对Little-endian和Big-endian模式非常了解。
采用Little-endian模式的CPU对操作数的存放方式是从低字节到高字节,
而Big-endian模式对操作数的存放方式是从高字节到低字节。
例如
16bit宽的数0x1234在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:

	内存地址
	0x4000
	0x4001

	存放内容
	0x34
	0x12
	而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:

	内存地址
	0x4000
	0x4001

	存放内容
	0x12
	0x34
	32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:

	内存地址
	0x4000
	0x4001
	0x4002
	0x4003

	存放内容
	0x78
	0x56
	0x34
	0x12
	而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:

	内存地址
	0x4000
	0x4001
	0x4002
	0x4003

	存放内容
	0x12
	0x34
	0x56
	0x78


联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,利用该特性,
轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写

	*****************************************/


#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;


//请写一个c函数,若处理器是big_endian的,则返回0;若是little_endian的,则返回1
int checkCPU()
{
	short a = 0x1234; //short两个字节,char 一个字节
	char *p = (char *)&a;
	if (p[0] == 0x12) //if (*p == 0x12)
	{
		cout << "big_endian " << endl;
		return 0; // big endian
	}
	else
	{
		cout << "little_endian " << endl;
		return 1; //little_endian
	}
}


//写一个C函数,若处理器是Big-endian的,则返回0;若是Little-endian的,则返回1
//union型数据所占的空间等于其最大的成员所占的空间,
//对union型成员的存取都是相对于该联合体基地址的偏移量为0处开始
//即,联合体的访问不论对哪个变量的存取都是从union的首地址位置开始。
int checkSystem()   
{  
	union check  
	{  
		int i;  
		char ch;  
	}c;  
	c.i=1;  
	return (c.ch==1);  
}  


int main(void)
{
	int cpu = checkCPU();
	cout << cpu << endl;
	system("pause");

	return 0;
}

//little_endian
//1
//请按任意键继续. . .



判断系统大小端方法分析与总结  点击打开链接 (转)

问题 :如何用程序确认当前系统的存储模式(大端还是小端)?写一个C函数,若处理器是Big-endian的,则返回0;若是Little-endian的,则返回1。

情况1:利用数组类型

  1. #include <cstdio>  
  2. int checkSystem()  
  3. {  
  4.     char s[]="1000";  
  5.     return (s[0]=='1');  
  6. }  
  7. int main()  
  8. {  
  9.     checkSystem()==1 ? printf("Little-endian/n") : printf("Big-endian/n");  
  10.     return 0;  
  11. }  

情况2:利用位移运算

  1. int i = 1;  
  2. if(1>>32 == 0)  
  3.       cout<<"小端模式"<<endl;  
  4. else  
  5.       cout<<" 大端模式"<<endl;  

 

上述方法正确吗?要理解为什么不正确?

 

因为不要在数值上做文章,而大小端是严格与内存挂钩的东西。如果int a=1; 那么a&1==1一定成立,因为这是从数值角度运算的,已经给用户屏蔽掉了大小端的问题。一定要int a=1; *((char*)(&a)) == 1 ,这样判断才有效。

下面总结一些有效的方法。

方法1:利用union类型 —— 可以利用union类型数据的特点:所有成员的起始地址一致。
 

  1. #include <cstdio>  
  2. int checkSystem()  
  3. {  
  4.     union check  
  5.     {  
  6.         int i;  
  7.         char ch;  
  8.     }c;  
  9.     c.i=1;  
  10.     return (c.ch==1);  
  11. }  
  12. int main()  
  13. {  
  14.     checkSystem()==1 ? printf("Little-endian/n") : printf("Big-endian/n");  
  15.     return 0;  
  16. }  

 

方法2:对int强制类型转换

  1. #include<stdio.h>  
  2. #include<stdlib.h>  
  3. int main()  
  4. {  
  5.     int i = 1;  
  6.     (*(char *)&i == 1) ? printf("Little-endian/n") : printf("Big-endian/n");  
  7.     system("pause");  
  8.     return 0;  
  9. }  

 

方法3:使用union和宏定义

  1. #include<stdio.h>  
  2. #include<stdlib.h>  
  3. static union  
  4. {  
  5.     char a[4];  
  6.     unsigned long ul;  
  7. }endian = {{'L''?''?''B'}};  
  8. #define ENDIAN ((char)endian.ul)  
  9.   
  10. int main()  
  11. {  
  12.     printf("%c/n", ENDIAN);  
  13.     system("pause");  
  14.     return 0;  
  15. }  

 

补充: 
大小端模式对union类型数据的影响。

  1. #include <cstdio>  
  2. union  
  3. {  
  4.     int i;  
  5.     char a[2];  
  6. }*p, u;  
  7. int main()  
  8. {  
  9.     p=&u;  
  10.     p->a[0]=0x39;  
  11.     p->a[1]=0x38;  
  12.     printf("%x/n",p->i);// 3839 (hex.)  
  13.     printf("%d/n",p->i);// 111000 00111001=14393 (decimal)  
  14.     return 0;  
  15. }  

 

分析如下图所示:
高地址        低地址
—— —— —— ——   int
0   |   0   |  56  |  57    
—— —— —— ——
               —— ——   char
                56  |   57
               —— ——      
这里需要考虑存储模式:大端模式和小端模式。
大端模式(Big-endian):数据的低字节存放在高地址中。
小端模式(Little-endian):数据的低字节存放在低地址中。
union型数据所占的空间等于其最大的成员所占的空间,对union型成员的存取都是相对于该联合体基地址的偏移量为0处开始,即,联合体的访问不论对哪个变量的存取都是从union的首地址位置开始。因此,上面程序输出的结果就显而易见了。



<think>我们面对的问题是两种音频流参数不致导致的数据不同步。声网推流平台使用16000Hz采样率、16bit采样深度,每帧20ms(对应640字节),而安凯设备使用相同的采样率和采样深度,但每帧32ms(对应1024字节)。由于每帧代表的时间长度不同,直接拼接会导致同步问题。 解决思路: 1. 统帧时长:将两种流转换成相同的帧时长(例如都转换成20ms或32ms,或者转换成共同的基准)。 2. 重采样:由于采样率相同,不需要改变采样率,但需要改变每帧的样本数。 3. 注意:16bit表示每个样本2字节。 计算每帧样本数: 声网:20ms帧 -> 16000 samples/second * 0.02 seconds = 320 samples/frame -> 320*2=640字节,正确。 安凯:32ms帧 -> 16000 * 0.032 = 512 samples/frame -> 512*2=1024字节,正确。 因此,声网每帧320样本,安凯每帧512样本。 不同步的原因是每帧的时间长度不同。如果直接按帧处理,由于时间长度不致,播放时会出现不同步。 解决方案: 方法1:将声网的帧合并,以匹配安凯的帧长度。 - 安凯帧32ms,声网20ms帧,所以32ms相当于声网的32/20=1.6帧。但1.6不是整数,所以不能简单合并整数帧。 方法2:将安凯的帧拆分,以匹配声网的帧长度。 - 声网帧20ms,安凯32ms帧,所以安凯帧相当于声网的32/20=1.6帧。同样不是整数。 方法3:使用个中间缓存,将两种数据流都转换成相同的样本粒度(例如按10ms的帧处理,或者按单个样本处理),然后再重新组帧。 由于1.6不是整数,我们需要找到个公倍数。32和20的最小公倍数是160ms。那么: - 声网:160ms 包含 8 帧(因为160/20=8) - 安凯:160ms 包含 5 帧(160/32=5) 但是这样处理会引入较大的延迟(160ms),可能不满足实时性要求。 方法4:实时转换,通过缓存和插值(通常视频处理中会用到,但音频也可以类似处理)来匹配。但音频般是连续的数据,我们可以将数据按样本处理,然后重新分帧。 具体步骤: 1. 接收声网和安凯的原始数据。 2. 将声网的数据按320样本/帧,安凯的数据按512样本/帧进行解析。 3. 由于两者采样率相同,所以样本的时间长度是致的(每个样本1/16000秒)。 4. 我们可以将两种数据流都拆分为单个样本(或小单位样本组),然后按照时间顺序交错输出(如果需要混合的话),或者分别重新组帧成相同的帧长。 但是,问题中并没有提到需要混合,而是数据不同步。所以我们需要同步播放两种音频?还是需要将两种音频合并成路流? 根据问题描述,我们是要解决“数据不同步”的问题,可能是为了对齐这两路流(比如同时播放或进行融合处理)。 因此,我们可以: 方案A:将两路流都转换成相同的帧长度(比如都转换成20ms的帧或者都转换成32ms的帧)。但是转换过程中要注意不能丢失信息。 对于安凯的32ms帧,要转换成20ms帧: - 每32ms帧包含512样本,可以拆分成: 第个20ms:320样本(20ms的数据) 剩余12ms:192样本(12ms的数据) - 然后下个32ms帧又来了,这样192样本需要和下个32ms帧的前128样本(因为20ms需要320样本,192+128=320)组合成第二个20ms帧?这样会引入拼接,而且可能导致延迟。 方案B:使用个时间戳对齐机制。给每个音频帧打上时间戳,然后按照时间戳进行播放(或处理)。例如,声网的帧时间戳为t0, t0+20ms, t0+40ms, ...;安凯的帧时间戳为t0, t0+32ms, t0+64ms, ...。播放时,根据时间戳来播放对应的帧。这样即使帧长度不同,只要时间戳正确,播放器可以根据时间戳来对齐。 但是,如果系统要求将两路流合并成路流(比如混合后输出),那么就需要重新分帧。 具体到问题,用户没有说明具体应用场景,但根据“推流平台”和“安凯设备”,可能是需要将两路音频流同步传输或混合。 假设我们需要将两路流混合成路新的流,并且使用相同的帧长(比如20ms或32ms)。那么: 步骤: 1. 为每路流维护个缓冲区(buffer),用于存放尚未处理的样本。 2. 设定输出帧长(例如20ms,即320样本)。 3. 对于声网的数据:每收到帧(320样本),直接放入混合缓冲区?但是安凯的数据是512样本,需要拆分成多个320样本?这不太合适。 重新考虑:混合时应该按样本点混合。所以我们可以: - 将声网和安凯的数据分别放入两个缓冲区(按样本)。 - 然后按照时间顺序,每次取出相同时间点的样本(或样本组)进行混合,然后按输出帧长(如20ms)重新分帧。 具体操作: 1. 初始化两个缓冲区:buffer_agora(来自声网), buffer_anka(来自安凯) 2. 每次从声网收到帧(320样本),就放入buffer_agora;从安凯收到帧(512样本),放入buffer_anka。 3. 然后,我们计算当前两个缓冲区中样本总数,以最小的那个时间范围为准(因为要同步,所以只能混合两者都有的时间段)。 4. 但是这样会导致延迟累积,我们需要尽可能实时输出。 另种方法:以输出帧长(例如20ms)为单位,从两个缓冲区中取出对应20ms的样本(320个样本),如果某缓冲区不足320样本,则等待直到足够。然后混合这320样本(声网)和320样本(安凯),注意安凯的样本需要从它的缓冲区中连续取出320样本(可能跨越安凯的原始帧边界)。 但是这里有个问题:安凯的帧512样本相当于32ms,而我们需要320样本(20ms),所以当我们取320样本时,可能会用到安凯前帧的部分数据和当前帧的部分数据。 具体步骤: - 设置输出帧长为20ms(320样本)。 - 初始时刻,我们设定个起始时间点t0。 - 声网的帧到达时间:t0, t0+20, t0+40, ... - 安凯的帧到达时间:t0, t0+32, t0+64, ... 假设在t0时刻: 声网第帧(320样本)到达,放入buffer_agora。 安凯第帧(512样本)到达,放入buffer_anka。 我们立即输出吗?不行,因为安凯的数据在t0时刻有512样本,但是我们要取20ms(320样本),所以可以取前320样本(对应t0~t0+20ms)进行混合。然后: buffer_agora取出全部320样本(清空) buffer_anka取出320样本,剩下192样本(对应t0+20ms到t0+32ms) 然后,在t0+20ms时刻: 声网第二帧(320样本)到达,放入buffer_agora(此时有320样本)。 我们需要混合t0+20ms到t0+40ms的数据: 声网:新到的320样本(正好是t0+20ms到t0+40ms) 安凯:需要320样本,但buffer_anka中有192样本(来自第帧的剩余部分),不够,需要等待安凯的下帧(在t0+32ms到达)吗? 在t0+32ms时,安凯第二帧(512样本)到达,放入buffer_anka,此时buffer_anka有192+512=704样本。 现在我们要输出t0+20ms到t0+40ms的数据(20ms),需要从buffer_anka中取出320样本。注意,这320样本应该包含: 前192样本(来自第帧的剩余部分)和来自第二帧的前128样本(192+128=320)。 取出后,buffer_anka剩下512-128=384样本(对应t0+32ms+128/16000秒 ~ t0+32ms+8ms,即t0+40ms?不对,因为128样本对应的时间是128/16000=0.008秒=8ms,所以这128样本覆盖的时间是t0+32ms到t0+40ms。而剩下的384样本则覆盖t0+40ms到t0+32ms+384/16000*1000= t0+32ms+24ms = t0+56ms。 然后,在t0+40ms时刻: 声网第三帧(320样本)到达,放入buffer_agora(此时buffer_agora有320样本)。 我们要输出t0+40ms到t0+60ms的数据: 声网:取出第三帧的320样本(t0+40ms到t0+60ms) 安凯:需要320样本,buffer_anka中有384样本(剩余),所以取出320样本(从384中取),剩下64样本(384-320=64)。 如此继续。 这个方法需要维护两个缓冲区,并且安凯的缓冲区可能会有累积(因为它的帧长32ms不是20ms的整数倍)。声网的缓冲区通常不会累积(因为每次刚好取完)。 但是,这种方法会引入处理延迟:在t0+20ms时,因为安凯的剩余数据不够320样本,我们需要等待安凯的下帧(在t0+32ms到达)才能处理t0+20ms到t0+40ms的片段。这样,输出会延迟12ms(从20ms等到32ms)。 延迟分析:输出第帧(t0到t0+20ms)可以在t0时刻立即输出(因为两个缓冲区在t0时刻都有数据)。第二帧(t0+20ms到t0+40ms)需要在t0+32ms时才能输出(因为安凯的数据在t0+32ms才到位),所以延迟了12ms。第三帧(t0+40ms到t0+60ms)在t0+40ms时,安凯的缓冲区已经有384样本(>=320),所以可以立即输出(在t0+40ms输出),没有额外延迟。 因此,除了第二帧有12ms延迟外,后续帧没有额外延迟。而且,这个延迟是固定的(12ms),可以通过初始缓冲(比如先缓存定时间的数据)来避免实时等待,但会增加固定的延迟。 另外,我们也可以选择输出帧长为32ms(这样声网的数据需要合并)。方法与上面类似,但声网的数据需要等待合并。 总结:我们建议使用重新分帧的方法,将两路流都以20ms帧输出(或者32ms,取决于需求)。下面以输出20ms帧为例: 声网数据:直接使用(每帧20ms,320样本),不需要处理。 安凯数据:需要拆帧重组(每32ms的帧拆成1个20ms和1个12ms的部分,然后12ms部分与下帧的部分合并成20ms帧)。 具体步骤: 1. 初始化个安凯的缓冲区(anka_buffer),用于存放剩余样本(初始为空)。 2. 当安凯新的帧(512样本)到达时,将其与anka_buffer中已有的样本拼接(如果有)。 3. 然后从拼接后的数据中取出尽可能多的完整20ms帧(320样本为帧): 例如,anka_buffer原有0样本,新来512样本: 可以取出320样本作为帧(20ms),剩余192样本放入anka_buffer。 下帧安凯数据到达(512样本),与anka_buffer的192样本拼接(共704样本): 可以取出2个320样本(共640样本),因为704>=640,剩余64样本(704-640=64)放入anka_buffer。 再下帧安凯数据到达(512样本),与64样本拼接(576样本),取出帧(320样本),剩余256样本。 ... 4. 这样,安凯的数据就被重新分成了20ms的帧。 然后,将声网的数据(已经是20ms帧)和安凯重组后的20ms帧按照时间戳对齐(注意时间戳的换算)进行混合或同步处理。 时间戳的处理: 声网原始帧时间戳:假设第n帧的时间戳为t_n = t0 + n * 20ms(n从0开始) 安凯重组后的帧:每个重组帧的时间戳如何设置? 原始安凯帧时间戳:第m帧的时间戳为t_m = t0 + m * 32ms(m从0开始) 重组帧的第个20ms帧(来自第0帧)的时间戳为t0,第二个20ms帧(来自第0帧剩余192样本和第1帧前128样本)的时间戳应该是t0+20ms,第三个20ms帧(来自第1帧的128~512部分,即384样本,取前320-128=192样本不够,需要再取第2帧的部分?)——这变得复杂。 因此,我们建议使用基于样本的时间戳:每个样本都有其时间点。重组帧的时间戳就是该帧第个样本的时间点。 例如,安凯第0帧(时间戳t0)的512样本,覆盖时间[t0, t0+32ms]。我们将其拆分: 第段:样本0~319 -> 时间[t0, t0+20ms] -> 时间戳t0 第二段:样本320~511(192样本)-> 时间[t0+20ms, t0+32ms] -> 这段的起始时间戳是t0+20ms,但是192样本不够20ms(需要320样本),所以等待下帧(t0+32ms)的数据,然后从下帧中取128样本(样本0~127)拼凑成320样本(192+128),组成新的帧,时间戳为t0+20ms(因为这帧的第个样本是安凯第0帧的样本320,其时间为t0+20ms)。 下帧(第1帧)的时间戳是t0+32ms,它的样本0~127被取走后,剩下的样本(128~511)覆盖的时间为[t0+32ms+128/16000, t0+32ms+32ms] = [t0+40ms, t0+64ms]? 不对,因为第1帧的样本0对应t0+32ms,样本127对应t0+32ms + 128/16000*1000 = t0+32ms+8ms。所以剩下的样本128对应t0+32ms+8ms,直到t0+64ms。 因此,重组后的安凯帧时间戳: 第0个重组帧:t0 第1个重组帧:t0+20ms 第2个重组帧:t0+40ms —— 这个重组帧由第1帧的128~447样本(320样本)组成?不对,因为第1帧在取走前128样本后,剩下384样本(128~511),然后我们取320样本(128~447),那么时间覆盖:起始时间t0+32ms+8ms(样本128的时间),结束时间t0+32ms+8ms+20ms = t0+52ms。但我们需要的时间是连续的(t0+20ms, t0+40ms, t0+60ms...),这里出现了不连续(t0+40ms到t0+52ms)? 这告诉我们,仅仅按样本数来分割会导致时间不连续,因为我们取出的帧的时间长度是20ms,但起始时间不是20ms的整数倍。 因此,为了保证重组帧的时间起始点是20ms的整数倍(即和声网对齐),我们需要按时间对齐来分割,而不是简单按顺序。 正确做法:重组帧的时间戳应该对齐到整数倍的20ms时间点(即以t0为基准,每20ms帧)。那么,安凯的原始帧数据需要根据其时间戳分配到不同的重组帧中。 例如,安凯第0帧(时间戳t0)覆盖[t0, t0+32ms],这个时间段覆盖了: 重组帧0:[t0, t0+20ms) -> 样本0~319 重组帧1:[t0+20ms, t0+40ms) -> 需要320样本,但安凯第0帧只剩192样本(320~511),不够,所以需要安凯第1帧(时间戳t0+32ms)的前128样本(覆盖[t0+32ms, t0+40ms))来补足。 这样,重组帧1由安凯第0帧的最后192样本和第1帧的前128样本组成,时间跨度[t0+20ms, t0+40ms)。 安凯第1帧剩余部分(128~511)覆盖[t0+40ms, t0+64ms)?不对,安凯第1帧的时间跨度是[t0+32ms, t0+64ms),取了前128样本(样本0~127)后,剩下的样本128~511覆盖[t0+40ms, t0+64ms)(因为样本0对应t0+32ms,样本127对应t0+40ms,样本128对应t0+40ms,样本511对应t0+64ms)。 然后,重组帧2需要[t0+40ms, t0+60ms)的320样本,这正好是安凯第1帧的样本128~447(320样本,因为128到447是320个样本:447-128+1=320?注意:样本索引从0开始,且连续,所以样本128到447是320个样本:447-128+1=320?不对,应该是447-128+1=320吗?实际上,样本128到447是连续的样本点,数量为:447-128+1=320。时间覆盖:从t0+40ms到t0+40ms+320/16000*1000=t0+40ms+20ms=t0+60ms。完美。 重组帧3需要[t0+60ms, t0+80ms)的样本。安凯第1帧剩余样本448~511(共64样本),再加上安凯第2帧(时间戳t0+64ms)的前256样本(64+256=320),覆盖[t0+60ms, t0+80ms)。 因此,重组帧的时间戳就是整数倍的20ms:t0, t0+20, t0+40, t0+60, ... 具体算法: - 为安凯数据维护个缓冲区(buffer),存放尚未分配到重组帧的样本(每个样本16bit,即2字节)。同时记录每个样本的时间偏移(相对于该帧起始时间),但实际上我们只需要知道每个样本在原始帧中的位置,然后根据原始帧的时间戳计算绝对时间。 - 但是,我们也可以不计算绝对时间,而是记录每个样本在原始帧中的偏移量,然后根据原始帧的时间戳和偏移量计算时间。 - 另种简便做法:我们假设原始帧的时间戳就是该帧第个样本的绝对时间。那么,对于安凯原始帧,时间戳为t,则第k个样本的绝对时间为:t + k * (1/16000) 秒。 重组帧的边界是固定的时间点(对齐到20ms的整数倍)。 步骤: 1. 初始化个空缓冲区(用于存放安凯样本,包括样本数据和它们对应的绝对时间戳)。 2. 当安凯新的帧(时间戳为t_frame,512样本)到达: 将这512样本的每个样本都附上绝对时间: 样本0:t_frame 样本1:t_frame + 1/16000 ... 样本k:t_frame + k * (1/16000) 将这些样本加入缓冲区(按时间顺序)。 3. 然后,检查缓冲区中是否有足够的样本来组成个重组帧(从当前需要的时间点开始,连续320样本且时间连续?实际上缓冲区中的样本已经是按时间顺序的)。 4. 重组帧需要对齐到整数倍的20ms时间点。我们需要知道第个重组帧的时间起点(通常设为声网的第个帧的时间起点t0)。 5. 然后,从缓冲区中取出时间在[t0+i*20ms, t0+(i+1)*20ms)范围内的样本,应该恰好320样本(因为每个样本的时间间隔是1/16000秒,20ms有320样本)。如果缓冲区中该时间范围内的样本数量不足320,则等待(这种情况通常不会发生,除非丢包,因为安凯的帧是连续的,而且我们用缓冲区在积累)。 6. 取出这320样本,组成重组帧,时间戳为t0+i*20ms。 7. 更新i(i++),继续取下重组帧。 注意:安凯的帧时间戳(t_frame)必须和声网的帧时间戳(t0)对齐。也就是说,我们需要知道声网的t0和安凯的t0是否致?如果不致,需要做时间戳的同步(这可能需要另外的时钟同步机制,比如使用NTP或者RTCP协议中的时间同步)。 如果两路流的时间戳不是从同个基准开始,那么我们需要进行时间戳的校正。这超出了本问题的范围,但需要考虑。 综上所述,解决方案: 1. 将安凯的音频流按照20ms帧重新分帧,具体方法是: - 维护个安凯样本的缓冲区(按时间顺序) - 为重组帧设定时间起点(t0,通常取自声网的第帧时间戳)和帧长20ms(320样本) - 将安凯的原始帧按样本拆开,赋予精确的绝对时间戳,放入缓冲区 - 然后按20ms的时间区间从缓冲区中提取样本(每320样本为帧) - 输出重组帧,时间戳为区间起始时间(即t0+i*20ms) 2. 声网的帧保持不变(20ms帧) 3. 将重组后的安凯帧和声网帧进行时间戳对齐(重组帧的时间戳已经是20ms整数倍,和声网帧相同),然后进行后续处理(混合或同步播放)。 注意:这种方法要求缓冲区足够大,以处理可能的网络抖动,并且会引入定的延迟(至少需要等待个安凯帧到达,即32ms,才能开始重组,然后还要等待到第个20ms重组帧边界)。但延迟是固定的,可以通过初始缓冲来减小实时等待(例如预先缓存32ms的数据)。 另外,如果声网和安凯的时钟不同步(即时间戳有漂移),需要动态调整时间戳,这需要更复杂的机制(如自适应重采样)。 然而,问题中没有提到时钟漂移,所以我们假设时间戳是准确的。 如果问题场景是简单的同步播放(不需要混合),那么可以分别播放,但播放时根据时间戳进行同步(即播放器根据时间戳决定播放哪帧)。这样,播放器需要能够处理帧长不致的情况(比如使用可变帧长的播放器)。但通常的播放器可能要求固定帧长,所以还是需要转换。 因此,推荐将两路流都转换成相同的帧长度(20ms)后再进行同步处理或混合。 总结步骤: - 声网帧:直接使用,帧长20ms。 - 安凯帧:通过带有时间戳的缓冲区,重新分组成20ms帧(每帧320样本),时间戳对齐到20ms整数倍。 - 然后两路流就可以按相同的时间戳进行同步。 代码框架(伪代码): 初始化: t_base = None # 时间基准,取声网第帧的时间戳 buffer_anka = [] # 列表,每个元素为(sample, timestamp) output_frame_size = 320 # 20ms帧的样本数 处理声网帧: 如果是第帧且t_base为None,设置t_base为该帧的时间戳。 该帧的时间戳应该为t_base + i*20ms(i为帧序号),不需要转换,直接使用。 处理安凯帧: 设收到个安凯帧,时间戳为ts,数据为data(1024字节,512样本,每个样本2字节) 如果t_base为None,等待声网第帧到来(以确定t_base) 将data拆分成512个样本(每个样本2字节),并为每个样本计算时间戳: for k in range(512): sample = data[k*2: (k+1)*2] timestamp = ts + k * (1/16000.0) # 单位秒 buffer_anka.append( (sample, timestamp) ) 按时间戳对buffer_anka排序(通常按顺序到达,可以不用排序,但保险起见) 然后,检查buffer_anka中是否有样本的时间戳在 [t_base + n * 0.02, t_base + (n+1)*0.02) 区间内(n从0开始,表示重组帧序号),并且数量>=320。 如果足够320样本,则取出这320样本(取时间戳在该区间内最早的320样本),组成帧,时间戳为t_base + n*0.02,然后n++,继续取下重组帧。 注意:如果个样本同时属于两个区间(边界情况),需要确保不重复取。 但是,由于每个区间刚好需要320样本,而实际中可能因为时钟误差或丢包导致样本数不足,这时需要等待(或插值)。 这个方案实现起来稍微复杂,但可以精确同步。 如果不需要这么高的精确度,可以采用前面描述的简单拆帧重组(不计算每个样本的时间戳,而是用相对位置),但需要保证安凯的帧时间戳和声网对齐。 简单拆帧重组(不需要样本时间戳)的假设是:安凯的帧时间戳和声网的帧时间戳严格对齐(即t0相同),且没有时钟漂移。那么,安凯的原始帧覆盖的时间段是固定的,我们可以按固定的比例拆开。 简单拆帧重组(安凯->20ms帧): 初始化个空的缓冲区(存储样本,不存储时间戳),用于安凯。 设重组帧序号n=0。 当收到个安凯帧(512样本): 将样本添加到缓冲区。 检查缓冲区样本数是否>=320: while 缓冲区样本数>=320: 取出前320样本作为个重组帧 这个重组帧的时间戳 = t0 + n * 20ms # t0是初始时间戳(第帧的时间戳),n为重组帧序号 重组帧数据 = 缓冲区[0:320*2] # 每个样本2字节 删除缓冲区前320样本(640字节) n += 1 但是,这样重组帧的时间戳虽然是20ms整数倍,但它的内容可能跨越了多个安凯帧,时间上并不严格对齐(比如,个重组帧可能包含了两个安凯帧的部分数据,但时间跨度还是20ms)。然而,由于安凯的帧是连续的,所以重组帧的样本时间也是连续的20ms,只是重组帧的时间戳我们设置为对齐到20ms整数倍,而实际第个重组帧的时间戳应该是安凯第帧的时间戳(t0),第二个重组帧的时间戳就是t0+20ms,以此类推。 但是,安凯第帧的时间戳t0是否等于声网第帧的时间戳?如果不相等,需要调整。所以,我们仍然需要知道安凯帧的起始时间戳。 所以,我们要求:安凯和声网的起始时间戳必须对齐(或者通过其他机制同步)。 因此,在实际项目中,需要确保两个设备的时间同步(例如,通过同个时钟源,或通过协议交换时间戳)。 结论: 解决声网和安凯音频流不同步的问题,核心是将两者的音频数据统到相同的帧长度(如20ms),然后根据统的时间戳进行同步。对于安凯的32ms帧,通过拆帧重组为20ms帧。 具体采用哪种重组方法,取决于时间同步的要求和精确度。如果要求高精度(且存在时钟漂移),则需要使用带样本时间戳的缓冲区方法。如果两路流时间戳已经对齐,可以使用简单的按固定样本数重组。 最后,混合或同步播放重组后的帧。 相关问题: 1. 如何确定声网和安凯设备的起始时间戳是否对齐? 2. 如果声网和安凯的时钟有漂移,如何动态调整? 3. 除了重组帧,还有其他方法实现音频同步吗? 4. 重组帧的过程中如何避免音频质量损失? 5. 在实时系统中,重组帧引入的延迟如何处理? </think>### 解决声网推流平台(16kHz/16bit/20ms帧)与安凯设备(16kHz/16bit/32ms帧)数据不同步的方案 #### 问题核心分析 1. **参数差异**: - **声网**:16kHz 采样率,16bit 采样深度,帧时长 20ms - 每帧样本数:$16000 \times 0.02 = 320$ 样本 - 字节数:$320 \times 2 = 640$ 字节(16bit=2字节/样本) - **安凯**:16kHz 采样率,16bit 采样深度,帧时长 32ms - 每帧样本数:$16000 \times 0.032 = 512$ 样本 - 字节数:$512 \times 2 = 1024$ 字节 - **同步难点**:帧时长不同(20ms vs 32ms),导致数据流时间轴无法直接对齐。 2. **根本原因**: - 两路音频流的时间分辨率不致(20ms和32ms的最小公倍数为160ms),直接混合或播放会导致累积延迟和相位偏移。 --- #### 解决方案:统帧时长与缓冲区重组 以下方法需在接收端实现(如混流服务器或客户端),**无需修改设备端配置**。 ##### 方法1:重组安凯数据为20ms帧(推荐) **目标**:将安凯的32ms帧拆解为20ms帧,与声网帧对齐。 **步骤**: 1. **初始化安凯缓冲区**: - 创建动态缓冲区存储安凯的未重组样本(初始为空)。 2. **帧重组逻辑**: - 收到安凯帧(512样本/1024字节)后,与缓冲区剩余样本拼接。 - 按20ms帧长(320样本/640字节)切割重组: - 每次取320样本作为新帧,时间戳按$t_{\text{base}} + n \times 20\text{ms}$对齐($n$为帧序号)。 - 剩余样本保留在缓冲区等待下帧。 **重组示例**: | 安凯原始帧 | 缓冲区状态 | 重组帧输出 | 剩余样本 | |------------|------------|------------|----------| | 帧1 (512样本) | 空 | 帧1-重组1 (320样本) | 192样本 | | 帧2 (512样本) | 192样本 + 帧2 → 704样本 | 帧1-重组2 (320样本) | 384样本 | | - | 384样本 | 帧2-重组1 (320样本) | 64样本 | | 帧3 (512样本) | 64样本 + 帧3 → 576样本 | 帧2-重组2 (320样本) | 256样本 | 3. **时间戳对齐**: - 重组帧时间戳需与声网帧同步: $$t_{\text{安凯重组}} = t_{\text{声网}} + n \times 20\text{ms}$$ - 若初始时间戳$t_0$不致,需通过NTP或RTCP协议同步时钟源[^1]。 4. **代码实现(Python伪代码)**: ```python buffer_anka = bytearray() # 安凯缓冲区 def process_anka_frame(frame, timestamp): global buffer_anka buffer_anka += frame # 追加新数据 output_frames = [] while len(buffer_anka) >= 640: # 640字节 = 320样本 × 2字节 # 提取帧20ms数据 (320样本) new_frame = buffer_anka[:640] buffer_anka = buffer_anka[640:] # 计算重组帧时间戳 (需对齐声网时间轴) new_timestamp = calculate_synced_timestamp() # 同步逻辑 output_frames.append((new_frame, new_timestamp)) return output_frames ``` ##### 方法2:双缓冲区样本级混合 **适用场景**:需实时混合两路音频输出单流。 **步骤**: 1. **独立缓冲区**: - 声网缓冲区:存储原始20ms帧(320样本/帧)。 - 安凯缓冲区:存储样本级数据(带精确时间戳)。 2. **样本级混合**: - 安凯帧拆分为单个样本,计算绝对时间戳: $$\text{样本时间戳} = t_{\text{frame}} + k \times \frac{1}{16000} \quad (k=0,1,\dots,511)$$ - 按20ms区间取出样本混合(如$t$到$t+20\text{ms}$区间取320样本)。 3. **输出混合帧**: - 若安凯缓冲区样本不足,插值或补零[^2]。 --- #### 关键注意事项 1. **延迟控制**: - 方法1最大延迟=32ms(等待安凯完整帧),可通过预缓冲降低实时影响。 - 实时场景建议总延迟≤100ms[^3]。 2. **时间戳同步**: - 必须同步两设备时钟源(如PTP/NTP协议),误差需<$10\text{ms}$[^4]。 - 开源工具:`gPTP`(Linux PTP实现)。 3. **容错机制**: - 网络抖动:使用Jitter Buffer平滑延迟波动。 - 丢包:OPUS编码冗余或PLC(Packet Loss Concealment)[^5]。 4. **扩展性优化**: - 使用RTP扩展头传递设备硬件时间戳。 - WebRTC的`RemoteEstimate`模块动态调整时钟差[^6]。 --- ### 相关问题 1. 如何验证音频流同步精度?有哪些工具可检测延迟? 2. 对重组后的音频进行混音时,音量均衡有哪些最佳实践? 3. 如果声网和安凯采样率不同(如16kHz vs 48kHz),应如何扩展本方案? 4. 实时系统中如何动态调整缓冲区大小以平衡延迟和抗抖动能力? 5. WebRTC的NTP同步机制在广域网下的精度极限是多少? [^1]: 实时流媒体时钟同步需基于RTCP SR协议,见RFC 3550 Section 6.4. [^2]: 音频插值常用线性或样条法,见《Digital Audio Signal Processing》2.3章. [^3]: ITU-T G.114建议单向延迟≤150ms,实时交互需≤50ms. [^4]: IEEE 1588 PTP协议在局域网可达μs级精度,广域网通常1-50ms. [^5]: WebRTC PLC方案见RFC 6716附录A. [^6]: Google WebRTC源码 `remote_estimate.cc` 模块.
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