【秒懂音视频开发】09_播放PCM

原文地址：

1. ffplay

可以使用ffplay播放《音频录制02_编程》中录制好的PCM文件，测试一下是否录制成功。

播放PCM需要指定相关参数：

• ar：采样率
• ac：声道数
• f：采样格式
  • s16le：PCM signed 16-bit little-endian
  • 更多PCM的采样格式可以使用命令查看
    • Windows：ffmpeg -formats | findstr PCM
    • Mac：ffmpeg -formats | grep PCM

ffplay -ar 44100 -ac 2 -f s16le out.pcm

接下来演示一下，如何通过编程的方式播放PCM数据。

2. SDL

ffplay是基于FFmpeg、SDL两个库实现的。通过编程的方式播放音视频，也是需要用到这2个库。FFmpeg大家都已经清楚了，比较陌生的是SDL。

SDL Logo

2.1 简介

SDL（Simple DirectMedia Layer），是一个跨平台的C语言多媒体开发库。

• 支持Windows、Mac OS X、Linux、iOS、Android
• 提供对音频、键盘、鼠标、游戏操纵杆、图形硬件的底层访问
• 很多的视频播放软件、模拟器、受欢迎的游戏都在使用它
• 目前最新的稳定版是：2.0.14
• API文档：wiki

2.2 下载

SDL官网下载地址：download-sdl2。

SDL下载

2.2.1 Windows

由于我们使用的是MinGW编译器，所以选择下载SDL2-devel-2.0.14-mingw.tar.gz。

解压后的目录结构如下图所示，跟FFmpeg的目录结构类似，因此就不再赘述每个文件夹的作用。

Windows目录结构

2.2.2 Mac

从brew官网可以看得出来：之前执行brew install ffmpeg时，已经顺带安装了SDL，安装目录是：/usr/local/Cellar/sdl2。

Mac目录结构

如果没有这个目录，就执行brew install sdl2进行安装即可。

2.3 HelloWorld

来个简单的SDL HelloWorld吧，打印一下SDL的版本号。

2.3.1  .pro文件

	win32 {
	FFMPEG_HOME = F:/Dev/ffmpeg-4.3.2
	SDL_HOME = F:/Dev/SDL2-2.0.14/x86_64-w64-mingw32
	}
	macx {
	FFMPEG_HOME = /usr/local/Cellar/ffmpeg/4.3.2
	SDL_HOME = /usr/local/Cellar/sdl2/2.0.14_1
	}
	INCLUDEPATH += $${FFMPEG_HOME}/include
	LIBS += -L$${FFMPEG_HOME}/lib \
	-lavdevice \
	-lavcodec \
	-lavformat \
	-lavutil
	INCLUDEPATH += $${SDL_HOME}/include
	LIBS += -L$${SDL_HOME}/lib \
	-lSDL2

在Windows环境中，还需要处理一下dll文件，参考：《dll文件处理》。

2.3.2 cpp代码

	#include <SDL2/SDL.h>
	SDL_version v;
	SDL_VERSION(&v);
	// 2 0 14
	qDebug() << v.major << v.minor << v.patch;

3. 播放PCM

3.1 初始化子系统

SDL分成好多个子系统（subsystem）：

• Video：显示和窗口管理
• Audio：音频设备管理
• Joystick：游戏摇杆控制
• Timers：定时器
• ...

目前只用到了音频功能，所以只需要通过SDL_init函数初始化Audio子系统即可。

	// 初始化Audio子系统
	if (SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO)) {
	// 返回值不是0，就代表失败
	qDebug() << "SDL_Init Error" << SDL_GetError();
	return;
	}

3.2 打开音频设备

	/* 一些宏定义 */
	// 采样率
	#define SAMPLE_RATE 44100
	// 采样格式
	#define SAMPLE_FORMAT AUDIO_S16LSB
	// 采样大小
	#define SAMPLE_SIZE SDL_AUDIO_BITSIZE(SAMPLE_FORMAT)
	// 声道数
	#define CHANNELS 2
	// 音频缓冲区的样本数量
	#define SAMPLES 1024
	// 用于存储读取的音频数据和长度
	typedef struct {
	int len = 0;
	int pullLen = 0;
	Uint8 *data = nullptr;
	} AudioBuffer;
	// 音频参数
	SDL_AudioSpec spec;
	// 采样率
	spec.freq = SAMPLE_RATE;
	// 采样格式（s16le）
	spec.format = SAMPLE_FORMAT;
	// 声道数
	spec.channels = CHANNELS;
	// 音频缓冲区的样本数量（这个值必须是2的幂）
	spec.samples = SAMPLES;
	// 回调
	spec.callback = pull_audio_data;
	// 传递给回调的参数
	AudioBuffer buffer;
	spec.userdata = &buffer;
	// 打开音频设备
	if (SDL_OpenAudio(&spec, nullptr)) {
	qDebug() << "SDL_OpenAudio Error" << SDL_GetError();
	// 清除所有初始化的子系统
	SDL_Quit();
	return;
	}

3.3 打开文件

	#define FILENAME "F:/in.pcm"
	// 打开文件
	QFile file(FILENAME);
	if (!file.open(QFile::ReadOnly)) {
	qDebug() << "文件打开失败" << FILENAME;
	// 关闭音频设备
	SDL_CloseAudio();
	// 清除所有初始化的子系统
	SDL_Quit();
	return;
	}

3.4 开始播放

	// 每个样本占用多少个字节
	#define BYTES_PER_SAMPLE ((SAMPLE_SIZE * CHANNELS) / 8)
	// 文件缓冲区的大小
	#define BUFFER_SIZE (SAMPLES * BYTES_PER_SAMPLE)
	// 开始播放
	SDL_PauseAudio(0);
	// 存放文件数据
	Uint8 data[BUFFER_LEN];
	while (!isInterruptionRequested()) {
	// 只要从文件中读取的音频数据，还没有填充完毕，就跳过
	if (buffer.len > 0) continue;
	buffer.len = file.read((char *) data, BUFFER_SIZE);
	// 文件数据已经读取完毕
	if (buffer.len <= 0) {
	// 剩余的样本数量
	int samples = buffer.pullLen / BYTES_PER_SAMPLE;
	int ms = samples * 1000 / SAMPLE_RATE;
	SDL_Delay(ms);
	break;
	}
	// 读取到了文件数据
	buffer.data = data;
	}

3.5 回调函数

	// userdata：SDL_AudioSpec.userdata
	// stream：音频缓冲区（需要将音频数据填充到这个缓冲区）
	// len：音频缓冲区的大小（SDL_AudioSpec.samples * 每个样本的大小）
	void pull_audio_data(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {
	// 清空stream
	SDL_memset(stream, 0, len);
	// 取出缓冲信息
	AudioBuffer *buffer = (AudioBuffer *) userdata;
	if (buffer->len == 0) return;
	// 取len、bufferLen的最小值（为了保证数据安全，防止指针越界）
	buffer->pullLen = (len > buffer->len) ? buffer->len : len;
	// 填充数据
	SDL_MixAudio(stream,
	buffer->data,
	buffer->pullLen,
	SDL_MIX_MAXVOLUME);
	buffer->data += buffer->pullLen;
	buffer->len -= buffer->pullLen;
	}

3.6 释放资源

	// 关闭文件
	file.close();
	// 关闭音频设备
	SDL_CloseAudio();
	// 清理所有初始化的子系统
	SDL_Quit();