用Multi-Media Library制作流式音频播放器
最近在制作IP话务坐席客户端，在这个系统里，需要用声卡去播放从服务器传来的音频数据，因为电话通讯是实时的，所以不可能等到音频数据都传完了再播放（废话），所以这个播放过程应该是近似于流媒体的方式，有多少数据就播放多少数据（还是废话）。
好吧，废话少说，切入正题。
由于上述原因，我只能选择用低级波形API去播放音频数据，即使用Multi-Media Library。这是WINDOWS下最接近底层的音频API，当然，我们还有一个选择DirectSound，不过那个用起来没有Multi-Media Library那么方便，而且我也不需要用到那么高的特性。
在开始之前，我们先来了解一下波形数据的格式和特性，有这么几个概念需要先熟悉：“声道”、“采样率”、“样本位率”。
“声道”的意思很容易理解，我们通常听说的“单声道”、“双声道”、“环绕立体声”就是声道的概念，简单点说，就是有多少个音源（抱歉，我不知道这个解释是不是十分精确，因为我并不是搞音频工程学的）。 “采样率”的意思是每秒钟采集多少个声音样本，越多越清晰，而采集到的数据也就越多；反之，越小越模糊，采集到的数据也就越少。采样率的单位是hz（赫兹），8000hz就代表每秒采集8000个样本，更高的采样可以得到更清晰的声音，但是对采样设备的能力和网络的速度也就要求更高些。“样本位率”的意思是每个样本占多少位的数据量，一般有8位、16位、32位（浮点）这三个选择，位率高则采样数据精确，位率低则采样数据有失真。
有了上述概念，我们就可以计算出波形数据的数据量了，假如说有一段波形音频数据，是双声道，44100hz的采样率，16位的样本位率（一般CD中都是这样的格式），那么，这个音频数据每秒的数据量就是
(2 * 44100 * 16) / 8 = 176400字节
也就是说，计算公式是：
(声道数 * 采样率 * 样本位率) / 8 = 每秒字节数
为什么除8？一个字节占8位嘛
为了描述上面的内容，Multi-Media Library定义了一个struct
typedef struct tWAVEFORMATEX
{
WORD wFormatTag; /* 格式类别 */
WORD wFormatTag; WORD nChannels; /* 声道数 */ DWORD nSamplesPerSec; /* 采样率 */ DWORD nAvgBytesPerSec; /* 平均每秒字节数 */ WORD nBlockAlign; /* 块对齐 */ WORD wBitsPerSample; /* 采样位率 */ WORD cbSize; /* 扩展定义，为0即可 */
} WAVEFORMATEX, *PWAVEFORMATEX, NEAR *NPWAVEFORMATEX, FAR *LPWAVEFORMATEX;
wFormatTag指的是格式类别，其值在MMREG.H头文件中定义，下面是部分格式的摘录：
/* WAVE form wFormatTag IDs */#define WAVE_FORMAT_UNKNOWN 0x0000 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_ADPCM 0x0002 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT 0x0003 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_VSELP 0x0004 /* Compaq Computer Corp. */#define WAVE_FORMAT_IBM_CVSD 0x0005 /* IBM Corporation */#define WAVE_FORMAT_ALAW 0x0006 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_MULAW 0x0007 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_DTS 0x0008 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_DRM 0x0009 /* Microsoft Corporation */#define WAVE_FORMAT_OKI_ADPCM 0x0010 /* OKI */#define WAVE_FORMAT_DVI_ADPCM 0x0011 /* Intel Corporation */#define WAVE_FORMAT_IMA_ADPCM (WAVE_FORMAT_DVI_ADPCM)
在本文中，我使用WAVE_FORMAT_ALAW格式，因为我使用的程控交换机输出的就是这种格式。
播放音频数据的API有如下几个，并不多，也很简单。
waveOutOpen – 打开波形输出设备
waveOutPrepareHeader – 准备播放缓冲区
waveOutUnprepareHeader – 取消播放缓冲区
waveOutWrite – 将数据写入波形输出设备
waveOutReset – 波形输出设备复位（清除正在播放的数据，停止播放）
waveOutPause – 波形输出设备暂停（暂停播放）
waveOutRestart – 波形输出设备恢复（继续播放）
waveOutClose – 关闭波形输出设备
处理顺序大致上就是：
waveOutOpen -> waveOutPrepareHeader -> waveOutWrite -> waveOutUnprepareHeader -> waveOutClose
不过有个问题，你几乎不可能一次性就将所有要播放的数据全部写入，流模式数据的播放就更不可能，因此，必须将要播放的波形数据分批分次的写入设备。不过这又带来另一个问题，如果分批次的写入，在第一个数据播放完后接着写入下一个数据的话，无论你的计算机有快，都会有暂时的停顿，那么听起来，声音就一卡一卡的。
这个问题当然可以解决，否则便不会有此文了，相信所有播放器都是用类似的方式解决的。waveOutWrite函数有个特点，即音频数据写完后函数会立即返回，并不等待声音播放完毕，而且如果此时立即再写入另一个数据，那么当第一个数据播放完后，系统会自动播放第二个数据，中间不会有停顿。所以，我们可以建立一个双缓冲（或者多缓冲也可以），一次性写入两段数据，当第一段缓冲区数据播放完毕时立即用第三段据去填充它，此时第二缓冲区数据正在播放，所以不会停顿，当第二段数据播放完毕后第三段数据已经就绪，所以也不会停顿，此时再用第四段数据去填充第二缓冲区，第三段数据播放完毕后再用第五段数据去填充第一缓冲区……
流程如下：
那么，如何得知某一段数据播放完毕了呢？别急，先来看看waveOutOpen的原形
MMRESULT waveOutOpen( LPHWAVEOUT phwo, UINT_PTR uDeviceID, LPWAVEFORMATEX pwfx, DWORD_PTR dwCallback, DWORD_PTR dwCallbackInstance, DWORD fdwOpen );
这个函数用来打开波形输出设备，如果成功，将返回MMSYSTEM_NOERROR，否则返回错误代码。
phwo是返回的设备句柄，如果函数返回成功，这个参数将会返回打开的设备句柄，后面的操作都需要用到这个设备句柄。
uDeviceID 是要打开的设备ID，因为系统中可以拥有多个波形输出设备，用此参数来指定要打开哪一个设备，如果要打开默认的波形输出设备，指定为WAVE_MAPPER即可。
pwfx 就是前面介绍的WAVEFORMATEX结构体，指定要在这个设备上播放什么格式的波形数据。
dwCallback 指定设备的回调，可以是回调函数的指针，也可以是事件句柄，也可以是窗口的句柄，或者线程ID。
dwCallbackInstance 指定回调时的用户数据，可以指定任意数据，数据将在回调产生时作为参数传入（窗口回调的情况下此数据不可用）
fdwOpen 打开设备用的标志，具体有哪些值可用请参考MSDN，我这里只用CALLBACK_FUNCTION，表示用回调函数的方式执行回调。
再来看看waveOutPrepareHeader函数的原形
MMRESULT waveOutPrepareHeader( HWAVEOUT hwo, LPWAVEHDR pwh, UINT cbwh );
这个函数用来指定设备的播放缓冲，在播放波形数据前，必须先使用这个函数来指定播放缓冲。
hwo仍然是设备的句柄
pwh是播放缓冲的结构体指针，下面将详细介绍它
cbwh是上面缓冲结构体的字节数，用sizeof计算即可
pwh是WAVEHDR结构体的指针，WAVEHDR的原形是：
typedef struct { LPSTR lpData; DWORD dwBufferLength; DWORD dwBytesRecorded; DWORD_PTR dwUser; DWORD dwFlags; DWORD dwLoops; struct wavehdr_tag * lpNext; DWORD_PTR reserved; } WAVEHDR;lpData是要播放的数据块的指针
dwBufferLength是要播放的数据块的字节数
dwBytesRecorded是已录音的字节数（仅在录音时用）
dwUser我们可以在此指定任意数据
dwFlags是系统指定的状态值，在调用waveOutPrepareHeader前，必须将它置0
dwLoops是循环播放的次数，这里我用不着，置0即可
lpNext和reserved都是备用字段，置NULL
下面要介绍waveOutWrite函数，原形如下：
MMRESULT waveOutWrite( HWAVEOUT hwo, LPWAVEHDR pwh, UINT cbwh );
这个函数用来将播放缓冲中的数据发送到波形输出设备，其参数和waveOutPrepareHeader是一样的，需要注意的是：lpData，它指定的指针位置在调用waveOutPrepareHeader后不可以再变化，但是我们仍然可以改变指针所指位置的数据；dwBufferLength的值可以改变，但是必须比调用waveOutPrepareHeader时指定的值小，也就是说，可以播放比指定的缓冲小的数据。
剩下的几个函数由于都很简单或者和上面的函数类似，我这里就不再浪费口舌了。
如果设备的状态发生变化，如设备已打开、设备播放完毕，设备已关闭，系统就会执行回调，我这里只介绍函数回调的情形，其回调函数的原形如下：
void CALLBACK waveOutProc( HWAVEOUT hwo, UINT uMsg, DWORD dwInstance, DWORD dwParam1, DWORD dwParam2 ); 这里有几个参数是很重要的，nMsg告诉你现在发生了什么事情，WOM_OPEN表示设备已打开，WOM_DONE表示设备刚播放完一块缓冲，WOM_CLOSE表示设备已被关闭；dwInstance是你在打开设备时指定的dwCallbackInstance值；Param1仅在nMsg的值为WOM_DONE时有效，指示当前播放完的是哪一块缓冲。
如此一来，我们就可以得知哪一块缓冲播放完毕，并立即就可以准备好后续缓冲块。
在程序中，我使用一个波形缓冲来保存接收到的数据，开启4个播放缓冲。为了让波形缓冲中的数据及时进入播放缓冲，我开启了一个线程，只要波形缓冲中有足够的数据可以播放且播放缓冲没有用完，就往里填充数据，播放完一个播放缓冲后，就立即继续填充它以保证流畅的播放效果，在这里，我使用了事件对象来判断缓冲是否已播放完毕。
下面给出播放类的源码（Borland C++ Builder）：
Player.H
//---------------------------------------------------------------------------2
3
#ifndef PlayerH4
#define PlayerH5
6
#include <basepch.h>7
#include <mmsystem.h>8
#include <MMREG.H>9
#include <SyncObjs.HPP>10
//---------------------------------------------------------------------------11
12
class TPlayer : TObject13
{14
private:15
TCriticalSection *Lock;//临界区锁16
17
void* WAVEBUFFER;//波形数据缓冲区18
int BUFFERLENGTH;//波形数据缓冲字节数19
20
int WAVEBUFFERCOUNT;//播放缓冲块总数量21
int BufferUseCount;//播放缓冲块当前使用数量22
int CurrentBufIndex;//当前播放缓冲块索引23
PWAVEHDR WaveHdr;//缓冲块指针24
void* SampleBuffer;//缓冲块波形样本数据指针25
26
int MINSAMPLESIZE;//最小播放样本字节27
int MAXSAMPLESIZE;//最大播放样本字节28
29
HWAVEOUT hWave;//波形播放设备句柄30
WAVEFORMATEX Format;//波形格式31
HANDLE hEvent;//事件句柄32
33
Boolean RUN;//线程运行开关34
HANDLE hThread;//线程句柄35
36
static DWORD WINAPI PlayThread(PVOID Param);//播放线程函数37
DWORD __fastcall PlayerThread();//播放线程函数38
39
void __fastcall RemoveLeftData(int Length);//从波形数据缓冲区中移走已播放过的数据40
41
public:42
__fastcall TPlayer(WAVEFORMATEX Format, BYTE BufferCount = 4, int MinSampleSize = -1, int MaxSampleSize = -1);43
__fastcall ~TPlayer();44
static void CALLBACK OutputCallback(HWAVEOUT hwo, UINT uMsg, DWORD dwInstance, DWORD dwParam1, DWORD dwParam2);//回调函数45
46
void __fastcall Initialize(HWAVEOUT WaveHandle);//初始化47
void __fastcall ClearBuffer();//清除缓冲区48
void __fastcall Resume();//继续播放49
void __fastcall Pause();//暂停播放50
void __fastcall FillData(void* Data, int Length);//填充数据到波形数据缓冲区51
__property int BufferSize = {read=BUFFERLENGTH};//波形数据缓冲区字节数52
};53
#endifPlayer.CPP
//---------------------------------------------------------------------------2
3
4
#pragma hdrstop5
6
7
8
#include "Player.h"9
10
//---------------------------------------------------------------------------11
12
#pragma package(smart_init)13
14
//---------------------------------------------------------------------------15
16
__fastcall TPlayer::TPlayer(WAVEFORMATEX Format, BYTE BufferCount, int MinSampleSize, int MaxSampleSize)17
{18
Lock = new TCriticalSection();19
WAVEBUFFER = NULL;20
BUFFERLENGTH = 0;21
WAVEBUFFERCOUNT = BufferCount;22
23
if (MaxSampleSize == -1)//设置默认最大播放样本24
MaxSampleSize = Format.nAvgBytesPerSec / 4;25
if (MinSampleSize == -1)//设置默认最小播放样本26
MinSampleSize = MaxSampleSize / 2;27
28
MINSAMPLESIZE = MinSampleSize;29
MAXSAMPLESIZE = MaxSampleSize;30
hWave = NULL;31
hEvent = NULL;32
hThread = NULL;33
Format = Format;34
}35
36
__fastcall TPlayer::~TPlayer()37
{38
free(WAVEBUFFER);39
WAVEBUFFER = NULL;40
BUFFERLENGTH = 0;41
RUN = false;//停止线程42
43
if (hEvent != NULL)44
{45
CloseHandle(hEvent);46
}47
48
if (hWave != NULL)49
{50
waveOutReset(hWave);//复位波形播放设备51
for (int i = 0; i < WAVEBUFFERCOUNT; i++)52
{//取消波形播放缓冲53
free(WaveHdr[i].lpData);54
waveOutUnprepareHeader(hWave, WaveHdr + i, sizeof(WaveHdr[i]));55
}56
waveOutClose(hWave);//关闭波形播放设备57
}58
59
if (hThread != NULL)60
CloseHandle(hThread);61
62
delete WaveHdr;63
}64
//---------------------------------------------------------------------------65
66
void __fastcall TPlayer::Initialize(HWAVEOUT WaveHandle)67
{68
if (hWave == NULL && WaveHandle != NULL)69
{70
hWave = WaveHandle;71
hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);72
73
WaveHdr = (PWAVEHDR)calloc(WAVEBUFFERCOUNT, sizeof(WAVEHDR));//分配缓冲块74
75
CurrentBufIndex = 0;76
BufferUseCount = 0;77
78
SampleBuffer = calloc(WAVEBUFFERCOUNT, MAXSAMPLESIZE);//分配波形样本缓冲区大小79
80
for (int i = 0; i < WAVEBUFFERCOUNT; i++)81
{//准备波形播放缓冲82
WaveHdr[i].dwBufferLength = MAXSAMPLESIZE;83
WaveHdr[i].lpData = (char*)SampleBuffer + (i * MAXSAMPLESIZE);84
WaveHdr[i].dwUser = i;85
WaveHdr[i].dwFlags = 0;86
WaveHdr[i].lpNext = NULL;87
WaveHdr[i].reserved = 0;88
89
waveOutPrepareHeader(hWave, WaveHdr + i, sizeof(WaveHdr[i]));90
}91
92
DWORD ThreadID;93
hThread = CreateThread(NULL, 0, PlayThread, this, 0, &ThreadID);//启动播放线程94
}95
}96
//---------------------------------------------------------------------------97
98
void CALLBACK TPlayer::OutputCallback(HWAVEOUT hwo, UINT uMsg, DWORD dwInstance, DWORD dwParam1, DWORD dwParam2)99
{100
TPlayer* Player = (TPlayer*)dwInstance;101
102
switch(uMsg)103
{104
case WOM_OPEN:105
{106
break;107
}108
case WOM_DONE:109
{//一个缓冲块播放完毕110
SetEvent(Player->hEvent);//设置播放完毕事件信号状态111
112
Player->Lock->Enter();113
Player->BufferUseCount--;//缓冲使用块数递减114
Player->Lock->Leave();115
break;116
}117
case WOM_CLOSE:118
{119
break;120
}121
}122
}123
//---------------------------------------------------------------------------124
DWORD WINAPI TPlayer::PlayThread(PVOID Param)125
{126
TPlayer* Player = (TPlayer*)Param;127
Player->RUN = true;128
return Player->PlayerThread();129
}130
//---------------------------------------------------------------------------131
132
DWORD __fastcall TPlayer::PlayerThread()133
{134
while (RUN)135
{136
if (BufferUseCount >= WAVEBUFFERCOUNT)//如果播放缓冲全部用完，则等待任一缓冲播放完毕137
{138
ResetEvent(hEvent);//等待信号前先将事件信号复位，免得发生误判139
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);//等待任一播放缓冲播放完毕140
}141
142
if (CurrentBufIndex >= WAVEBUFFERCOUNT)143
CurrentBufIndex = 0;//循环缓冲索引144
145
int SampleSize = BUFFERLENGTH >= MAXSAMPLESIZE ? MAXSAMPLESIZE : MINSAMPLESIZE;146
147
if (BUFFERLENGTH < SampleSize)148
{//如果缓存中数据不足，则进入下一循环等待缓存149
Sleep(100);150
continue;151
}152
153
Lock->Enter();154
memcpy(WaveHdr[CurrentBufIndex].lpData, WAVEBUFFER, SampleSize); //复制波形缓冲音频数据到播放缓冲155
Lock->Leave();156
157
RemoveLeftData(SampleSize); //将已复制到播放缓冲的数据移走158
159
WaveHdr[CurrentBufIndex].dwBufferLength = SampleSize;160
161
Lock->Enter();162
BufferUseCount++;//缓冲使用块数递增163
Lock->Leave();164
165
waveOutWrite(hWave, WaveHdr + CurrentBufIndex, sizeof(WaveHdr[CurrentBufIndex]));//播放音频166
167
CurrentBufIndex++;//当前缓冲索引递增168
}169
return 0;170
}171
//---------------------------------------------------------------------------172
173
void __fastcall TPlayer::Resume()174
{175
if (hWave != NULL)176
waveOutRestart (hWave);177
}178
//---------------------------------------------------------------------------179
180
void __fastcall TPlayer::Pause()181
{182
if (hWave != NULL)183
waveOutPause(hWave);184
}185
//---------------------------------------------------------------------------186
187
void __fastcall TPlayer::FillData(void* Data, int Length)188
{189
if (Length > 0)190
{191
Lock->Enter();192
193
int NewLength = BUFFERLENGTH + Length;194
void *NewBuf = calloc(1, NewLength);//分配新缓冲195
196
if (BUFFERLENGTH != 0)197
memcpy(NewBuf, WAVEBUFFER, BUFFERLENGTH);//将原数据复制到新区域198
199
memcpy((char*)NewBuf + BUFFERLENGTH, Data, Length);//将新数据复制到新区域200
201
free(WAVEBUFFER);//释放原缓冲202
203
WAVEBUFFER = NewBuf;204
BUFFERLENGTH = NewLength;205
206
Lock->Leave();207
}208
}209
//---------------------------------------------------------------------------210
211
void __fastcall TPlayer::RemoveLeftData(int Length)212
{213
Lock->Enter();214
if (Length > 0 && Length <= BUFFERLENGTH)215
{216
int NewLength = BUFFERLENGTH - Length;217
void *NewBuf = calloc(1, NewLength);//分配新缓冲218
memcpy(NewBuf, (char*)WAVEBUFFER + Length, NewLength);//复制数据219
220
free(WAVEBUFFER);//释放原缓冲221
222
WAVEBUFFER = NewBuf;223
BUFFERLENGTH = NewLength;224
}225
Lock->Leave();226
}227
//---------------------------------------------------------------------------228
void __fastcall TPlayer::ClearBuffer()229
{230
Lock->Enter();231
if (BUFFERLENGTH > 0)232
{233
BUFFERLENGTH = 0;234
free(WAVEBUFFER);235
WAVEBUFFER = NULL;236
}237
Lock->Leave();238
if (hWave != NULL)239
waveOutReset(hWave);240
}源码已经更新，请到此处下载
嘿嘿，第一次写那么长篇大论的东西，如有遗漏或者错误，各位包涵则个：）
参考资料：
http://www.codeproject.com/audio/wavefiles.asp
（他的代码有点BUG，而且结构不是很易懂，所以我作了较大改动）
浙公网安备 33010602011771号