C++音频处理库|极客教程

C++音频处理库

1. 引言

音频处理是一项重要且广泛应用的技术。在许多领域，例如语音识别、音乐制作和通信系统中，音频处理都发挥着重要作用。而在C++开发中，选择一个高效且易于使用的音频处理库是至关重要的。本文将向您介绍几个常用的C++音频处理库，让您能够选择适合您项目需求的库。

2. PortAudio

2.1 简介

PortAudio是一个跨平台的音频I/O库，它提供了一个简单的API，可以在多种操作系统上实现音频输入和输出。它支持实时音频流传输，并可与其他音频处理库集成。PortAudio以其易用性和灵活性而闻名。

2.2 特性

跨平台支持，可在Windows、Mac OS和Linux等多个操作系统上运行。
支持实时音频流传输，可实现录音、播放和处理等功能。
支持多种音频输入和输出设备，包括麦克风、扬声器、音频接口等。
提供了简单易用的API，使用户能够方便地进行音频处理和集成。

2.3 示例代码

以下是一个简单的使用PortAudio录制并播放音频的示例代码：

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

// 定义全局变量
PaStream* stream;
float buffer[1024];

// 回调函数，用于处理录音和播放
int recordCallback(const void* inputBuffer, void* outputBuffer, unsigned long framesPerBuffer,
                   const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo, PaStreamCallbackFlags statusFlags,
                   void* userData) {
    const float* inputData = static_cast<const float*>(inputBuffer);
    float* outputData = static_cast<float*>(outputBuffer);

    // 复制输入数据到输出数据，实现录音和播放
    for (int i = 0; i < framesPerBuffer; i++) {
        *outputData++ = *inputData++;
    }

    return paContinue;
}

int main() {
    // 初始化PortAudio
    Pa_Initialize();

    // 打开音频流
    Pa_OpenDefaultStream(&stream, 1, 1, paFloat32, 44100, 1024, recordCallback, nullptr);

    // 启动音频流
    Pa_StartStream(stream);

    std::cout << "Recording audio..." << std::endl;
    getchar();

    // 停止音频流
    Pa_StopStream(stream);

    // 关闭音频流
    Pa_CloseStream(stream);

    // 终止PortAudio
    Pa_Terminate();

    std::cout << "Playback audio." << std::endl;
    getchar();

    return 0;
}

2.4 运行结果

示例代码将录制的音频实时复制到播放缓冲区中，以达到录音和播放的效果。您可以按Enter键以开始和停止录音，并按Enter键以开始和停止播放。

3. RtAudio

3.1 简介

RtAudio是一个高性能的音频I/O库，可用于音频流的录制和播放。它支持多个平台和API，并提供了可扩展的功能，如多通道音频处理和音频设备信息查询。

3.2 特性

支持多个平台和API，包括Windows、Mac OS和Linux等。
提供了简单易用的API，使用户能够方便地进行音频处理和集成。
支持多种音频输入和输出设备，包括麦克风、扬声器、音频接口等。
支持实时音频流传输，可实现录音、播放和处理等功能。

3.3 示例代码

以下是一个使用RtAudio录制并播放音频的简单示例代码：

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

// 定义全局变量
RtAudio audio;
float buffer[1024];

// 回调函数，用于处理录音和播放
int recordCallback(void* outputBuffer, void* inputBuffer, unsigned int nFrames,
                   double streamTime, RtAudioStreamStatus status, void* userData) {
    float* inputData = static_cast<float*>(inputBuffer);

    // 复制输入数据到输出缓冲区，实现录音和播放
    memcpy(outputBuffer, inputBuffer, sizeof(float) * nFrames);

    return 0;
}

int main() {
    // 获取音频设备数量
    unsigned int deviceCount = audio.getDeviceCount();

    if (deviceCount <= 0) {
        std::cout << "No audio devices found." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 设置音频参数
    RtAudio::StreamParameters parameters;
    parameters.deviceId = audio.getDefaultInputDevice();
    parameters.nChannels = 1;
    unsigned int sampleRate = 44100;
    unsigned int bufferFrames = 1024;

    // 打开音频流
    audio.openStream(NULL, &parameters, RTAUDIO_FLOAT32, sampleRate, &bufferFrames,
                     &recordCallback, nullptr);

    // 启动音频流
    audio.startStream();

    std::cout << "Recording audio..." << std::endl;
    getchar();

    // 停止音频流
    audio.stopStream();

    // 关闭音频流
    audio.closeStream();

    std::cout << "Playback audio." << std::endl;
    getchar();

    return 0;
}

3.4 运行结果

示例代码与PortAudio类似，通过复制输入数据到输出缓冲区实现了录音和播放的效果。

4. JUCE

4.1 简介

JUCE是一个全面的音频处理框架，用于开发音频应用程序和插件。它提供了丰富的音频处理库和GUI工具包，并支持大多数平台和操作系统。JUCE以其高效和灵活的特性而受到音乐制作和音频开发社区的欢迎。

4.2 特性

支持多个平台和操作系统，包括Windows、Mac OS、iOS和Android等。
提供了强大的音频处理库，如滤波器、混响器和压缩器等。
集成了GUI工具包，可以方便地创建音频应用程序的用户界面。
支持音频文件的读写和格式转换。

4.3 示例代码

以下是一个使用JUCE录制并播放音频的简单示例代码：

#include <iostream>
#include "juce_audio_devices/juce_audio_devices.h"
#include "juce_audio_formats/juce_audio_formats.h"

// 定义全局变量
juce::AudioIODevice* audioDevice;
juce::AudioIODeviceCallback* audioCallback;

// 回调函数，用于处理录音和播放
class AudioCallback : public juce::AudioIODeviceCallback {
public:
    void audioDeviceIOCallback(const float **inputChannelData, int numInputChannels,
                               float **outputChannelData, int numOutputChannels,
                               int numSamples) override {
        // 复制输入数据到输出缓冲区，实现录音和播放
        for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
            for (int j = 0; j < numInputChannels; j++) {
                if (numOutputChannels > j) {
                    outputChannelData[j][i] = inputChannelData[j][i];
                }
            }
        }
    }

    void audioDeviceAboutToStart(juce::AudioIODevice *device) override {

    }

    void audioDeviceStopped() override {

    }
};

int main() {
    // 初始化JUCE
    juce::InitialisationOptions options;
    options.useHighResolutionTimer = true;
    juce::JUCEApplicationBase::createInstance = [] { return new juce::JUCEApplicationBase(); };
    juce::JUCEApplicationBase::initialiseApp(options);

    // 获取音频设备
    juce::AudioDeviceManager deviceManager;
    audioDevice = deviceManager.getCurrentAudioDevice();

    if (audioDevice == nullptr) {
        std::cout << "No audio devices found." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 设置音频参数
    juce::AudioDeviceManager::AudioDeviceSetup setup;
    setup.inputChannels.setRange(0, audioDevice->getInputChannelNames().size(), true);
    setup.outputChannels.setRange(0, audioDevice->getOutputChannelNames().size(), true);
    setup.sampleRate = audioDevice->getCurrentSampleRate();

    // 设置回调函数
    AudioCallback callback;
    audioCallback = &callback;

    // 启动音频设备
    audioDevice->open(callback, setup, audioDevice->getCurrentBufferSizeSamples());
    audioDevice->start(callback);

    std::cout << "Recording audio..." << std::endl;
    getchar();

    // 停止音频设备
    audioDevice->stop();
    audioDevice->close();

    std::cout << "Playback audio." << std::endl;
    getchar();

    // 终止JUCE
    juce::JUCEApplicationBase::quitApp();

    return 0;
}