實(shí)時(shí)混音的實(shí)現

摘要 本文主要討論多路聲音實(shí)時(shí)混疊的實(shí)現方法，以及實(shí)現過(guò)程中對一些特殊情況的處理。關(guān)鍵詞 Wave 混音 混音器?

1.引言?

　　將多個(gè)Wave文件或多路Wave數據同時(shí)在Wave設備上輸出，就可同時(shí)聽(tīng)到多個(gè)不同的聲音，達到混音的效果。如果是將多個(gè)不同端點(diǎn)的話(huà)音數據經(jīng)局域網(wǎng)絡(luò )傳輸到達某一個(gè)端點(diǎn)再經(jīng)該端點(diǎn)的Wave設備輸出，就能同時(shí)聽(tīng)到多個(gè)人的話(huà)音，從而實(shí)現局域網(wǎng)絡(luò )中多方的話(huà)音交談。?

　　在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現話(huà)音交談，特別強調實(shí)時(shí)性，要盡量保證話(huà)音的平滑、連續，因此為了保證話(huà)音數據連續，減少話(huà)音數據存儲帶來(lái)的延時(shí)，在具體實(shí)現中，話(huà)音的錄制和播放都不采用文件的形式，錄制和播放的話(huà)音數據都存在緩沖區中。在Windows系統中，一般情況下，高層Wave接口函數無(wú)法直接播放緩沖區中的話(huà)音數據，而必須用底層函數來(lái)實(shí)現，常用的是Windows API中的Wave函數。將Wave數據在Wave設備上輸出使用的是WaveOutWrite函數，但是該函數不支持多路Wave數據的同時(shí)播放，為了能達到多路Wave數據同時(shí)播放的效果，對緩沖區中多路Wave數據進(jìn)行必要的預處理后，再提交給Wave輸出設備播放。實(shí)現原理如圖1所示。?

圖1 多路Wave混音的實(shí)現原理

2.實(shí)現原理?

　　實(shí)時(shí)地混音，就是將多路Wave數據進(jìn)行相互疊加處理到另一個(gè)目的緩沖區，最終將該目的的緩沖區提交給Wave輸出設備。?

將每一路Wave數據作為一個(gè)單獨通道，分別從每個(gè)通道取一數據片段，把取得的幾個(gè)數據片段相互疊加，然后存進(jìn)另外一個(gè)目的緩沖區中。為了便于處理，緩沖區通常采用數組的形式存放Wave數據。

如果話(huà)音數據，采用采樣頻率1025Hz，8位單聲道的數據格式，那么一秒的話(huà)音數據量為11025個(gè)字節。?

為了達到實(shí)時(shí)的效果，目的緩沖區通常都設置比較小，大約可存放1/8秒的話(huà)音數據量，對于前述的話(huà)音格式，目的緩沖區的大小為11025/8＝1375個(gè)字節。?

下面具體看一下Wave數據以數組形式存放時(shí)的混音過(guò)程。如圖2所示。

圖2 多路Wave數據的疊加過(guò)程

假設有4路Wave數據，目的緩沖區的大小為1378，混音子函數調用為 Mixer(lpDest,rgpCDdata,4,1378)。?

下面給出混音子函數的實(shí)現。其中lpDest為目的緩沖區，rgWaveSrc為多路Wave數據源，iNumWaves為Wave數據源的通道數，wLen為目的緩沖區長(cháng)度。?

Void mixit(LPSAMPLE lpDest,LPSAMPLE rgWaveSrc［］，intiNumWaves,WORDwLen)?

{?int,,iSum;?

WORD ctr;

ctr=0?

While(wLen)?

{?

iSum=128;/?*靜音時(shí)數值為128?*/?

for(I=0;I＜iNumWaves;I )?

iSum=iSum *(rgWaveSrc［］ ctr)-128;?

PEG(int)0,iSum,(int)225);/*對轉換結果處理?*/?

*lpDest =iSum;?

ctr ;?

wLen--;?

}?

}

注意一點(diǎn)的是對于單聲道數據一個(gè)字節表示一個(gè)采樣值，采樣值在0-255之間，各個(gè)通道的對應Wave數據相加后，就會(huì )溢出，還需要將相加結果轉換成0-255之間的數值。?

　　將該目的緩沖區中的Wave數據經(jīng)WaveOutWrite函數輸出，就能同時(shí)聽(tīng)到四個(gè)不同的聲音，當Wave輸出設備播放完目的緩沖區中的數據便返回，請求用戶(hù)提供更多的Wave輸出數據，因為Wave輸出設備只能輸出提交給它的Wave數據；另外，對Wave數據進(jìn)行混音還需要一定的時(shí)間，因此當提交一個(gè)目的緩沖區中的數據給Wave輸出設備后，就必須馬上混疊另一段Wave數據來(lái)提交給Wave輸出設備，作為下一個(gè)輸出的數據緩沖區，避免聲音輸出的中斷，后一個(gè)目的緩沖區提交后被輸出設備放入輸出隊列中，當第一個(gè)目的緩沖區中輸出完畢后再輸出它的數據，當輸出設備在輸出第二個(gè)目的緩沖區的數據時(shí)，又能將第三段數據混合進(jìn)第一個(gè)目的緩沖區中，然后重新提交，直到提交完所有的Wave數據，那時(shí)就將停止輸出。在實(shí)際應用中目的緩沖區的數要多個(gè)，一般為3至4個(gè)，圖3給出了混音、提交的完整過(guò)程。

3 混音、提交過(guò)程

3.特殊情況的處理?

上面討論了混音及播放的一般過(guò)程，但在實(shí)際應用中，還需要到對一些特殊情況進(jìn)行處理。

●各通道中待混音的Wave數據長(cháng)度不同。?

...

圖4 各通道中的Wave數據長(cháng)度不同

這種情況是指當前要混音的某一通道中的聲音片段數據比Wave混音器所定義的緩沖區長(cháng)度要小，這時(shí)該路被采樣的聲音沒(méi)有足夠的數據與Wave混音器中的數據相混疊。?

對于這種情況，采用以下的方法可以有效地解決，主要包括三步：?

a) Wave混音器在混音前首先判斷是否有這種情況出現，如果出現，Wave混音器必須確定該Wave通道中所能被采樣的數據長(cháng)度；?

b) 按照該通道所能被采樣的數據長(cháng)度，將該路的數據與其它多個(gè)通道中的數據相混疊存入Wave混音器的目的緩沖區中；?

c) 停止對該通道Wave數據的采樣混疊處理，只采樣混疊其它通道中的Wave數據，存入Wave混音器目的緩沖區的余下部分。?

因為在接下來(lái)的采樣混音過(guò)程還會(huì )出現相同的情況，所以必須重復上述a-c的步驟，直到Wave混音器的緩沖區填充完畢或再沒(méi)有可填充的數據為止。這時(shí)將該Wave混音器的目的緩沖區提交給Wave輸出設備。?

●當播放混音數據時(shí)又有新的一路Wave數據要求混疊并且被播放。?

當前正在播放Wave混音器中一個(gè)已經(jīng)混疊的目的緩沖區中Wave數據，這時(shí)又有一路聲音要求馬上混疊并且被播放。?

這種情況處理起來(lái)比較復雜。多路Wave數據經(jīng)過(guò)混疊，存儲到目的緩沖區，該目的緩沖區中的W

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