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實時混音的實現(xiàn)
摘要 本文主要討論多路聲音實時混疊的實現(xiàn)方法，以及實現(xiàn)過程中對一些特殊情況的處理。關鍵詞 Wave 混音 混音器?1.引言?
將多個Wave文件或多路Wave數(shù)據(jù)同時在Wave設備上輸出，就可同時聽到多個不同的聲音，達到混音的效果。如果是將多個不同端點的話音數(shù)據(jù)經(jīng)局域網(wǎng)絡傳輸?shù)竭_某一個端點再經(jīng)該端點的Wave設備輸出，就能同時聽到多個人的話音，從而實現(xiàn)局域網(wǎng)絡中多方的話音交談。?
在網(wǎng)絡上實現(xiàn)話音交談，特別強調實時性，要盡量保證話音的平滑、連續(xù)，因此為了保證話音數(shù)據(jù)連續(xù)，減少話音數(shù)據(jù)存儲帶來的延時，在具體實現(xiàn)中，話音的錄制和播放都不采用文件的形式，錄制和播放的話音數(shù)據(jù)都存在緩沖區(qū)中。在Windows系統(tǒng)中，一般情況下，高層Wave接口函數(shù)無法直接播放緩沖區(qū)中的話音數(shù)據(jù)，而必須用底層函數(shù)來實現(xiàn)，常用的是Windows API中的Wave函數(shù)。將Wave數(shù)據(jù)在Wave設備上輸出使用的是WaveOutWrite函數(shù)，但是該函數(shù)不支持多路Wave數(shù)據(jù)的同時播放，為了能達到多路Wave數(shù)據(jù)同時播放的效果，對緩沖區(qū)中多路Wave數(shù)據(jù)進行必要的預處理后，再提交給Wave輸出設備播放。實現(xiàn)原理如圖1所示。?
圖1 多路Wave混音的實現(xiàn)原理
2.實現(xiàn)原理?
實時地混音，就是將多路Wave數(shù)據(jù)進行相互疊加處理到另一個目的緩沖區(qū)，最終將該目的的緩沖區(qū)提交給Wave輸出設備。?
將每一路Wave數(shù)據(jù)作為一個單獨通道，分別從每個通道取一數(shù)據(jù)片段，把取得的幾個數(shù)據(jù)片段相互疊加，然后存進另外一個目的緩沖區(qū)中。為了便于處理，緩沖區(qū)通常采用數(shù)組的形式存放Wave數(shù)據(jù)。
如果話音數(shù)據(jù)，采用采樣頻率1025Hz，8位單聲道的數(shù)據(jù)格式，那么一秒的話音數(shù)據(jù)量為11025個字節(jié)。?
為了達到實時的效果，目的緩沖區(qū)通常都設置比較小，大約可存放1/8秒的話音數(shù)據(jù)量，對于前述的話音格式，目的緩沖區(qū)的大小為11025/8＝1375個字節(jié)。?
下面具體看一下Wave數(shù)據(jù)以數(shù)組形式存放時的混音過程。如圖2所示。
圖2 多路Wave數(shù)據(jù)的疊加過程
假設有4路Wave數(shù)據(jù)，目的緩沖區(qū)的大小為1378，混音子函數(shù)調用為 Mixer(lpDest,rgpCDdata,4,1378)。?
下面給出混音子函數(shù)的實現(xiàn)。其中l(wèi)pDest為目的緩沖區(qū)，rgWaveSrc為多路Wave數(shù)據(jù)源，iNumWaves為Wave數(shù)據(jù)源的通道數(shù)，wLen為目的緩沖區(qū)長度。?
Void mixit(LPSAMPLE lpDest,LPSAMPLE rgWaveSrc［］，intiNumWaves,WORDwLen)?
{?int,,iSum;?
WORD ctr;
ctr=0?
While(wLen)?
{?
iSum=128;/?*靜音時數(shù)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--;?
}?
}
注意一點的是對于單聲道數(shù)據(jù)一個字節(jié)表示一個采樣值，采樣值在0-255之間，各個通道的對應Wave數(shù)據(jù)相加后，就會溢出，還需要將相加結果轉換成0-255之間的數(shù)值。?
將該目的緩沖區(qū)中的Wave數(shù)據(jù)經(jīng)WaveOutWrite函數(shù)輸出，就能同時聽到四個不同的聲音，當Wave輸出設備播放完目的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)便返回，請求用戶提供更多的Wave輸出數(shù)據(jù)，因為Wave輸出設備只能輸出提交給它的Wave數(shù)據(jù)；另外，對Wave數(shù)據(jù)進行混音還需要一定的時間，因此當提交一個目的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)給Wave輸出設備后，就必須馬上混疊另一段Wave數(shù)據(jù)來提交給Wave輸出設備，作為下一個輸出的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，避免聲音輸出的中斷，后一個目的緩沖區(qū)提交后被輸出設備放入輸出隊列中，當?shù)谝粋�目的緩沖區(qū)中輸出完畢后再輸出它的數(shù)據(jù)，當輸出設備在輸出第二個目的緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)時，又能將第三段數(shù)據(jù)混合進第一個目的緩沖區(qū)中，然后重新提交，直到提交完所有的Wave數(shù)據(jù)，那時就將停止輸出。在實際應用中目的緩沖區(qū)的數(shù)要多個，一般為3至4個，圖3給出了混音、提交的完整過程。
3 混音、提交過程
3.特殊情況的處理?
上面討論了混音及播放的一般過程，但在實際應用中，還需要到對一些特殊情況進行處理。
●各通道中待混音的Wave數(shù)據(jù)長度不同。?
...
圖4 各通道中的Wave數(shù)據(jù)長度不同
這種情況是指當前要混音的某一通道中的聲音片段數(shù)據(jù)比Wave混音器所定義的緩沖區(qū)長度要小，這時該路被采樣的聲音沒有足夠的數(shù)據(jù)與Wave混音器中的數(shù)據(jù)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(xiàn)，如果出現(xiàn)，Wave混音器必須確定該Wave通道中所能被采樣的數(shù)據(jù)長度；?
b) 按照該通道所能被采樣的數(shù)據(jù)長度，將該路的數(shù)據(jù)與其它多個通道中的數(shù)據(jù)相混疊存入Wave混音器的目的緩沖區(qū)中；?
c) 停止對該通道Wave數(shù)據(jù)的采樣混疊處理，只采樣混疊其它通道中的Wave數(shù)據(jù)，存入Wave混音器目的緩沖區(qū)的余下部分。?
因為在接下來的采樣混音過程還會出現(xiàn)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(qū)填充完畢或再沒有可填充的數(shù)據(jù)為止。這時將該Wave混音器的目的緩沖區(qū)提交給Wave輸出設備。?
●當播放混音數(shù)據(jù)時又有新的一路Wave數(shù)據(jù)要求混疊并且被播放。?
當前正在播放Wave混音器中一個已經(jīng)混疊的目的緩沖區(qū)中Wave數(shù)據(jù)，這時又有一路聲音要求馬上混疊并且被播放。?
這種情況處理起來比較復雜。多路Wave數(shù)據(jù)經(jīng)過混疊，存儲到目的緩沖區(qū)，該目的緩沖區(qū)中的W
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