麥克風采集與播放（源碼） - zhuweisky－IT工程師數位筆記本

文章出處

　　在網絡聊天系統中，采集麥克風的聲音并將其播放出來，是最基礎的模塊之一。本文我們就介紹如何快速地實現這個基礎模塊。

一. 基礎知識

　　有幾個與聲音采集和播放相關的專業術語必須要先了解一下，否則，后面的介紹將無法展開。語音采集指的是從麥克風采集音頻數據，即聲音樣本轉換成數字信號。其涉及到幾個重要的參數：采樣率、采樣位數、聲道數。

　　簡單的來說：

采樣率：即采樣頻率，就是在1秒內進行采集動作的次數。

采樣位數：又叫采樣深度，就是每次采集動作得到的數據長度，即使用多少個bit來記錄一個樣本。

聲道數：一般是單聲道或雙聲道（立體聲）。普通的麥克風采集幾乎都是單聲道的。

　　這樣，1秒鐘采集得到的聲音數據的大小為（單位byte）：（采樣頻率×采樣位數×聲道數×時間）/8。

　　音頻幀：通常一個音頻幀的時長為10ms，即每10ms的數據構成一個音頻幀。假設：采樣率16k、采樣位數16bit、聲道數1，那么一個10ms的音頻幀的大小為：（16000*16*1*0.01）/8 = 320 字節。計算式中的0.01為秒，即10ms

二. 如何采集、播放？

　　如果直接基于底層的DirectX來進行麥克風的采集與播放，那將是十分繁瑣的。好在我們有現成的組件來完成這個工作，MCapture用于采集硬件設備（如麥克風、攝像頭、聲卡、屏幕等），MPlayer用于播放采集到的數據。

1.采集麥克風

　　MCapture提供了IMicrophoneCapturer，用于采集麥克風輸入的聲音。其每隔20ms觸發一次AudioCaptured事件，通過事件的參數byte[]暴露這20ms采集得到的數據。

　　IMicrophoneCapturer 相關采集參數的值是這樣的：

采樣頻率：16000，采樣位數：16bit，聲道數：1。

所以，按照上面的公式進行計算，我們可以得到AudioCaptured事件的參數byte[]的長度為640。

2. 播放聲音數據

　　MPlayer提供了IAudioPlayer，用于播放聲音數據。在創建IAudioPlayer實例時，要正確的設置采樣頻率、采樣位數、聲道數這些參數的值，如果它們與即將要播放的聲音數據的特征不一致，播放將出現錯誤。

　　我們在拿到MCapture采集的聲音數據后，將其提交給IAudioPlayer的Play方法進行播放即可。

三.Demo實現

　　在有了前面的介紹作為基礎后，接下來實現麥克風的采集和播放就相當簡單了。在接下來的demo中，不僅演示了播放從麥克風采集到的聲音，而且多加了一個功能，就是直接播放wav聲音文件，這些實現都是相當簡單的。　　

    public partial class Form1 : Form
    {
        private IAudioPlayer audioPlayer;
        private IMicrophoneCapturer microphoneCapturer;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void button_mic_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                this.microphoneCapturer = CapturerFactory.CreateMicrophoneCapturer(int.Parse(this.textBox_mic.Text));
                this.microphoneCapturer.AudioCaptured += new ESBasic.CbGeneric<byte[]>(microphoneCapturer_AudioCaptured);
                this.audioPlayer = PlayerFactory.CreateAudioPlayer(int.Parse(this.textBox_speaker.Text), 16000, 1, 16, 2);
                this.microphoneCapturer.Start();

                this.label_msg.Text = "正在采集麥克風，并播放 . . .";
                this.label_msg.Visible = true;
                this.button_wav.Enabled = false;
                this.button_mic.Enabled = false;
                this.button_stop.Enabled = true;
            }
            catch (Exception ee)
            {
                MessageBox.Show(ee.Message);
            }
        }

        void microphoneCapturer_AudioCaptured(byte[] audioData)
        {
            if (this.audioPlayer != null)
            {
                this.audioPlayer.Play(audioData);
            }
        }

        private void button_wav_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                string path = ESBasic.Helpers.FileHelper.GetFileToOpen2("請選擇要播放的wav文件", AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, ".wav");
                if (path == null)
                {
                    return;
                }

                AudioInformation info = PlayerFactory.ParseWaveFile(path);
                if (info.FormatTag != (int)WaveFormats.Pcm)
                {
                    MessageBox.Show("僅僅支持PCM編碼方式的語音數據！");
                    return;
                }

                int secs = info.GetTimeInMsecs() / 1000; //聲音數據的播放時長
                this.audioPlayer = PlayerFactory.CreateAudioPlayer(int.Parse(this.textBox_speaker.Text), info.SampleRate, info.ChannelCount, info.BitsNumber, secs + 1);

                this.audioPlayer.Play(info.AudioData);

                this.label_msg.Text = "正在播放wav文件 . . .";
                this.label_msg.Visible = true;
                this.button_wav.Enabled = false;
                this.button_mic.Enabled = false;
                this.button_stop.Enabled = true;
            }
            catch (Exception ee)
            {
                MessageBox.Show(ee.Message);
            }
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if (this.microphoneCapturer != null)
            {
                this.microphoneCapturer.Stop();
                this.microphoneCapturer.Dispose();
                this.microphoneCapturer = null;
            }

            if (this.audioPlayer != null)
            {
                this.audioPlayer.Dispose();
                this.audioPlayer = null;
            }
        }

        private void button_stop_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (this.audioPlayer == null)
            {
                return;
            }

            if (this.microphoneCapturer != null)
            {
                this.microphoneCapturer.Stop();
                this.microphoneCapturer.Dispose();
                this.microphoneCapturer = null;
            }

            this.audioPlayer.Clear();
            this.audioPlayer.Dispose();
            this.audioPlayer = null;

            this.label_msg.Visible = false;
            this.button_wav.Enabled = true;
            this.button_mic.Enabled = true;
            this.button_stop.Enabled = false;
        }        
    }