如何使用ffplay和SDL播放PCM音频

概述

在音频编程中，使用ffplay和SDL是实现音频播放的常用方法。以下将详细介绍如何通过这些工具和库来播放PCM音频文件。

ffplay的基本使用

PCM文件播放参数

采样率（ar）：音频的时间分辨率，常见值如44100Hz。

声道数（ac）：音频信号的数量，常见为2（立体声）。

采样格式（f）：定义了音频数据的存储方式。常见格式包括：
- s16le：PCM signed 16-bit little-endian。
- 其他格式可以通过查看ffmpeg的文档或使用命令获取。

示例命令

ffplay -ar 44100 -ac 2 -f s16le out.pcm

SDL音频播放库简介

SDL（Simple DirectMedia Layer）是一款跨平台的多媒体开发库，广泛应用于游戏开发和音视频播放。其音频功能可以帮助开发者高效管理和播放音频内容。

SDL的优势

跨平台支持：支持Windows、Mac OS X、Linux等多种操作系统。

多媒体功能：包括音频、图形、输入设备（如键盘、鼠标）的支持。

稳定性：SDL拥有活跃的社区和丰富的文档资源。

安装SDL和FFmpeg

Windows安装

通过MinGW编译器安装SDL和FFmpeg。

解压后的目录结构类似于FFmpeg的安装目录，不会重复说明每个文件夹的作用。

Mac安装

使用Homebrew安装：
```
brew install sdl2
```

安装目录位于 /usr/local/Cellar/sdl2。

一个简单的HelloWorld示例

#include 
   
    
#include 
    
     
int main(int argc, char *argv) {
    if (SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO) != 0) {
        printf("SDL_Init Error: %s\n", SDL_GetError());
        return -1;
    }
    // 初始化音频设备
    SDL_AudioSpec spec;
    spec.freq = 44100;  // 采样率
    spec.format = AUDIO_S16LSB;  // 采样格式
    spec.channels = 2;  // 声道数
    spec.samples = 1024;  // 音频缓冲区大小
    spec.callback = pull_audio_data;
    spec.userdata = &buffer;
    if (SDL_OpenAudio(&spec, NULL) != 0) {
        printf("SDL_OpenAudio Error: %s\n", SDL_GetError());
        SDL_Quit();
        return -1;
    }
    // 打开文件
    FILE *file = fopen("in.pcm", "rb");
    if (!file) {
        printf("无法打开文件: %s\n", "in.pcm");
        SDL_CloseAudio();
        SDL_Quit();
        return -1;
    }
    // 开始播放
    SDL_PauseAudio(0);
    // 读取并播放PCM数据
    while (!isInterruptionRequested()) {
        if (buffer.len > 0) continue;
        buffer.len = fread((char *)data, BUFFER_SIZE, file);
        if (buffer.len <= 0) {
            // 计算延迟并等待
            int samples = buffer.pullLen / BYTES_PER_SAMPLE;
            int ms = samples * 1000 / 44100;
            SDL_Delay(ms);
            break;
        }
        buffer.data = data;
    }
    // 释放资源
    fclose(file);
    SDL_CloseAudio();
    SDL_Quit();
    return 0;
}

PCM播放实现详解

初始化音频系统

// 初始化Audio子系统
if (SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO)) {
    qDebug() << "SDL_Init Error" << SDL_GetError();
    return;
}

打开音频设备

// 音频参数定义
#define SAMPLE_RATE 44100
#define SAMPLE_FORMAT AUDIO_S16LSB
#define SAMPLE_SIZE (AUDIO_S16LSB & 0xff) ? 1 : 2  // 根据采样格式确定样本大小
#define CHANNELS 2
#define SAMPLES 1024
typedef struct {
    int len;    // 已处理的数据长度
    int pullLen; // 从文件中读取的数据长度
    Uint8 *data; // 存储音频数据的缓冲区
} AudioBuffer;
// 初始化SDL_AudioSpec
SDL_AudioSpec spec;
spec.freq = SAMPLE_RATE;  // 采样率
spec.format = SAMPLE_FORMAT;  // 采样格式
spec.channels = CHANNELS;  // 声道数
spec.samples = SAMPLES;  // 缓冲区样本数量
// 回调函数定义
void pull_audio_data(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {
    AudioBuffer *buffer = (AudioBuffer *)userdata;
    if (buffer->len == 0) return;
    // 确保读取的数据不超过缓冲区长度
    buffer->pullLen = (len > buffer->len) ? buffer->len : len;
    // 将音频数据混合到缓冲区
    SDL_MixAudio(stream, buffer->data, buffer->pullLen, SDL_MIX_MAXVOLUME);
    // 更新缓冲区指针
    buffer->data += buffer->pullLen;
    buffer->len -= buffer->pullLen;
}

打开文件并开始播放

// 定义文件路径
#define FILENAME "in.pcm"
// 创建QFile对象并打开文件
QFile file(FILENAME);
if (!file.open(QFile::ReadOnly)) {
    qDebug() << "文件打开失败" << FILENAME;
    // 关闭音频设备
    SDL_CloseAudio();
    // 退出SDL系统
    SDL_Quit();
    return;
}

开始播放音频

// 开始播放
SDL_PauseAudio(0);
// 读取音频数据
Uint8 data[BUFFER_LEN];
while (!isInterruptionRequested()) {
    if (buffer.len > 0) continue;
    buffer.len = file.read((char *)data, BUFFER_SIZE);
    if (buffer.len <= 0) {
        // 计算剩余样本的时间延迟
        int samples = buffer.pullLen / BYTES_PER_SAMPLE;
        int ms = samples * 1000 / SAMPLE_RATE;
        SDL_Delay(ms);
        break;
    }
    buffer.data = data;
}

回调函数处理

// 回调函数填充音频数据
void pull_audio_data(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {
    AudioBuffer *buffer = (AudioBuffer *)userdata;
    if (buffer->len == 0) return;
    // 确保读取的数据不超过缓冲区长度
    buffer->pullLen = (len > buffer->len) ? buffer->len : len;
    // 将音频数据混合到缓冲区
    SDL_MixAudio(stream, buffer->data, buffer->pullLen, SDL_MIX_MAXVOLUME);
    // 更新缓冲区指针
    buffer->data += buffer->pullLen;
    buffer->len -= buffer->pullLen;
}

释放资源

// 关闭文件
file.close();
// 关闭音频设备
SDL_CloseAudio();
// 退出SDL系统
SDL_Quit();

总结

通过以上步骤，我们成功实现了使用ffplay和SDL来播放PCM音频文件。这个过程涵盖了从初始化音频系统到实际播放的各个环节，确保了音频数据能够正确读取和播放。这是一个基础但重要的技能，对于后续的多媒体开发工作至关重要。

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