如何在 C++ 中创建/播放音频？

Question

我对 C++ 很陌生，但对 Python 有一些经验。 我想制作一个根据不同条件播放特定频率的程序，但我很快意识到我什至无法弄清楚如何播放音频文件。 从我发现寻找解决方案的情况来看，这在 Mac 上似乎几乎是不可能的，而且我尝试复制到 Xcode 的所有内容最终都出现了一堆错误。 我应该从哪里开始？

Answer 1

我曾经为此使用过SFML 。 虽然我是在 Linux 上完成的，但我发现它也适用于 mac。 您可以通过这里的教程 go 。

Answer 2

这里的问题是 C++只是一种编程语言。 python 也可以这样说，尽管 Python 生活在不同的模块生态系统中，并且 package 管理作为语言的一部分被混淆（正确或错误地）

C++ 没有相同的历史和相同的生态系统，这是您在学习它时将要进行的战斗的一部分。 你没有pip ，你有一系列模糊的框架、头文件和库（一些标准，一些需要安装），所有这些都需要链接、路径编辑或编译。 如果您尝试像新手 Python 程序员一样接近它，那么这是一个不友好的生态系统。 如果您不可知论地处理它，它同时非常强大且异常乏味，这种组合往往会导致开发人员两极分化。

这意味着像Use SFML、SDL、NSOUND、OpenAL、CoreAudio、AVFoundation、JUCE 这样的简单库。 &c ...在技术上都是“正确的”，但在很大程度上掩盖了大部分设置、命名法和工作流程，这些只是pip install 。

撇开教皇不谈，如果你想简单地

• 创建一个浮点值数组
• 代表正弦音的样本
• 然后播放这些样本
• 在 macOS 上

那么你可能是最好的

• 创建你的数组
• 写一个.wav
• 用afplay打开.wav

这是最开放、最通用、面向 DSP 的、从 RAM 播放的解决方案吗？ 不，当然不是，但这是您在这里提出的问题的解决方案。 替代和正确答案是每个主要媒体库、跨平台和特定于 macOS 的详尽列表，它们的设置、怪癖和最小工作示例，这将导致答案如此迟钝，我希望你能理解为什么它不是最好在 Stack Overflow 上解决。

一个简单的 CLI 应用程序

你可以在 SO 上找到它的所有组成部分，但我已经统计了很多如何在 C++ 问题中播放声音，这让我意识到它们不会消失。

Xcode 的设置是创建一个命令行工具项目（Visual Studio 的控制台应用程序）。

这是一个 header，它将把所有东西都包装成一个playSound function

音频.h

#pragma once

//------------------------------------------------------------------------------
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cstddef>
#include <cstdlib>
#if defined _WIN32 || defined _WIN64
#pragma comment(lib, "Winmm")
#include <windows.h>
#endif
//------------------------------------------------------------------------------

/// <#Description#>
struct WaveHeader
{
    /** waveFormatHeader: The first 4 bytes of a wav file should be the characters "RIFF" */
    char chunkID[4] = { 'R', 'I', 'F', 'F' };
    /** waveFormatHeader: This is the size of the entire file in bytes minus 8 bytes */
    uint32_t chunkSize;
    /** waveFormatHeader" The should be characters "WAVE" */
    char format[4] = { 'W', 'A', 'V', 'E' };
    /** waveFormatHeader" This should be the letters "fmt ", note the space character */
    char subChunk1ID[4] = { 'f', 'm', 't', ' ' };
    /** waveFormatHeader: For PCM == 16, since audioFormat == uint16_t */
    uint32_t subChunk1Size = 16;
    /** waveFormatHeader: For PCM this is 1, other values indicate compression */
    uint16_t audioFormat = 1;
    /** waveFormatHeader: Mono = 1, Stereo = 2, etc. */
    uint16_t numChannels = 1;
    /** waveFormatHeader: Sample Rate of file */
    uint32_t sampleRate = 44100;
    /** waveFormatHeader: SampleRate * NumChannels * BitsPerSample/8 */
    uint32_t byteRate = 44100 * 2;
    /** waveFormatHeader: The number of bytes for one sample including all channels */
    uint16_t blockAlign = 2;
    /** waveFormatHeader: 8 bits = 8, 16 bits = 16 */
    uint16_t bitsPerSample = 16;
    /** waveFormatHeader: Contains the letters "data" */
    char subChunk2ID[4] = { 'd', 'a', 't', 'a' };
    /** waveFormatHeader: == NumberOfFrames * NumChannels * BitsPerSample/8
     This is the number of bytes in the data.
     */
    uint32_t subChunk2Size;
    
    WaveHeader(uint32_t samplingFrequency = 44100, uint16_t bitDepth = 16, uint16_t numberOfChannels = 1)
    {
        numChannels = numberOfChannels;
        sampleRate = samplingFrequency;
        bitsPerSample = bitDepth;
        
        byteRate = sampleRate * numChannels * bitsPerSample / 8;
        blockAlign = numChannels * bitsPerSample / 8;
    };
    
    /// sets the fields that refer to how large the wave file is
    /// @warning This MUST be set before writing a file, or the file will be unplayable.
    /// @param numberOfFrames total number of audio frames. i.e. total number of samples / number of channels
    void setFileSize(uint32_t numberOfFrames)
    {
        subChunk2Size = numberOfFrames * numChannels * bitsPerSample / 8;
        chunkSize = 36 + subChunk2Size;
    }
    
};

/// write an array of float data to a 16-bit, 44100 Hz Mono wav file in the same directory as the program and then play it
/// @param audio audio samples, assumed to be 44100 Hz sampling rate
/// @param numberOfSamples total number of samples in audio
/// @param filename filename, should end in .wav and will be written to your Desktop
void playSound(float* audio,
               uint32_t numberOfSamples,
               const char* filename)
{
    std::ofstream fs;
    std::string filepath {filename};
    
    if (filepath.substr(filepath.size() - 4, 4) != std::string(".wav"))
        filepath += std::string(".wav");
    
    fs.open(filepath, std::fstream::out | std::ios::binary);
    
    WaveHeader* header = new WaveHeader{};
    header->setFileSize(numberOfSamples);
    
    fs.write((char*)header, sizeof(WaveHeader));
    
    int16_t* audioData = new int16_t[numberOfSamples];
    constexpr float max16BitValue = 32768.0f;
    
    for (int i = 0; i < numberOfSamples; ++i)
    {
        int pcm = int(audio[i] * (max16BitValue));
        
        if (pcm >= max16BitValue)
            pcm = max16BitValue - 1;
        else if (pcm < -max16BitValue)
            pcm = -max16BitValue;
        
        audioData[i] = int16_t(pcm);
    }
    
    
    fs.write((char*)audioData, header->subChunk2Size);
    
    fs.close();
    std::cout << filename << " written to:\n" << filepath << std::endl;
    
    
#if defined _WIN32 || defined _WIN64
    // don't forget to add Add 'Winmm.lib' in Properties > Linker > Input > Additional Dependencies
    PlaySound(std::wstring(filepath.begin(), filepath.end()).c_str(), NULL, SND_FILENAME);
#else
    std::system((std::string("afplay ") + filepath).c_str());
#endif
    
}

主文件

您的main function 可能类似于：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include "audio.h"

int main(int argc, const char * argv[])
{
    const int numSamples = 44100;
    float sampleRate = 44100.0f;
    float* sineWave = new float[numSamples];
    float frequency = 440.0f;
    
    float radsPerSamp = 2.0f * 3.1415926536f * frequency / sampleRate;
    
    for (unsigned long i = 0; i < numSamples; i++)
    {
        sineWave[i] = std::sin (radsPerSamp * (float) i);
    }
    
    playSound(sineWave, numSamples, "test.wav");
        
    return 0;
}