Qt - 如何同时录制和播放声音

Question

我在Qt论坛上发布了这个问题，但没有得到答案。所以我在这里发帖。

我想知道在Qt中是否有任何方法可以同时录制和播放声音。我想从麦克风录制声音，同时在扬声器/耳机中播放声音。

在Qt中有没有这样的方法？还是我需要使用其他库？

如果解决方案是跨平台的（我需要覆盖Windows、Linux和Mac），那将是很棒的。如果不可能，那么Linux的解决方案也可以。

顺便说一下，我正在使用Qt 4.7。

编辑

我的最新实现在这里给出here。我创建了一个QIODevice的子类，并重新实现了它的writeData和readData方法，以便可以使用循环缓冲区进行读写操作。我按照this suggestion的建议来完成这个任务。这段代码也无法正常工作，因为QAudioOutput实例会遇到Underrun Error，根据this documentation的解释，这意味着：

音频数据没有以足够快的速度提供给音频设备

我已经应用了一个hack来暂时解决这个问题。在outputStateChanged方法中，我检查输出状态是否已更改为IDLE，如果是，我将再次调用start()方法，指定公共缓冲区。我不想将其作为永久解决方案，因为它感觉非常hacky，而且我没有正确地调查错误的原因。

我应该怎么做来解决这个问题？

我也尝试使用Phonon来解决这个问题，但失败了，因为我对这个模块的知识不足。

- MD Sayem Ahmed

---

@BrianRoach：我还没有尝试过任何东西，因为我找不到开始的方法。我知道可以使用QAudioInput进行声音输入，使用QAudioOutput播放声音，但这两个都是在文件上工作，即QAudioInput将输入存储在文件中，然后QAudioOutput从该文件播放声音。这种方法肯定在全双工场景下行不通，对吧？我找到了一些以前的答案，但它们都很旧，并且建议使用其他库，如openAL、portAudio等。我想知道是否有使用Qt库的解决方案。 - MD Sayem Ahmed

Answer 1

我对Qt不是很熟悉，但我很擅长处理媒体，如果我的回答不够具体，而是从更一般的角度来解决您的问题，请原谅。

我查看了您的代码，我认为总的来说，您的想法应该可行。但我发现了一些问题：

• writeData方法似乎没有准备好处理缓冲区满的情况。当循环缓冲区填满时，它将仅覆盖旧数据，并错误地继续增加currentBufferLength变量。我认为这里正确的做法是更新readPosition以跳过丢失的数据，并防止currentBufferLength超过缓冲区大小。

• 您同时启动了写入器和读取器。相反，您应该启动写入器并启动循环缓冲区，然后再启动读取器。请记住，您永远无法零延迟录制和播放。至少您的延迟将是单个缓冲区写入的大小，但实际上您可能需要写入器提前几个缓冲区以避免出现问题。

• 您应该单独调试读取器和写入器。仅设置写入器并验证循环缓冲区是否以固定间隔写入数据（首先按照我上面的建议修复溢出条件）。要调试，请将缓冲区转储到文件中，然后在音频播放器（例如Audacity）中检查该文件，或者您可以使用printf调试来确保您不断获取数据。然后以类似的方式处理只有读取器的情况。

• 最后一点想法。调用readData和writeData方法的代码可能在其他线程上运行，很可能是两个不同的线程，一个用于读取器，另一个用于写入器。如果我的猜测正确，则您的循环结构存在大问题。如果没有保护确定读取和写入位置和大小的变量的访问权限，那么您将会遇到竞争条件。

祝好运。

- Miguel Grinberg

---

谢谢Miguel。你的回答非常详细，我会记住的 :-) 。 - MD Sayem Ahmed

Answer 2

我不认为在您的评论中提到的类会有任何问题。它们都不仅限于使用文件。

从QAudioInput的start()方法返回的QIODevice，可以传递给QAudioOutput的start()方法。

QIODevice *myDevice = myQAudioInput->start();
myQAudioOutput->start( myDevice ); 

- Brian Roach

---

我尝试了你的方法。起初它似乎有效，但是一段时间后，输出状态变为闲置。这可能是由于同步问题或其他原因，我不知道。我将我的代码发布在编辑中，以便您查看。 - MD Sayem Ahmed

我已经弄清楚了发生了什么。audioOutput 对象面临着欠流错误。 - MD Sayem Ahmed

我现在正在使用一个程序来做这件事。它可以工作，但是输出的声音有很强的静电噪音。有什么原因会导致这种情况吗？这里是我的问题以及我的代码样式。 - developer01

Answer 3

以下是在QT5中编写的读取音频输入（麦克风）并将其放入64K循环缓冲区的代码。一旦缓冲区有数据，它就会将其写入音频输出（PC上的扬声器）。这是一个非常基础的代码，可以作为熟悉音频设备的起点。注意，此处音频输入和输出在一个对象中，可能会导致缓冲区问题。要解决这个问题，需要创建单独的输入和输出对象。 程序分为两个文件，第一个是qt配置文件（.pro），第二个是main.cpp文件。

#AudioEcho.pro file for QT5.2.1

QT       += core
QT       -= gui
QT += multimedia widgets
TARGET = AudioEcho
CONFIG   += console
CONFIG   -= app_bundle
TEMPLATE = app
SOURCES += main.cpp


//main.cpp file
#include <QDebug>
#include <QIODevice>
#include <QAudioInput>
#include <QAudioOutput>
#include <QCoreApplication>

class myAudio :public QIODevice
{
  // Q_OBJECT

public:
     QAudioOutput *audioOut;
     QAudioInput  *audioIn;

     myAudio();
    ~myAudio(){}
    void fillBuffer();
     QAudioFormat formatIn,formatOut;
     QByteArray buff;
     char *pbuff;
     quint64 RXbuff;
     quint64 buffPtr;
protected:
     qint64 readData(char *data, qint64 maxlen);
     qint64 writeData(const char *data, qint64 len);
     qint64 bytesAvailable() const;
};

#define SAMPLE_RATE 22050
#define CHANNELS 1
#define SAMPLE_SIZE 16
#define SAMPLE_TYPE SignedInt

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    myAudio *m= new myAudio();
    return a.exec();
}
myAudio::myAudio()
    {
    formatIn.setSampleRate(SAMPLE_RATE);
    formatIn.setChannelCount(CHANNELS);
    formatIn.setSampleSize(SAMPLE_SIZE);
    formatIn.setCodec("audio/pcm");
    formatIn.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);
    formatIn.setSampleType(QAudioFormat::SAMPLE_TYPE);

    formatOut.setSampleRate(SAMPLE_RATE);
    formatOut.setChannelCount(CHANNELS);
    formatOut.setSampleSize(SAMPLE_SIZE);
    formatOut.setCodec("audio/pcm");
    formatOut.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);
    formatOut.setSampleType(QAudioFormat::SAMPLE_TYPE);

//print out the output device setup parameters
     QAudioDeviceInfo          deviceOut(QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioOutput).at(0));     //select output device 0
     qDebug()<<"Selected Output device ="<<deviceOut.deviceName();

//print out the input device setup parameters
     QAudioDeviceInfo     deviceIn(QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioInput).at(0));     //select output device 0
     qDebug()<<"Selected input device ="<<deviceIn.deviceName();

//configure device
     audioOut = new QAudioOutput(deviceOut,formatOut,0);
     audioIn  = new QAudioInput (deviceIn, formatIn,0);

//print out the device specifications
     foreach(const QAudioDeviceInfo &deviceInfo,     QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioInput))
          {
          qDebug() << "\nSuported Input devices";
          qDebug() << "\nDevice name: "             << deviceInfo.deviceName();
          qDebug() << "Supported channel count: "   << deviceInfo.supportedChannelCounts();
          qDebug() << "Supported Codec: "           << deviceInfo.supportedCodecs();
          qDebug() << "Supported byte order: "      << deviceInfo.supportedByteOrders();
          qDebug() << "Supported Sample Rate: "     << deviceInfo.supportedSampleRates();
          qDebug() << "Supported Sample Size: "     << deviceInfo.supportedSampleSizes();
          qDebug() << "Supported Sample Type: "     << deviceInfo.supportedSampleTypes();
          qDebug() << "Preferred Device settings:"  << deviceInfo.preferredFormat();
          }
     foreach(const QAudioDeviceInfo &deviceInfo, QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioOutput))
         {
         qDebug() << "\nSuported output devices";
         qDebug() << "Device name: "             << deviceInfo.deviceName();
         qDebug() << "Supported channel count: "   << deviceInfo.supportedChannelCounts();
         qDebug() << "Supported Codec: "           << deviceInfo.supportedCodecs();
         qDebug() << "Supported byte order: "      << deviceInfo.supportedByteOrders();
         qDebug() << "Supported Sample Rate: "     << deviceInfo.supportedSampleRates();
         qDebug() << "Supported Sample Size: "     << deviceInfo.supportedSampleSizes();
         qDebug() << "Supported Sample Type: "     << deviceInfo.supportedSampleTypes();
         qDebug() << "Preferred Device settings:"  << deviceInfo.preferredFormat();
         }

      buff.resize(0x10000);   //create a rx buffer

      pbuff=buff.data();       //get the buff address;
      RXbuff=0;                //set RX buffer pointer

      qDebug()<<"File open"<<open(QIODevice::ReadWrite);
      qDebug()<<"is device Sequential="<<isSequential();
      audioIn->start(this); //start reading device

      audioOut->setVolume(0.5);  //volume 0 to 1.0
      audioOut->start(this);    //start writing to device
}

//QIODevice Class (Protected Functions)This function is called by QIODevice.
//send to output(Speaker)
qint64 myAudio::readData(char *data, qint64 len)
{
static quint64 TXbuff=0;
qint64 total = 0;
while (len > total  && RXbuff>TXbuff)//write and synchonise buffers
       {
         //write data to speaker
        memcpy(&data[total],&pbuff[TXbuff%0x10000],2);    //copy 2 Bytes
        TXbuff+=2; //point to next buffer 16 bit location
        total+=2;
       }
return total;  //the reset interval
}


//audio input (from Microphone)
qint64 myAudio::writeData(const char *data, qint64 len)
{
int total=0;
while (len > total)
       {
        memcpy(&pbuff[RXbuff%0x10000],&data[total], 2); //write 2Bytes into circular buffer(64K)
        RXbuff+=2; //next 16bit buffer location
        total+=2;  //next data location
      }
return (total); //return total number of bytes received
}

qint64 myAudio::bytesAvailable() const{return 0;}

- vk3who

Answer 4

按照以下方式启动输入和输出设备

m_output= m_audioOutput->start();
    m_input = m_audioInput->start();
    connect(m_input, SIGNAL(readyRead()), SLOT(readMore()));

在readMore()函数中，将输入示例写入输出。

m_output->write(outdata, len);

请查看这篇文章获取更多信息。这个示例应用程序是用Qt创建的，可以同时从麦克风录制和播放音频。链接：http://www.codeproject.com/Articles/421287/Cross-Platform-Microphone-Audio-Processing-Utility

- Arun Kumar K S

Answer 5

你可以使用从启动QAudioInput获得的QIOStream来创建一个Phonon :: MediaSource。然后，您可以在该Phonon :: MediaSource和Phonon :: AudioOutput对象之间创建路径。有关更多详细信息，请查看Phonon :: AudioOutput和Phonon :: MediaSource的文档。

- Kurtis Nusbaum

---

不，我还没有尝试过那种方法，事实上我不知道有这样的方法（我是Qt的初学者）。让我尝试一下这种方法。 - MD Sayem Ahmed

我不知道如何在这两个类之间创建路径，因为它们都不是 Phonon 的一部分。 - MD Sayem Ahmed

@SayemAhmed 好观点。我修改了我的回答以回答您的问题。 - Kurtis Nusbaum

我也尝试了你的方法，但是出现了一些异常，请查看编辑。 - MD Sayem Ahmed