Qt由入门到放弃-音频采集与录制

一时失言乱红尘 2022-12-09 13:56 575阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  QT音频采集与录制
         *   *  QAudioFormat音频格式类
             *  QAudioDeviceInfo 音频设备信息类
             *  QAudioInput 从音频输入设备接收音频数据类
             *  QIODevice 输入输出设备类
             *  QAudioProbe 监视正在播放或录制的音频l类
             *  QAudioBuffer 具有特定格式和采样率的音频样本集合类
             *  QAudioRecorder 录制音频类，父类为QMediaRecorder
             *  QAudioEncoderSettings 编码设置类
             *  参考文献

### QT音频采集与录制 ###

QT       += multimedia #在Pro中添加使用qt多媒体模块

#### QAudioFormat音频格式类 ####

QAudioFormat format;
    format.setSampleRate(16000);
    //设定声道数目，mono(平声道)的声道数目是1；stero(立体声)的声道数目是2
    format.setChannelCount(2);   
    format.setSampleSize(16);
    format.setCodec("audio/pcm");   //编码器
    //设定高低位,LittleEndian（低位优先）,LargeEndian(高位优先)
    format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);   
    format.setSampleType(QAudioFormat::SignedInt);

#### QAudioDeviceInfo 音频设备信息类 ####

QAudioDeviceInfo类提供了一个查询音频设备及其功能的接口。QAudioDeviceInfo允许您查询系统中当前可用的音频设备（如声卡和USB耳机）。可用的音频设备取决于安装的平台或音频插件。

//返回支持模式的音频设备列表
    //const QAudio::Mode mode =  QAudio::AudioInput; // QAudio::AudioOutput
    QList<QAudioDeviceInfo> availableDevices(QAudio::Mode mode)
    //返回默认输入音频设备的信息。所有平台和音频插件实现都提供了一个默认的音频设备来使用
    QAudioDeviceInfo defaultInputDevice()
    //返回默认输出音频设备的信息。所有平台和音频插件实现都提供了一个默认的音频设备来使用
    QAudioDeviceInfo defaultOutputDevice()

//获取默认的音频输入设备，判断是否支持指定的格式，如果不支持则使用一个邻近的格式
    QAudioDeviceInfo info = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
    if (!info.isFormatSupported(format))
    {
        format = info.nearestFormat(format);
    }

#### QAudioInput 从音频输入设备接收音频数据类 ####

直接获取音频采集设备的原始data，对data进行读写、存取等操作，实现音频的录制

//构造函数
    //构造一个新的音频输入并将其附加到父级。默认音频输入设备与输出格式参数一起使用。
    QAudioInput(const QAudioFormat &format = QAudioFormat(), QObject *parent = nullptr)
    //构造一个新的音频输入并将其附加到父级。audioDevice引用的设备与输入格式参数一起使用
    QAudioInput(const QAudioDeviceInfo &audioDevice, const QAudioFormat &format = QAudioFormat(), QObject *parent = nullptr)
    
    //启动QAudioInput只需调用start()，并打开一个QIODevice进行写入
    //开始将音频数据从系统的音频输入传输到设备。设备必须已在WriteOnly、Append或ReadWrite模式下打开。
    //如果QAudioInput能够成功获取音频数据，state()将返回QAudio::ActiveState或QAudio::IdleState，error()返回QAudio::NoError，并发出stateChanged()信号。
    //如果在此过程中出现问题，error()返回QAudio::OpenError，state()返回QAudio::StoppedState，并发出stateChanged()信号。
    void QAudioInput::start(QIODevice *device) //向设备device中写入数据
    
    //返回指向用于从系统音频输入传输数据的内部QIODevice的指针。设备已经打开，read()可以直接从中读取数据。注意：在流停止或启动另一个流后，指针将变为无效。
    //如果QAudioInput能够访问系统的音频设备，state()返回QAudio::IdleState，error()返回QAudio::NoError，并发出stateChanged()信号。
    //如果在此过程中出现问题，error()返回QAudio::OpenError，state()返回QAudio::StoppedState，并发出stateChanged()信号。
    QIODevice *QAudioInput::start() //启动读取数据，并返回设备的指针，根据此指针获取音频数据流
    
    //返回可供读取的音频数据量（字节）。注意：返回值只在QAudio::ActiveState或QAudio::IdleState状态时有效，否则返回零。
    int QAudioInput::bytesReady() const
    
    //停止音频输入，与系统资源分离
    void QAudioInput::stop()

QScopedPointer<QAudioInput> m_audioInput;
    QScopedPointer<AudioInfo> m_audioInfo;//class AudioInfo : public QIODevice
    bool m_pullMode = true;
    
    // Change bewteen pull and push modes
        if (m_pullMode) {
            m_audioInput->start(m_audioInfo.data());
        } else
        {
            auto io = m_audioInput->start();
            connect(io, &QIODevice::readyRead,
                [&, io]() {
                    qint64 len = m_audioInput->bytesReady();
                    const int BufferSize = 4096;
                    if (len > BufferSize)
                        len = BufferSize;
    
                    QByteArray buffer(len, 0);
                    //从设备中读取数据到buffer中
                    qint64 l = io->read(buffer.data(), len);
                    if (l > 0)
                    {
                        //写入到新的io设备中
                        m_audioInfo->write(buffer.constData(), l);
                    }
    
                });
        }

#### QIODevice 输入输出设备类 ####

QIODevice用于对输入输出设备进行管理。输入设备有两种类型，一种是随机访问设备（Random-accessdevices），如文件、缓冲区等；另一种是时序设备（Sequential device），如网络、进程等。可以通过isSequential()函数分辨设备是哪种类型的。

//纯虚函数，继承需要重写此函数,此函数由QIODevice调用
    //从设备读取最多maxSize字节到data，并返回读取的字节数，如果发生错误，则返回-1
    //QDataStream能够对类进行操作,但是QDataStream假定已读取所有请求的信息，因此如果出现问题，则不会重试读取
    [pure virtual protected] qint64 QIODevice::readData(char *data, qint64 maxSize)
    
    //纯虚函数，继承需要重写此函数,此函数由QIODevice调用
    //从data中向设备写入最多maxSize字节。返回写入的字节数，如果发生错误，返回-1
    [pure virtual protected] qint64 QIODevice::writeData(const char *data, qint64 maxSize)
    
    //从设备读取最多maxSize字节到data，并返回读取的字节数。
    //如果发生错误，例如尝试从以WriteOnly模式打开的设备进行读取时，此函数将返回-1
    qint64 QIODevice::read(char *data, qint64 maxSize)
    
    //从data中向设备写入最多maxSize字节的数据。返回实际写入的字节数，如果发生错误，返回-1
    qint64 QIODevice::write(const char *data, qint64 maxSize)

#### QAudioProbe 监视正在播放或录制的音频l类 ####

QAudioProbe类一旦接收到，则执行槽函数，处理对应的缓冲数据，通过获取当前的QAudioBuffer进行显示操作

//在媒体服务中音频缓冲区被处理此信号发出
    [signal] void QAudioProbe::audioBufferProbed(const QAudioBuffer &buffer)

QAudioRecorder *recorder = new QAudioRecorder();
      QAudioProbe *probe = new QAudioProbe;
      // ... configure the audio recorder (skipped)
      connect(probe, SIGNAL(audioBufferProbed(QAudioBuffer)), this, SLOT(processBuffer(QAudioBuffer)));
      probe->setSource(recorder); // 设置监视的源，Returns true, hopefully.
      recorder->record(); // Now we can do things like calculating levels or performing an FFT

#### QAudioBuffer 具有特定格式和采样率的音频样本集合类 ####

和QAudioProbe结合使用，解析采样的音频数据

#### QAudioRecorder 录制音频类，父类为QMediaRecorder ####

此类和QAudioInput从设备读取数据类不同在于，直接调用record()即可向指定文件录制音频文件，不需要自己操作QIODevide设备的读写。

enum QMediaRecorder::State

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Constant</th> 
   <th>Value</th> 
   <th>Description</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::StoppedState</td> 
   <td>0</td> 
   <td>The recorder is not active.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::RecordingState</td> 
   <td>1</td> 
   <td>The recording is requested.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::PausedState</td> 
   <td>2</td> 
   <td>The recorder is paused.</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

enum QMediaRecorder::Status

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Constant</th> 
   <th>Value</th> 
   <th>Description</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::UnavailableStatus</td> 
   <td>0</td> 
   <td>The recorder is not available or not supported by connected media object.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::UnloadedStatus</td> 
   <td>1</td> 
   <td>The recorder is avilable but not loaded.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::LoadingStatus</td> 
   <td>2</td> 
   <td>The recorder is initializing.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::LoadedStatus</td> 
   <td>3</td> 
   <td>The recorder is initialized and ready to record media.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::StartingStatus</td> 
   <td>4</td> 
   <td>Recording is requested but not active yet.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::RecordingStatus</td> 
   <td>5</td> 
   <td>Recording is active.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::PausedStatus</td> 
   <td>6</td> 
   <td>Recording is paused.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>QMediaRecorder::FinalizingStatus</td> 
   <td>7</td> 
   <td>Recording is stopped with media being finalized.</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

//开始录制。当recorder state更改为QMediaRecorder::RecordingState时，录制可能会异步启动
    //录制开始时会发出statusChanged（QMediaRecorder::RecordingStatus）信号。
    //如果录制失败，则发出error()信号，并将记录器状态重置回QMediaRecorder::StoppedState。
    [slot] void QMediaRecorder::record()
    
    //Returns a list of supported audio codecs.音频编解码器的列表
    QStringList QMediaRecorder::supportedAudioCodecs() const
    
    //Returns a list of supported container formats.文件格式
    QStringList QMediaRecorder::supportedContainers() const
    
    //state  during record(), pause() or stop() calls
    [signal] void QMediaRecorder::stateChanged(QMediaRecorder::State state)
    
    //时长改变发送信号
    [signal] void QMediaRecorder::durationChanged(qint64 duration)
    
    //状态改变发送信号
    [signal] void statusChanged(QMediaRecorder::Status status)
    
    //表示录制媒体的实际位置已更改。这个信号通常在录音开始时发出
    [signal] void QMediaRecorder::actualLocationChanged(const QUrl &location)
    
    //设置文件输出路径，不设置则选择默认的路径进行存储
    bool QMediaRecorder::setOutputLocation(const QUrl &location)
    
    //设置音频和视频编码器设置和容器格式。
    //如果未指定某些参数，或传递了空设置，编码器将根据媒体源属性选择默认编码参数。
    //只有当编码器处于QMediaEncoder::StoppedState状态时才能更改设置。
    void QMediaRecorder::setEncodingSettings(const QAudioEncoderSettings &audio,
    const QVideoEncoderSettings &video = QVideoEncoderSettings(), const QString &container = QString())

//返回可用音频输入的列表
    QStringList QAudioRecorder::audioInputs() const

#### QAudioEncoderSettings 编码设置类 ####

QAudioEncoderSettings settings;
    settings.setCodec(boxValue(ui->audioCodecBox).toString());
    settings.setSampleRate(boxValue(ui->sampleRateBox).toInt());
    settings.setBitRate(boxValue(ui->bitrateBox).toInt());
    settings.setChannelCount(boxValue(ui->channelsBox).toInt());
    settings.setQuality(QMultimedia::EncodingQuality(ui->qualitySlider->value()));
    settings.setEncodingMode(ui->constantQualityRadioButton->isChecked() ?
                             QMultimedia::ConstantQualityEncoding :
                             QMultimedia::ConstantBitRateEncoding);
    
    QString container = boxValue(ui->containerBox).toString();
    
    m_audioRecorder->setEncodingSettings(settings, QVideoEncoderSettings(), container);
    m_audioRecorder->record(); //开始录制

#### 参考文献 ####

QT5.12帮助文档及示例