[DirectSound] 基于DirectSound的音频均衡器实现

什么是音频均衡器？

通过均衡器可以让声音达到不同的听觉效果：古典、爵士、流行、增强重低音、摇滚等等。如图是酷狗音乐播放器的均衡器界面：

在讨论均衡器的实现原理之前先要介绍几个音频相关的名词：

频率
声音在一个周期的震动次数单位是赫兹（hz）不同频率的声音其音色是不一样的，频率越低声音就越低沉
人的耳朵能听到的频繁范围是20Hz~20000Hz
音色
不同频率的声音听起来有不同的听觉感受
频段
以某个频率为中心、向两边延伸的频率范围称之为频段
增益

标识衰减或增强声音的大小。单位是db，0代表不衰减也不增强，每6db为一个声压级，即6db标识声音增大一倍，-6db标识声音衰减到原来的一半

均衡器的实现原理 通过设置特定频段的增益，达到不同的播放效果。比如前面那张图片是酷狗的古典效果设置图从图中可以知道需要设置的各频段及增益值为：

60 hz为中心的频段：增益为 0db
170 hz为中心的频段：增益为 0db
370 hz为中心的频段：增益为 0db
600 hz为中心的频段：增益为 0db
1000 hz为中心的频段：增益为 0db
3000 hz为中心的频段：增益为 0db
6000 hz为中心的频段：增益为 -4db
12000 hz为中心的频段：增益为 -4db
14000 hz为中心的频段：增益为 -4db
1500 hz为中心的频段：增益为 -6db

如何通过DirectSound设置这些参数？使用DirectSound中的结构体：

typedef struct _DSFXParamEq
{
    FLOAT   fCenter;
    FLOAT   fBandwidth;
    FLOAT   fGain;
} DSFXParamEq, *LPDSFXParamEq;

FLOAT   fCenter;       中心频率，单位hz，取值范围是20Hz~20000Hz
FLOAT   fBandwidth;    频宽, 表示以fCenter为中心向两边延伸这么多的一个频段 取值范围是 1.0f~36.0f, 通常用12
FLOAT   fGain;         增益值 单位db，取值范围 -15.fdb~15.fdb, 0表示原音 建议不大于12db或小于-12db 否则会有杂音

DSound中有一个类 LPDIRECTSOUNDFXPARAMEQ8 可以用这个类设置各频段的增益，以下是相关的代码

头文件中声明了如下数据成员：

IDirectSound8* m_pDS8;
IDirectSoundBuffer8* m_pDSBuffer8;
LPDIRECTSOUNDFXPARAMEQ8	m_pParamEQ8; // 用来设置频段的增益

注意：如果想使用均衡器功能初始化DSound对象时需要包含标识符DSBCAPS_CTRLFX，以下是初始化DSound的函数：

BOOL CDSoundPlayer::Init(HWND hWnd, int nSampleRate, int nChannel, int nBitsPerSample)
{
	assert(!m_bInited);

	IDirectSoundBuffer*	pDSBuffer = NULL;
	IDirectSoundNotify8* pDSNotify = NULL;
	 
	do 
	{
		BREAK_IF_FAILED(DirectSoundCreate8(NULL, &m_pDS8, NULL));
		BREAK_IF_FAILED(m_pDS8->SetCooperativeLevel(hWnd, DSSCL_PRIORITY));

		DSBUFFERDESC desc = {};
		WAVEFORMATEX wf = {};
		desc.dwSize = sizeof(desc);
		desc.dwFlags = DSBCAPS_GLOBALFOCUS | DSBCAPS_CTRLPOSITIONNOTIFY | DSBCAPS_GETCURRENTPOSITION2 | DSBCAPS_CTRLFX | DSBCAPS_CTRLVOLUME;
		desc.dwBufferBytes = MAX_AUDIO_BUF * BUFFERNOTIFYSIZE;
		desc.lpwfxFormat = &wf;
		desc.lpwfxFormat->wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
		desc.lpwfxFormat->nChannels = nChannel;
		desc.lpwfxFormat->nSamplesPerSec = nSampleRate;
		desc.lpwfxFormat->nAvgBytesPerSec = nSampleRate * (nBitsPerSample / 8) * nChannel;
		desc.lpwfxFormat->nBlockAlign = (nBitsPerSample / 8) * nChannel;
		desc.lpwfxFormat->wBitsPerSample = nBitsPerSample;

		// 如果要使用DSound的某个功能 设置desc.dwFlags时 需要包含对应的标识符
		BREAK_IF_FAILED(m_pDS8->CreateSoundBuffer(&desc, &pDSBuffer, NULL));
		BREAK_IF_FAILED(pDSBuffer->QueryInterface(IID_IDirectSoundBuffer8, (LPVOID*)&m_pDSBuffer8));
	
		// 设置事件通知
		ResetEvents();
		DSBPOSITIONNOTIFY aDSPosNotify[MAX_AUDIO_BUF] = {};
		for (int i = 0; i < MAX_AUDIO_BUF; i++)
		{ 
			aDSPosNotify[i].dwOffset = i * BUFFERNOTIFYSIZE;
			aDSPosNotify[i].hEventNotify = m_hEvents[i];
		}
		BREAK_IF_FAILED(m_pDSBuffer8->QueryInterface(IID_IDirectSoundNotify, (LPVOID*)&pDSNotify));
		BREAK_IF_FAILED(pDSNotify->SetNotificationPositions(MAX_AUDIO_BUF, aDSPosNotify));

		// 获取均衡器对象
		DWORD dwResult;
		DSEFFECTDESC effectdesc = {};
		effectdesc.dwSize = sizeof(DSEFFECTDESC);
		effectdesc.dwFlags = 0;
		effectdesc.guidDSFXClass = GUID_DSFX_STANDARD_PARAMEQ;
		BREAK_IF_FAILED(m_pDSBuffer8->SetFX(1, &effectdesc, &dwResult));
		BREAK_IF_FAILED(m_pDSBuffer8->GetObjectInPath(GUID_DSFX_STANDARD_PARAMEQ, 0, IID_IDirectSoundFXParamEq8, (LPVOID*)&m_pParamEQ8));

		m_bInited = TRUE;
		return TRUE;
	} while (0);

	SAFE_DELETE_COM(pDSBuffer);
	SAFE_DELETE_COM(pDSNotify);

	SAFE_DELETE_COM(m_pParamEQ8);
	SAFE_DELETE_COM(m_pDSBuffer8);
	SAFE_DELETE_COM(m_pDS8);

	return FALSE;
}

设置频段增益的函数：

BOOL CDSoundPlayer::SetEQ(float fFrequency, float fBandWidth, float fGain)
{
	assert(m_pParamEQ8);
	if (!m_pParamEQ8)
		return FALSE;

	DSFXParamEq paramsParamEq;
	paramsParamEq.fCenter = fFrequency;
	paramsParamEq.fBandwidth = fBandWidth;
	paramsParamEq.fGain = fGain;

	return SUCCEEDED(m_pParamEQ8->SetAllParameters(&paramsParamEq)); 
}

如果要设置前面酷狗的古典效果函数调用如下：

	CDSoundPlayer player;
	player->Init(....); // 初始化DSound

	player->SetEQ(60, 12, 0); 
	player->SetEQ(170, 12, 0);
	player->SetEQ(370, 12, 0);
	player->SetEQ(600, 12, 0);
	player->SetEQ(1000, 12, 0);
	player->SetEQ(3000, 12, 0);
	player->SetEQ(6000, 12, -4);
	player->SetEQ(12000, 12, -4);
	player->SetEQ(14000, 12, -4);
	player->SetEQ(15000, 12, -6); 

	player->Play();

是不是很简单？其他均衡器效果的各频段增益值大家可参考酷狗或者qq音乐，也可以自行在网上搜索。

DSound还有其他很多稀奇古怪的特效大家可参考这里自己尝试去实现这些功能。

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