QT在Android、Linux、windows平台采集声卡原始音频数据编码存储与播放

一、操作系统介绍

Linux系统:  ubuntu18.04 64位

Android系统:  Android 8.1/9.0

windows系统:  win10

QT版本:  5.12

声卡: win10 电脑自带声卡、罗技USB摄像头声卡、Android手机自带声卡都可以获取声音数据

二、需求介绍

使用QT本身代码在linux平台、Android平台、windows平台实时获取声卡的音频数据(PCM)。

后面可以配合ffmpeg进行编码压缩处理，完成远程语言对讲功能、视频监控的语音功能。

三、实现方式

QT里处理音频数据需要用到以下几个头文件:

#include <QAudio>    
#include <QAudioFormat>
#include <QAudioInput>
#include <QAudioOutput>
#include <QIODevice>

在pro工程文件里需要加上:

QT += multimedia

四、实例代码

下面代码功能：采集声卡的音频数据存放到文件，再播放出来。

代码在win10、ubuntu18.04、Android8.1、android9.0都测试通过。

mainwin.cpp代码:

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

//设置录音的时间--ms
#define AUDIO_INPUT_TIME 10000


//#define ANDROID_DEVICE


#ifdef ANDROID_DEVICE
//设置保存文件的路径
#define SAVE_FILE_PATH "/sdcard/DS_XIAOLONG/test.raw"
#else
//设置保存文件的路径
#define SAVE_FILE_PATH "test.raw"
#endif


/*
 * 设置QT界面的样式
*/
void MainWindow::SetStyle(const QString &qssFile)
{
    QFile file(qssFile);
    if (file.open(QFile::ReadOnly)) {
        QString qss = QLatin1String(file.readAll());
        qApp->setStyleSheet(qss);
        QString PaletteColor = qss.mid(20,7);
        qApp->setPalette(QPalette(QColor(PaletteColor)));
        file.close();
    }
    else
    {
        qApp->setStyleSheet("");
    }
}

//日志信息显示
void MainWindow::Log_Display(QString text)
{
    ui->plainTextEdit->insertPlainText(text);
}

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    this->SetStyle(":/images/blue.css" );        //设置样式表
    this->setWindowIcon(QIcon(":/images/log.ico")); //设置图标
    this->setWindowTitle("录音机");

    //创建工作目录
#ifdef ANDROID_DEVICE
    QDir dir;
    if(!dir.exists("/sdcard/DS_XIAOLONG"))
    {
        if(dir.mkdir("/sdcard/DS_XIAOLONG"))
        {
            Log_Display("/sdcard/DS_XIAOLONG目录创建成功.\n");
        }
        else
        {
            Log_Display("/sdcard/DS_XIAOLONG目录创建失败.\n");
        }
    }
#endif
    //进度条更新
    progressBar_val=0;
    ui->progressBar->setRange(0,AUDIO_INPUT_TIME);
    ui->progressBar->setValue(0);
    connect(&timer_progressBar, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(update_progressBar()));
}


void MainWindow::stopRecording()
{
  Log_Display("停止录音.\n");
  audio_in->stop();
  destinationFile.close();
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

//录音状态
void MainWindow::handleStateChanged_input(QAudio::State newState)
{
 switch (newState) {
     case QAudio::StoppedState:
         if (audio_in->error() != QAudio::NoError) {
             // Error handling
             Log_Display("录音出现错误.\n");
         } else {
             // Finished recording
             Log_Display("完成录音\n");
         }
         break;
     case QAudio::ActiveState:
         // Started recording - read from IO device
         Log_Display("开始从IO设备读取PCM声音数据.\n");
         break;
     default:
         // ... other cases as appropriate
         break;
 }
}

//开始采集音频数据
void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    static bool flag1=1;
    if(flag1) //只需要运行一次
    {
        flag1=0;
        //设置录音的格式
        auido_input_format.setSampleRate(16000); //设置采样率以对赫兹采样。
        auido_input_format.setChannelCount(1);   //将通道数设置为通道。
        auido_input_format.setSampleSize(16);   /*将样本大小设置为指定的sampleSize（以位为单位）通常为8或16，但是某些系统可能支持更大的样本量。*/
        auido_input_format.setCodec("audio/pcm"); //设置编码格式
        auido_input_format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian); //样本是小端字节顺序
        auido_input_format.setSampleType(QAudioFormat::UnSignedInt); //样本是无符号整数

        //选择默认设备作为输入源
        QAudioDeviceInfo info = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
        Log_Display(tr("当前的录音设备的名字:%1\n").arg(info.deviceName()));

        //判断输入的格式是否支持，如果不支持就使用系统支持的默认格式
        if(!info.isFormatSupported(auido_input_format))
        {
          auido_input_format=info.nearestFormat(auido_input_format);
          /*
           * 返回与系统支持的提供的设置最接近的QAudioFormat。
             这些设置由所使用的平台/音频插件提供。
             它们还取决于所使用的QAudio :: Mode。
          */
        }
        //当前设备支持的编码
        Log_Display("当前设备支持的编码格式:\n");
        QStringList list=info.supportedCodecs();
        for(int i=0;i<list.size();i++)
        {
            Log_Display(list.at(i)+"\n");
        }

        Log_Display(tr("当前录音的采样率=%1\n").arg(auido_input_format.sampleRate()));
        Log_Display(tr("当前录音的通道数=%1\n").arg(auido_input_format.channelCount()));
        Log_Display(tr("当前录音的样本大小=%1\n").arg(auido_input_format.sampleSize()));
        Log_Display(tr("当前录音的编码格式=%1\n").arg(auido_input_format.codec()));
        audio_in = new QAudioInput(auido_input_format, this);
        connect(audio_in,SIGNAL(stateChanged(QAudio::State)), this, SLOT(handleStateChanged_input(QAudio::State)));
    }

    if(audio_in->state()==QAudio::StoppedState)
    {
       // qDebug()<<"没有处理任何数据.\n";
        //设置采集的时间
        QTimer::singleShot(AUDIO_INPUT_TIME,this,SLOT(stopRecording()));
        destinationFile.setFileName(SAVE_FILE_PATH);
        destinationFile.open( QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Truncate);
        audio_in->start(&destinationFile);
        progressBar_val=0;
        ui->progressBar->setFormat("录音进度%p");
        timer_progressBar.start(1000); //开始定时器--显示进度条
    }
}

//更新进度条
void MainWindow::update_progressBar()
{
    progressBar_val+=1000; //1000ms
    if(progressBar_val>=AUDIO_INPUT_TIME)timer_progressBar.stop();
    ui->progressBar->setValue(progressBar_val);
}

//开始播放音频
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked()
{
    static bool flag=1;
    if(flag)
    {
        flag=0;
        QAudioDeviceInfo info(QAudioDeviceInfo::defaultOutputDevice());
        if(!info.isFormatSupported(auido_input_format))
        {
          Log_Display("后端不支持原始音频格式，无法播放音频.\n");
          return;
        }
        //当前设备支持的编码
        Log_Display("当前设备支持的编码格式:\n");
        QStringList list=info.supportedCodecs();
        for(int i=0;i<list.size();i++)
        {
            Log_Display(list.at(i)+"\n");
        }
        audio_out = new QAudioOutput(auido_input_format,this);
        connect(audio_out,SIGNAL(stateChanged(QAudio::State)), this, SLOT(handleStateChanged_out(QAudio::State)));
    }
    sourceFile.setFileName(SAVE_FILE_PATH);
    sourceFile.open(QIODevice::ReadOnly);
    audio_out->start(&sourceFile);
    progressBar_val=0;
    ui->progressBar->setFormat("播放进度%p");
    timer_progressBar.start(1000); //开始定时器--显示进度条
}

//播放音频的反馈信息
void MainWindow::handleStateChanged_out(QAudio::State newState)
{
    switch (newState){
          case QAudio::IdleState:
              // Finished playing (no more data)
              audio_out->stop();
              sourceFile.close();
              Log_Display("音频播放完成.\n");
              break;

          case QAudio::StoppedState:
              // Stopped for other reasons
              if (audio_out->error() != QAudio::NoError) {
                 Log_Display("播放音频出现错误.\n");
              }
              break;
          default:
              // ... other cases as appropriate
              break;
      }
}

//查询可用的音频设备列表
void MainWindow::on_pushButton_3_clicked()
{
    foreach(const QAudioDeviceInfo &deviceInfo, QAudioDeviceInfo::availableDevices(QAudio::AudioOutput))
         Log_Display(tr("Device name:%1\n").arg(deviceInfo.deviceName()));
}

mainwin.h代码:

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QtNetwork/QUdpSocket>
#include <QAudio>     //这五个是QT处理音频的库
#include <QAudioFormat>
#include <QAudioInput>
#include <QAudioOutput>
#include <QIODevice>
#include <QFile>
#include <QTimer>
#include <QDir>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    void SetStyle(const QString &qssFile);
    QFile sourceFile;   // class member.
    QFile destinationFile;   // Class member
    QAudioFormat auido_input_format;
    QTimer timer_progressBar;
    int progressBar_val;
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();
    QAudioInput *audio_in;
    QAudioOutput *audio_out;
    void Log_Display(QString text);
private slots:
    void update_progressBar();
    void on_pushButton_clicked();
    void stopRecording();
    void handleStateChanged_input(QAudio::State newState);
    void handleStateChanged_out(QAudio::State newState);
    void on_pushButton_2_clicked();

    void on_pushButton_3_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
};
#endif // MAINWINDOW_H

ui界面:

注意：声音录制是否正常，需要看下面这些参数是否正确。 

        //设置录音的格式
        auido_input_format.setSampleRate(16000); //设置采样率以对赫兹采样。
        auido_input_format.setChannelCount(1);   //将通道数设置为通道。
        auido_input_format.setSampleSize(16);   /*将样本大小设置为指定的sampleSize（以位为单位）通常为8或16，但是某些系统可能支持更大的样本量。*/
        auido_input_format.setCodec("audio/pcm"); //设置编码格式
        auido_input_format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian); //样本是小端字节顺序
        auido_input_format.setSampleType(QAudioFormat::SignedInt); //在ubuntu下测试，这里设置为有符号整数录制的声音才正常

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