C#实现麦克风採集与播放

在网络聊天系统中。採集麦克风的声音并将其播放出来。是最基础的模块之中的一个。本文我们就介绍怎样高速地实现这个基础模块。

一. 基础知识

　　有几个与声音採集和播放相关的专业术语必需要先了解一下，否则。后面的介绍将无法展开。语音採集指的是从麦克风採集音频数据。即声音样本转换成数字信号。

其涉及到几个重要的參数：採样率、採样位数、声道数。

　　简单的来说：

採样率：即採样频率，就是在1秒内进行採集动作的次数。

採样位数：又叫採样深度。就是每次採集动作得到的数据长度，即使用多少个bit来记录一个样本。

声道数：通常是单声道或双声道（立体声）。普通的麦克风採集差点儿都是单声道的。

　　这样。1秒钟採集得到的声音数据的大小为（单位byte）：（採样频率×採样位数×声道数×时间）/8。

　　音频帧：通常一个音频帧的时长为10ms，即每10ms的数据构成一个音频帧。假设：採样率16k、採样位数16bit、声道数1，那么一个10ms的音频帧的大小为：（16000*16*1*0.01）/8 = 320 字节。计算式中的0.01为秒。即10ms

二. 怎样採集、播放？

　　假设直接基于底层的DirectX来进行麦克风的採集与播放。那将是十分繁琐的。

好在我们有现成的组件来完毕这个工作。MCapture 用于採集硬件设备（如麦克风、摄像头、声卡、屏幕等）。MPlayer 用于播放採集到的数据。

1.採集麦克风

　　MCapture提供了IMicrophoneCapturer。用于採集麦克风输入的声音。其每隔20ms触发一次AudioCaptured事件，通过事件的參数byte[]暴露这20ms採集得到的数据。

　　IMicrophoneCapturer 相关採集參数的值是这种：

採样频率：16000，採样位数：16bit。声道数：1。

所以，依照上面的公式进行计算，我们能够得到AudioCaptured事件的參数byte[]的长度为640。

2. 播放声音数据

　　MPlayer提供了IAudioPlayer，用于播放声音数据。在创建IAudioPlayer实例时，要正确的设置採样频率、採样位数、声道数这些參数的值。假设它们与即将要播放的声音数据的特征不一致，播放将出现错误。

　　我们在拿到MCapture採集的声音数据后，将其提交给IAudioPlayer的Play方法进行播放就可以。

三.Demo实现

　　在有了前面的介绍作为基础后，接下来实现麦克风的採集和播放就相当简单了。在接下来的demo中。不仅演示了播放从麦克风採集到的声音，并且多加了一个功能。就是直接播放wav声音文件，这些实现都是相当简单的。　　

    public partial class Form1 : Form
    {
        private IAudioPlayer audioPlayer;
        private IMicrophoneCapturer microphoneCapturer;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void button_mic_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                this.microphoneCapturer = CapturerFactory.CreateMicrophoneCapturer(int.Parse(this.textBox_mic.Text));
                this.microphoneCapturer.AudioCaptured += new ESBasic.CbGeneric<byte[]>(microphoneCapturer_AudioCaptured);
                this.audioPlayer = PlayerFactory.CreateAudioPlayer(int.Parse(this.textBox_speaker.Text), 16000, 1, 16, 2);
                this.microphoneCapturer.Start();

                this.label_msg.Text = "正在採集麦克风，并播放 . . .";
                this.label_msg.Visible = true;
                this.button_wav.Enabled = false;
                this.button_mic.Enabled = false;
                this.button_stop.Enabled = true;
            }
            catch (Exception ee)
            {
                MessageBox.Show(ee.Message);
            }
        }

        void microphoneCapturer_AudioCaptured(byte[] audioData)
        {
            if (this.audioPlayer != null)
            {
                this.audioPlayer.Play(audioData);
            }
        }

        private void button_wav_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                string path = ESBasic.Helpers.FileHelper.GetFileToOpen2("请选择要播放的wav文件", AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, ".wav");
                if (path == null)
                {
                    return;
                }

                AudioInformation info = PlayerFactory.ParseWaveFile(path);
                if (info.FormatTag != (int)WaveFormats.Pcm)
                {
                    MessageBox.Show("只支持PCM编码方式的语音数据！");
                    return;
                }

                int secs = info.GetTimeInMsecs() / 1000; //声音数据的播放时长
                this.audioPlayer = PlayerFactory.CreateAudioPlayer(int.Parse(this.textBox_speaker.Text), info.SampleRate, info.ChannelCount, info.BitsNumber, secs + 1);

                this.audioPlayer.Play(info.AudioData);

                this.label_msg.Text = "正在播放wav文件 . . .";
                this.label_msg.Visible = true;
                this.button_wav.Enabled = false;
                this.button_mic.Enabled = false;
                this.button_stop.Enabled = true;
            }
            catch (Exception ee)
            {
                MessageBox.Show(ee.Message);
            }
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if (this.microphoneCapturer != null)
            {
                this.microphoneCapturer.Stop();
                this.microphoneCapturer.Dispose();
                this.microphoneCapturer = null;
            }

            if (this.audioPlayer != null)
            {
                this.audioPlayer.Dispose();
                this.audioPlayer = null;
            }
        }

        private void button_stop_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (this.audioPlayer == null)
            {
                return;
            }

            if (this.microphoneCapturer != null)
            {
                this.microphoneCapturer.Stop();
                this.microphoneCapturer.Dispose();
                this.microphoneCapturer = null;
            }

            this.audioPlayer.Clear();
            this.audioPlayer.Dispose();
            this.audioPlayer = null;

            this.label_msg.Visible = false;
            this.button_wav.Enabled = true;
            this.button_mic.Enabled = true;
            this.button_stop.Enabled = false;
        }        
    }