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小智机器人关键函数解析，Application::OutputAudio()处理音频数据的输出的函数

news 来源：原创 2025/6/17 20:39:08

以下是对 Application::OutputAudio() 函数的详细解释：
源码：

void Application::OutputAudio() { // 扬声器的输出
    auto now = std::chrono::steady_clock::now();
    auto codec = Board::GetInstance().GetAudioCodec();
    const int max_silence_seconds = 10;

    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    if (audio_decode_queue_.empty()) {
        // Disable the output if there is no audio data for a long time
        if (device_state_ == kDeviceStateIdle) {
            auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(now - last_output_time_).count();
            if (duration > max_silence_seconds) {
                codec->EnableOutput(false);
            }
        }
        return;
    }

    if (device_state_ == kDeviceStateListening) {
        audio_decode_queue_.clear();
        return;
    }

    last_output_time_ = now;
    auto opus = std::move(audio_decode_queue_.front());
    audio_decode_queue_.pop_front();
    lock.unlock();

    background_task_->Schedule([this, codec, opus = std::move(opus)]() mutable {
        if (aborted_) {
            return;
        }

        std::vector<int16_t> pcm;
        if (!opus_decoder_->Decode(std::move(opus), pcm)) {
            return;
        }

        // Resample if the sample rate is different
        if (opus_decode_sample_rate_ != codec->output_sample_rate()) {
            int target_size = output_resampler_.GetOutputSamples(pcm.size());
            std::vector<int16_t> resampled(target_size);
            output_resampler_.Process(pcm.data(), pcm.size(), resampled.data());
            pcm = std::move(resampled);
        }
        
        codec->OutputData(pcm);
    });
}

函数概述

Application::OutputAudio() 函数主要负责处理音频数据的输出，通过扬声器播放音频。它会检查音频解码队列的状态，根据不同情况决定是否输出音频、是否禁用输出设备，并且会对音频数据进行解码和重采样处理，最后将处理后的音频数据发送到音频编解码器进行输出。

代码详细解释

1. 时间获取和编解码器获取

auto now = std::chrono::steady_clock::now();
auto codec = Board::GetInstance().GetAudioCodec();
const int max_silence_seconds = 10;

now：获取当前时间，用于后续计算音频数据的空闲时长。
codec：通过 Board::GetInstance().GetAudioCodec() 获取音频编解码器的实例，用于音频数据的输出。
max_silence_seconds：定义了最大允许的静音时长，单位为秒。

2. 加锁并检查音频解码队列

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
if (audio_decode_queue_.empty()) {
    if (device_state_ == kDeviceStateIdle) {
        auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(now - last_output_time_).count();
        if (duration > max_silence_seconds) {
            codec->EnableOutput(false);
        }
    }
    return;
}

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_)：对互斥锁 mutex_ 加锁，确保在访问 audio_decode_queue_ 时线程安全。
audio_decode_queue_.empty()：检查音频解码队列是否为空。
- 如果队列为空且设备状态为 kDeviceStateIdle，计算从上次输出音频到现在的时长 duration。
- 如果 duration 超过 max_silence_seconds，调用 codec->EnableOutput(false) 禁用音频输出设备。
- 无论是否禁用输出设备，只要队列为空，函数直接返回。

3. 检查设备状态

if (device_state_ == kDeviceStateListening) {
    audio_decode_queue_.clear();
    return;
}

如果设备状态为 kDeviceStateListening，清空音频解码队列并返回，不进行音频输出。

4. 更新最后输出时间并取出音频数据

last_output_time_ = now;
auto opus = std::move(audio_decode_queue_.front());
audio_decode_queue_.pop_front();
lock.unlock();

last_output_time_ = now：更新最后输出音频的时间。
auto opus = std::move(audio_decode_queue_.front())：将队列头部的音频数据（OPUS 格式）移动到 opus 变量中。
audio_decode_queue_.pop_front()：从队列中移除头部元素。
lock.unlock()：解锁互斥锁，允许其他线程访问 audio_decode_queue_。

5. 调度后台任务处理音频数据

background_task_->Schedule([this, codec, opus = std::move(opus)]() mutable {
    if (aborted_) {
        return;
    }

    std::vector<int16_t> pcm;
    if (!opus_decoder_->Decode(std::move(opus), pcm)) {
        return;
    }

    if (opus_decode_sample_rate_ != codec->output_sample_rate()) {
        int target_size = output_resampler_.GetOutputSamples(pcm.size());
        std::vector<int16_t> resampled(target_size);
        output_resampler_.Process(pcm.data(), pcm.size(), resampled.data());
        pcm = std::move(resampled);
    }

    codec->OutputData(pcm);
});

background_task_->Schedule(...)：将一个 lambda 函数调度到后台任务中执行。
- if (aborted_)：检查是否已终止操作，如果是则直接返回。
- opus_decoder_->Decode(std::move(opus), pcm)：使用 opus_decoder_ 对 OPUS 格式的音频数据进行解码，解码结果存储在 pcm 向量中。如果解码失败，函数返回。
- if (opus_decode_sample_rate_ != codec->output_sample_rate())：检查解码后的音频采样率是否与音频编解码器的输出采样率一致。如果不一致，进行重采样处理：
  - output_resampler_.GetOutputSamples(pcm.size())：获取重采样后的样本数量。
  - output_resampler_.Process(pcm.data(), pcm.size(), resampled.data())：执行重采样操作。
  - pcm = std::move(resampled)：将重采样后的音频数据移动到 pcm 向量中。
- codec->OutputData(pcm)：将处理后的 PCM 音频数据发送到音频编解码器进行输出。