QT编程之PCM音频播放与采集
一、高级播放接口（未压缩编码的音频文件）
-
QMediaPlayer
- 支持MP3/WMA等压缩格式及网络流媒体播放，集成媒体控制（播放/暂停/进度调节）
- 需设置
QAudioOutput指定输出设备，支持播放速度调节（setPlaybackRate） - 代码示例：
QMediaPlayer player; player.setSource(QUrl::fromLocalFile("audio.mp3")); player.play(); // 开始播放
- QSoundEffect
1.专为低延迟音效设计，适合游戏/UI反馈音，支持WAV格式
2.支持循环播放（setLoopCount）和实时音量调节
3.代码示例：QSoundEffect effect; effect.setSource(QUrl::fromLocalFile("beep.wav")); effect.play(); // 延迟低于50ms
二、底层音频控制
- QAudioOutput/QAudioSink
- 直接处理PCM数据流，适合FFmpeg解码后的原始音频播放
- Qt5使用
QAudioOutput，Qt6重命名为QAudioSink，需指定采样率/声道数等参数 - 典型应用：
QAudioFormat format; format.setSampleRate(44100); format.setChannelCount(2); QAudioSink sink(format); sink.start(data_device); // data_device提供PCM数据流
三、PCM音频播放
Qt5/Qt6通用方案
// 头文件包含
#include <QFile>
#include <QAudioFormat>
#include <QAudioOutput> // Qt5
#include <QAudioSink> // Qt6
// 创建音频格式
QAudioFormat format;
format.setSampleRate(44100); // 采样率需与PCM文件一致
format.setChannelCount(2); // 声道数(1=单声道,2=立体声)
format.setSampleFormat(QAudioFormat::Int16); // 位深(必须与PCM编码匹配)
// 打开PCM文件
QFile pcmFile("audio.pcm");
if(pcmFile.open(QIODevice::ReadOnly)) {
// 检查设备支持
QAudioDevice device = QMediaDevices::defaultAudioOutput();
if(!device.isFormatSupported(format)) {
qWarning() << "不支持的音频格式"; // 需调整参数重试
return;
}
// 创建播放对象(Qt5用QAudioOutput, Qt6用QAudioSink)
#if QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(6, 0, 0)
QAudioOutput* audioOutput = new QAudioOutput(format);
audioOutput->start(&pcmFile); // 启动播放
#else
QAudioSink* audioSink = new QAudioSink(format);
audioSink->start(&pcmFile); // Qt6新版API
#endif
}关键参数说明
| 参数 | 典型值 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 采样率 | 8000/44100/48000 Hz | 必须与PCM文件生成时一致 |
| 样本格式 | Int16/UInt8/Float | FFmpeg常用s16le对应Int16 |
| 缓冲区大小 | 4000-8192 bytes | 过小导致卡顿，过大会增加延迟 |
四、 PCM转WAV
// 添加WAV文件头(44字节)
struct WAVHeader {
char riff[] = {'R','I','F','F'};
uint32_t fileSize; // 文件总大小-8
char wave[] = {'W','A','V','E'};
// ... 其他字段根据参数填充
};
QFile wavFile("audio.wav");
wavFile.open(QIODevice::WriteOnly);
wavFile.write((char*)&header, sizeof(WAVHeader)); // 写入头信息
wavFile.write(pcmData); // 追加PCM数据
五、PCM采集
Qt QAudioInput 实现 PCM 音频采集核心流程：
1. 参数配置
设置音频采集的格式参数，需定义 QAudioFormat 对象并指定以下关键参数：
QAudioFormat format;
format.setSampleRate(44100); // 采样率（如 44100Hz）
format.setChannelCount(1); // 声道数（单声道）
format.setSampleSize(16); // 样本大小（16-bit）
format.setCodec("audio/pcm"); // 编码格式为 PCM
format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian); // 字节序（小端）
format.setSampleType(QAudioFormat::SignedInt); // 样本类型（有符号整数）
2. 设备检查
验证默认输入设备是否支持设定的格式，若不支持则自动适配最接近的格式：
QAudioDeviceInfo device = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
if (!device.isFormatSupported(format)) {
qWarning() << "默认格式不支持，尝试适配最接近格式";
format = device.nearestFormat(format); // 自动适配
}
3. 启动采集
创建 QAudioInput 对象并启动音频输入设备：
QAudioInput* audioInput = new QAudioInput(format);
QIODevice* inputDevice = audioInput->start(); // 启动设备
4. 数据读取
通过 QIODevice 实时读取 PCM 数据：
// 通过信号槽机制实时读取数据（例如连接 readyRead 信号）
QObject::connect(inputDevice, &QIODevice::readyRead, :ml-search[=] {
QByteArray buffer = inputDevice->readAll(); // 获取原始 PCM 数据
// 此处处理或保存 buffer 数据（如发送到网络或写入文件）
});5. 保存为 WAV 文件（可选）
若需保存为 WAV 文件，需在 PCM 数据前添加 WAV 头：
#include <QCoreApplication>
#include <QAudioInput>
#include <QFile>
#include <QDebug>
// WAV文件头结构体（1字节对齐）
#pragma pack(push, 1)
struct WAVHeader {
char riff = {'R', 'I', 'F', 'F'};
quint32 fileSize;
char wave = {'W', 'A', 'V', 'E'};
char fmt = {'f', 'm', 't', ' '};
quint32 fmtSize = 16;
quint16 audioFormat = 1; // PCM格式
quint16 channels;
quint32 sampleRate;
quint32 bytesPerSecond;
quint16 blockAlign;
quint16 bitsPerSample;
char data = {'d', 'a', 't', 'a'};
quint32 dataSize;
};
#pragma pack(pop)
class AudioRecorder : public QObject {
Q_OBJECT
public:
explicit AudioRecorder(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}
void startRecording(const QString &filename) {
// 1. 设置音频格式
QAudioFormat format;
format.setSampleRate(44100);
format.setChannelCount(1);
format.setSampleSize(16);
format.setCodec("audio/pcm");
format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);
format.setSampleType(QAudioFormat::SignedInt);
// 2. 检查设备支持
QAudioDeviceInfo device = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
if (!device.isFormatSupported(format)) {
format = device.nearestFormat(format);
qWarning() << "使用适配格式:" << format;
}
// 3. 创建WAV文件并写入头
file.setFileName(filename);
if (!file.open(QIODevice::WriteOnly)) {
qCritical() << "无法创建文件:" << filename;
return;
}
// 生成WAV头
WAVHeader header;
header.channels = format.channelCount();
header.sampleRate = format.sampleRate();
header.bitsPerSample = format.sampleSize();
header.blockAlign = format.channelCount() * format.sampleSize() / 8;
header.bytesPerSecond = format.sampleRate() * header.blockAlign;
header.fileSize = sizeof(WAVHeader) - 8; // 后续更新
header.dataSize = 0; // 后续更新
file.write(reinterpret_cast<char*>(&header), sizeof(WAVHeader));
// 4. 启动音频输入
audioInput = new QAudioInput(format);
audioInput->start(&file); // 直接将数据写入文件
qDebug() << "开始录音...";
}
void stopRecording() {
if (audioInput) {
audioInput->stop();
delete audioInput;
audioInput = nullptr;
// 更新WAV头信息
quint32 fileSize = file.size() - 8;
quint32 dataSize = fileSize - sizeof(WAVHeader) + 8;
file.seek(4);
file.write(reinterpret_cast<char*>(&fileSize), 4);
file.seek(sizeof(WAVHeader) - 4);
file.write(reinterpret_cast<char*>(&dataSize), 4);
file.close();
qDebug() << "录音已保存";
}
}
private:
QAudioInput *audioInput = nullptr;
QFile file;
};
// 使用示例
int main(int argc, char *argv[]) {
QCoreApplication a(argc, argv);
AudioRecorder recorder;
recorder.startRecording("recording.wav");
// 按回车键停止录音
QObject::connect(&a, &QCoreApplication::aboutToQuit, [&recorder] {
recorder.stopRecording();
});
return a.exec();
}
#include "main.moc"
注意事项
1）实时性处理：建议使用异步信号槽机制（如 readyRead）避免阻塞主线程。
2）异常处理：需检查设备是否可用，并在结束时释放资源（调用 stop() 和 delete）。
3）跨平台兼容性：代码在 Windows、Linux、Android 等系统均可运行，但需注意字节对齐问题（如 WAV 头结构体）。
3）参数调优：根据实际需求调整采样率、声道数等参数，以平衡音质和性能。
六、开发注意事项
-
跨平台兼容性
- Linux需安装
pulseaudio或alsa-lib驱动 - Windows/Mac需确认音频设备支持指定格式
- 结构体使用
#pragma pack(1)避免对齐问题
- Linux需安装
-
实时音频处理
- 采集使用
QAudioInput，与播放代码结构类似 - 网络传输时建议分块发送（每帧1024样本）
- 采集使用
-
性能优化
- 启用
QIODevice::Unbuffered模式降低延迟 - 多线程处理：解码/采集与播放分离
- 启用