【从零开始】用C语言轻松创建和播放音频

简介

C语言作为一种基础且强大的编程语言，广泛应用于系统编程、嵌入式系统、游戏开发等多个领域。音频处理是多媒体编程的重要组成部分，而C语言提供了丰富的库和函数来实现音频的创建和播放。本文将带您从零开始，了解如何使用C语言创建和播放音频。

环境准备

在开始之前，确保您的开发环境中安装了以下内容：

• C编译器（如GCC）
• 音频处理库（如PortAudio、SDL）

创建音频文件

创建音频文件通常涉及以下几个步骤：

1. 选择音频格式

常见的音频格式包括WAV、MP3、AAC等。WAV格式是最简单的无损音频格式，而MP3和AAC则提供了较高的压缩比。

2. 定义音频参数

音频参数包括采样率、声道数、采样精度等。例如，一个立体声（双声道）的音频，采样率为44100Hz，采样精度为16位。

3. 创建音频缓冲区

根据音频参数，创建一个足够大的缓冲区来存储音频数据。

4. 生成音频数据

根据需要，可以生成纯音频（如白噪声）或加载现有的音频文件。

5. 保存音频文件

将生成的音频数据写入文件。

以下是一个简单的WAV音频文件创建示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    const int sampleRate = 44100;
    const int channels = 2;
    const int samplesPerFrame = sampleRate / 100; // 100Hz
    const int bitsPerSample = 16;
    const int bytesPerSample = bitsPerSample / 8;
    const int totalBytesPerFrame = channels * bytesPerSample;
    const int totalFrames = sampleRate / 100; // 1 second
    const int totalBytes = totalFrames * totalBytesPerFrame;
    unsigned char *audioData = malloc(totalBytes);

    // Fill the audio buffer with silence (0s)
    for (int i = 0; i < totalBytes; i++) {
        audioData[i] = 0;
    }

    // Write the audio file
    FILE *file = fopen("test.wav", "wb");
    fwrite("RIFF", 1, 4, file);
    fwrite((int)(totalBytes + 36), 1, 4, file);
    fwrite("WAVE", 1, 4, file);
    fwrite("fmt ", 1, 4, file);
    fwrite((int)16, 1, 4, file);
    fwrite((int)1, 1, 2, file);
    fwrite((int)channels, 1, 2, file);
    fwrite((int)sampleRate, 1, 4, file);
    fwrite((int)sampleRate * channels * bytesPerSample, 1, 4, file);
    fwrite((int)channels * bytesPerSample, 1, 2, file);
    fwrite((int)bitsPerSample, 1, 2, file);
    fwrite("data", 1, 4, file);
    fwrite((int)totalBytes, 1, 4, file);
    fwrite(audioData, 1, totalBytes, file);
    fclose(file);

    free(audioData);

    return 0;
}

播放音频文件

播放音频文件通常需要使用特定的库，如PortAudio或SDL。以下是一个使用SDL播放WAV文件的简单示例：

#include <SDL.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    SDL_AudioSpec spec;
    SDL_AudioDeviceID device;
    Uint8 *audioBuffer;
    Uint32 bufferSize;

    // Open audio device
    if (SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO) < 0) {
        fprintf(stderr, "SDL_Init: %s\n", SDL_GetError());
        return 1;
    }

    spec.freq = 44100;
    spec.format = SDL_AUDIO_FORMAT_S16;
    spec.channels = 2;
    spec.samples = 1024;
    spec.callback = NULL;

    device = SDL_OpenAudioDevice(NULL, 0, &spec, NULL, 0);
    if (device == 0) {
        fprintf(stderr, "SDL_OpenAudioDevice: %s\n", SDL_GetError());
        return 1;
    }

    // Load WAV file
    FILE *file = fopen("test.wav", "rb");
    fseek(file, 0, SEEK_END);
    long fileSize = ftell(file);
    rewind(file);
    unsigned char *wavData = malloc(fileSize);
    fread(wavData, 1, fileSize, file);
    fclose(file);

    // Play audio
    SDL_PauseAudioDevice(device, 0);
    for (int i = 0; i < fileSize; i += spec.samples * spec.channels * spec.format / 8) {
        memcpy(audioBuffer, wavData + i, spec.samples * spec.channels * spec.format / 8);
        SDL_LockAudioDevice(device);
        SDL_UnlockAudioDevice(device);
    }

    // Close audio device
    SDL_CloseAudioDevice(device);
    SDL_Quit();

    return 0;
}

总结

通过本文的介绍，您应该已经了解了如何使用C语言创建和播放音频文件。在实际应用中，您可能需要根据具体需求调整音频参数和格式，以及处理更复杂的音频处理任务。希望本文能对您的音频编程之旅有所帮助。