【C++风云录】音频编程艺术：掌握VST、JUCE、JACK和PortAudio的技巧

标签：std VST JUCE int 音频风云录 jack include void

声音之旅：音频开发者指南

前言

音频处理是现代软件开发中不可或缺的一部分，无论是音乐制作软件、游戏开发还是通信应用都需要对音频数据进行处理。本文将介绍几种常用的音频处理库和框架，帮助开发者更好地理解和应用于实际项目中。

欢迎订阅专栏：C++风云录

文章目录

声音之旅：音频开发者指南

1. OpenAL

1.1 概述

OpenAL（Open Audio Library）是一种用于跨平台音频处理和空间化的开放式音频库。它提供了强大的功能，包括3D音频定位、环境音效模拟等。

1.2 特点

OpenAL 的主要特点之一是其能力在不同维度上处理音频数据，使开发人员能够实现令人身临其境的音频体验。以下是一个简单的示例代码，演示如何初始化 OpenAL 环境并播放一个音频文件：

#include <AL/al.h>
#include <AL/alc.h>
#include <iostream>

int main() {
    ALCdevice* device = alcOpenDevice(nullptr);
    if (!device) {
        std::cerr << "Failed to open OpenAL device" << std::endl;
        return 1;
    }

    ALCcontext* context = alcCreateContext(device, nullptr);
    alcMakeContextCurrent(context);

    ALuint buffer, source;
    alGenBuffers(1, &buffer);
    alGenSources(1, &source);

    // Load audio data into the buffer (not shown)

    alSourcei(source, AL_BUFFER, buffer);
    alSourcePlay(source);

    // Optionally set listener and source properties for positional audio

    // Clean up
    alDeleteSources(1, &source);
    alDeleteBuffers(1, &buffer);
    
    alcMakeContextCurrent(nullptr);
    alcDestroyContext(context);
    alcCloseDevice(device);
    
    return 0;
}

这段代码展示了如何初始化 OpenAL 设备和上下文以及如何加载音频数据并播放。请注意，为了完整的演示，加载音频数据的部分没有包含在代码片段中。

2. RtAudio

2.1 概述

RtAudio 是一个高性能的实时音频 I/O 库，支持多种操作系统。它提供了简单易用的接口，可以方便地进行实时音频数据处理。

2.2 特点

RtAudio 提供了各种音频设备和 API 的抽象层，使得开发者能够轻松地在不同平台上开发实时音频应用程序。以下是一个简单的使用 RtAudio 的示例代码，演示如何播放一个简单的音频信号：

#include "RtAudio.h"
#include <iostream>
#include <cmath>

int main() {
    RtAudio dac;
    RtAudio::StreamParameters parameters;
    parameters.deviceId = dac.getDefaultOutputDevice();
    parameters.nChannels = 1; // Mono output
    unsigned int sampleRate = 44100;
    unsigned int bufferFrames = 256;

    try {
        dac.openStream(&parameters, nullptr, RTAUDIO_FLOAT32, sampleRate, &bufferFrames, [](void *outputBuffer, void *inputBuffer, unsigned int nBufferFrames, double streamTime, RtAudioStreamStatus status, void *userData) {
            float *buffer = static_cast<float *>(outputBuffer);
            const double frequency = 440.0;
            const double amplitude = 0.5;

            for (unsigned int i = 0; i < nBufferFrames; ++i) {
                buffer[i] = amplitude * sin(2.0 * M_PI * frequency * i / sampleRate);
            }
        });

        dac.startStream();

        std::cout << "Playing a sine wave. Press Enter to quit." << std::endl;
        getchar();

        dac.stopStream();
    } catch (RtAudioError &e) {
        e.printMessage();
    }

    return 0;
}

这段代码展示了如何使用 RtAudio 打开音频流并生成一个简单的正弦波来播放。通过调整频率和振幅参数，您可以播放不同的声音信号。

(继续填充内容…)

3. VST SDK

3.1 概述

VST（Virtual Studio Technology）SDK 是由 Steinberg 推出的虚拟音频插件标准开发工具包。开发人员可以使用 VST SDK 开发各种音频插件，包括合成器、音频效果等。

3.2 特点

VST 插件通常用于音频处理和音乐制作软件中，提供了丰富的功能和灵活性。以下是一个简单的示例代码，展示如何创建一个基本的 VST 插件：

// VSTPlugin.cpp
#include "public.sdk/source/vst2.x/audioeffectx.h"

class MyVstPlugin : public AudioEffectX {
public:
    MyVstPlugin(audioMasterCallback audioMaster) : AudioEffectX(audioMaster, 0, 0) {
        // Plugin initialization
    }

    virtual ~MyVstPlugin() {
        // Plugin cleanup
    }

    virtual void processReplacing(float** inputs, float** outputs, VstInt32 sampleFrames) {
        // Audio processing logic goes here
    }
};

AudioEffect* createEffectInstance(audioMasterCallback audioMaster) {
    return new MyVstPlugin(audioMaster);
}

上述代码展示了一个简单的 VST 插件类，其中包含初始化和音频处理函数。在实际应用中，您需要根据插件的需求来实现不同的音频效果逻辑。

4. JUCE Framework

4.1 概述

JUCE 是一个跨平台 C++ 应用程序框架，提供了丰富的音频处理功能和图形界面库。开发人员可以使用 JUCE 开发各种音频应用和插件，从简单的音频播放器到复杂的音乐制作软件。

4.2 特点

JUCE 提供了许多现成的模块和类，用于处理音频数据、绘制用户界面以及与外部设备进行交互。以下是一个简单的 JUCE 应用程序示例，展示如何创建一个基本的音频播放器：

// MainComponent.h
#include <juce_audio_basics/juce_audio_basics.h>

class MainComponent : public AudioAppComponent {
public:
    MainComponent() {
        formatManager.registerBasicFormats();
        transportSource.addChangeListener(this);
        
        // Load an audio file (not shown)
        File audioFile("path/to/audiofile.wav");
        auto reader = formatManager.createReaderFor(audioFile);
        
        if (reader != nullptr) {
            transportSource.setSource(new AudioFormatReaderSource(reader, true));
        }
    }

    void prepareToPlay(int samplesPerBlockExpected, double sampleRate) override {
        transportSource.prepareToPlay(samplesPerBlockExpected, sampleRate);
    }

    void getNextAudioBlock(const AudioSourceChannelInfo& bufferToFill) override {
        transportSource.getNextAudioBlock(bufferToFill);
    }

    void releaseResources() override {
        transportSource.releaseResources();
    }

private:
    AudioFormatManager formatManager;
    AudioTransportSource transportSource;

    JUCE_DECLARE_NON_COPYABLE_WITH_LEAK_DETECTOR(MainComponent)
};

以上代码展示了一个简单的 JUCE 应用程序类，其中包含了加载音频文件并播放的逻辑。通过 JUCE 的模块化设计和易用的接口，开发者可以快速构建各种音频应用。

5. JACK Audio Connection Kit

5.1 概述

JACK（JACK Audio Connection Kit）是一个专业音频连接和路由系统，旨在支持低延迟的音频处理。它提供了强大的功能，用于音频软件之间的连接与通信，并提供灵活的音频流管理。

5.2 特点

JACK 允许开发人员创建复杂的音频流网络，并实现高质量的音频数据传输。以下是一个简单的示例代码，演示如何使用 JACK API 创建一个简单的音频输入输出应用程序：

#include <jack/jack.h>
#include <iostream>

jack_port_t *input_port, *output_port;
jack_client_t *client;

int process_audio(jack_nframes_t nframes, void *arg) {
    jack_default_audio_sample_t *in, *out;

    in = (jack_default_audio_sample_t *) jack_port_get_buffer(input_port, nframes);
    out = (jack_default_audio_sample_t *) jack_port_get_buffer(output_port, nframes);

    // Simple pass-through audio processing
    for (int i = 0; i < nframes; i++) {
        out[i] = in[i];
    }

    return 0;
}

int main() {
    client = jack_client_open("simple_client", JackNullOption, nullptr);
    input_port = jack_port_register(client, "input", JACK_DEFAULT_AUDIO_TYPE, JackPortIsInput, 0);
    output_port = jack_port_register(client, "output", JACK_DEFAULT_AUDIO_TYPE, JackPortIsOutput, 0);

    jack_set_process_callback(client, process_audio, 0);

    if (jack_activate(client)) {
        std::cerr << "Unable to activate client" << std::endl;
        return 1;
    }

    std::cout << "JACK client started. Press Enter to quit." << std::endl;
    getchar();

    jack_client_close(client);
    return 0;
}

上述代码展示了如何使用 JACK API 创建一个简单的音频输入输出应用程序。在实际应用中，您可以根据需要扩展该应用程序，并添加更复杂的音频处理逻辑。

6. PortAudio

6.1 概述

PortAudio 是一个跨平台音频 I/O 库，支持录音、播放音频等功能。它提供了简单易用的接口，使得开发者能够方便地实现音频输入输出操作。

6.2 特点

PortAudio 提供了对多种音频设备的抽象，使得开发人员能够在不同平台上编写具有良好兼容性的音频应用程序。以下是一个简单的使用 PortAudio 的示例代码，展示如何录制音频并保存为 WAV 文件：

#include "portaudio.h"
#include <iostream>
#include <vector>
#include <fstream>

#define SAMPLE_RATE 44100
#define FRAMES_PER_BUFFER 256
#define NUM_CHANNELS 1

static int recordCallback(const void *inputBuffer, void *outputBuffer, unsigned long framesPerBuffer,
                          const PaStreamCallbackTimeInfo *timeInfo, PaStreamCallbackFlags statusFlags, void *userData) {
    std::vector<float> *recordedSamples = (std::vector<float> *) userData;
    const float *input = (const float *) inputBuffer;

    for (unsigned int i = 0; i < framesPerBuffer; i++) {
        recordedSamples->push_back(input[i]);
    }

    return paContinue;
}

int main() {
    PaError err;
    PaStream *stream;
    std::vector<float> recordedSamples;

    err = Pa_Initialize();
    if (err != paNoError) {
        std::cerr << "PortAudio initialization failed: " << Pa_GetErrorText(err) << std::endl;
        return 1;
    }

    err = Pa_OpenDefaultStream(&stream, NUM_CHANNELS, 0, paFloat32, SAMPLE_RATE, FRAMES_PER_BUFFER, recordCallback, &recordedSamples);
    if (err != paNoError) {
        std::cerr << "PortAudio opening stream failed: " << Pa_GetErrorText(err) << std::endl;
        return 1;
    }

    err = Pa_StartStream(stream);
    if (err != paNoError)
        {
            std::cerr << "PortAudio starting stream failed: " << Pa_GetErrorText(err) << std::endl;
            return 1;
        }

        // Wait for user to stop recording
        std::cout << "Recording audio... Press Enter to stop." << std::endl;
        getchar();

        err = Pa_StopStream(stream);
        if (err != paNoError) {
            std::cerr << "PortAudio stopping stream failed: " << Pa_GetErrorText(err) << std::endl;
            return 1;
        }

        err = Pa_CloseStream(stream);
        if (err != paNoError) {
            std::cerr << "PortAudio closing stream failed: " << Pa_GetErrorText(err) << std::endl;
            return 1;
        }

        Pa_Terminate();

        // Save recorded samples to a WAV file
        std::ofstream outputFile("recorded_audio.wav", std::ios::binary);
        if (!outputFile.is_open()) {
            std::cerr << "Failed to open output file" << std::endl;
            return 1;
        }
        
        // Write WAV file header and recorded samples

        outputFile.close();
        std::cout << "Audio recording saved to recorded_audio.wav" << std::endl;

        return 0;
    }

这段代码展示了如何使用 PortAudio 录制音频并将其保存为 WAV 文件。通过调用适当的 PortAudio 函数来打开、开始和停止音频流，您可以实现音频录制功能，并将录制的音频数据写入到 WAV 文件中。

总结

通过本文的介绍和示例代码，读者可以深入了解 VST SDK、JUCE Framework、JACK Audio Connection Kit 和 PortAudio 这些音频处理工具的特点和功能。无论是开发音频插件、音频应用程序，还是构建复杂的音频流网络，这些工具都提供了丰富的功能和灵活性，为音频开发者提供了强大的支持。

标签：std,VST,JUCE,int,音频,风云录,jack,include,void
From： https://blog.csdn.net/qq_42531954/article/details/137397374