C++ - 播放正弦波产生的音调

Question

大家好，我目前正在尝试弄清楚如何播放我使用正弦波生成的音调。

这是我的代码：

#include <iostream>
#include <OpenAL/al.h>
#include <OpenAL/alc.h>
#include <Math.h>

using namespace std;

int main (int argc, char * const argv[]) {

    int number = 0;
    int i, size;
    double const Pi=4*atan(1); 
    cout << "Enter number of seconds:" << endl;
    scanf("%d", &number);
    size = 44100*number;
    unsigned char buffer [size]; //buffer array

    for(i = 0; i < size; i++){
        buffer[i] = (char)sin((2*Pi*440)/(44100*i))*127;
    }

    return 0;
}

显然它目前没有做任何事情，因为我不知道如何播放缓冲区。 我不想生成 wav 文件，也不想加载一个。我只想播放我生成的缓冲区。

我目前正在 Mac OS X 上工作，并尝试使用 OpenAL 方法 - 然而我发现 alut 和 alu 不再是它的一部分，如果我尝试使用它，结果发现它无论如何都已被废弃。 我也尝试过包含 QAudioOutput，但由于某种原因，它似乎不在我的 Mac 上的任何位置。

我只想简单地播放我创建的音调。有人可以指点我吗？

谢谢各位！！！

Answer 1

我为此专门写了一个例子。在 MacOSX 下与 OpenAL 一起运行良好，并播放平滑的正弦波。看看这里：
http://ioctl.eu/blog/2011/03/16/ openal-sine-synth/

代码很短，我想为了完整起见我也可以在这里添加它：

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <OpenAL/al.h>
#include <OpenAL/alc.h>

#define CASE_RETURN(err) case (err): return "##err"
const char* al_err_str(ALenum err) {
    switch(err) {
        CASE_RETURN(AL_NO_ERROR);
        CASE_RETURN(AL_INVALID_NAME);
        CASE_RETURN(AL_INVALID_ENUM);
        CASE_RETURN(AL_INVALID_VALUE);
        CASE_RETURN(AL_INVALID_OPERATION);
        CASE_RETURN(AL_OUT_OF_MEMORY);
    }
    return "unknown";
}
#undef CASE_RETURN

#define __al_check_error(file,line) \
    do { \
        ALenum err = alGetError(); \
        for(; err!=AL_NO_ERROR; err=alGetError()) { \
            std::cerr << "AL Error " << al_err_str(err) << " at " << file << ":" << line << std::endl; \
        } \
    }while(0)

#define al_check_error() \
    __al_check_error(__FILE__, __LINE__)


void init_al() {
    ALCdevice *dev = NULL;
    ALCcontext *ctx = NULL;

    const char *defname = alcGetString(NULL, ALC_DEFAULT_DEVICE_SPECIFIER);
    std::cout << "Default device: " << defname << std::endl;

    dev = alcOpenDevice(defname);
    ctx = alcCreateContext(dev, NULL);
    alcMakeContextCurrent(ctx);
}

void exit_al() {
    ALCdevice *dev = NULL;
    ALCcontext *ctx = NULL;
    ctx = alcGetCurrentContext();
    dev = alcGetContextsDevice(ctx);

    alcMakeContextCurrent(NULL);
    alcDestroyContext(ctx);
    alcCloseDevice(dev);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    /* initialize OpenAL */
    init_al();

    /* Create buffer to store samples */
    ALuint buf;
    alGenBuffers(1, &buf);
    al_check_error();

    /* Fill buffer with Sine-Wave */
    float freq = 440.f;
    int seconds = 4;
    unsigned sample_rate = 22050;
    size_t buf_size = seconds * sample_rate;

    short *samples;
    samples = new short[buf_size];
    for(int i=0; i<buf_size; ++i) {
        samples[i] = 32760 * sin( (2.f*float(M_PI)*freq)/sample_rate * i );
    }

    /* Download buffer to OpenAL */
    alBufferData(buf, AL_FORMAT_MONO16, samples, buf_size, sample_rate);
    al_check_error();


    /* Set-up sound source and play buffer */
    ALuint src = 0;
    alGenSources(1, &src);
    alSourcei(src, AL_BUFFER, buf);
    alSourcePlay(src);

    /* While sound is playing, sleep */
    al_check_error();
    sleep(seconds);

    /* Dealloc OpenAL */
    exit_al();
    al_check_error();
    return 0;
}

更新：我发现 OpenAL 对于我的需求来说有点限制，就像我在低延迟播放方面遇到一些问题，因为这似乎不是 OpenAL 的主要领域。相反，我发现了非常令人信服的 PortAudio：http://www.portaudio.com/
它支持所有主要平台（Mac、Win、Unix/ALSA）并且看起来非常好。有一个正弦播放的例子，它要复杂得多，但也很简单。只需下载最新版本并在 test/patest_sine.c 中找到正弦播放示例

Answer 2

您需要通过操作系统才能播放声音。它并不像您想象的那么简单。在 OSX 中，您需要通过 CoreAudio。

更好的方法是使用像 PortAudio (http://www.portaudio.com/) 这样的包装库，这将使您的代码更加可移植，并节省一些从程序中获取声音所需的样板文件。

Answer 3

试试这个（这个程序使用 Z 变换概念，一个使用 ALSA 生成 dtmf 音调的完整示例并且可以在 LINUX 上编译此处）‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌：

/*
 *  Cosine Samples Generator
 *
 *  Autor: Volnei Klehm
 *  Data: 04/01/2014
 */

#include <math.h>
#include <stdio.h>

#define S_FREQ 8000 /*Sample frequency, should be greater thar 2*sineFrequency
          If using audio output it has to be the same saple frequency 
          Used there*/

const float frequency_in_Hertz = 697; /*set output frequency*/
const float generatorContant1 = cosf(2*M_PI*(frequency_in_Hertz/S_FREQ));
const float generatorContant2 = sinf(2*M_PI*(frequency_in_Hertz/S_FREQ));


float GenerateSignal(){
  static float Register[2]={1,0};
  static float FeedBack;

  FeedBack=2*generatorContant1*Register[0]-Register[1];
  Register[1]=Register[0];  
  Register[0]=FeedBack;

  return (generatorContant2*Register[1]);
}


int main(void) {
  /*generate 300 samples*/
  for (int NumberOfSamples = 300; NumberOfSamples > 0; NumberOfSamples--) 
    printf("\n%f", GenerateSignal());
  return 0;
}