C#中DirectSound錄音的使用

作者：OwenWu 2009-08-18 14:29:27

開發后端

本文介紹了C#中DirectSound錄音的原理、類型和代碼等。

一．聲卡錄音的基本原理

為了實現一個錄音的基本過程，至少需要以下對象的支持：

1．錄音設備，對我們的PC設備就是聲卡。這個錄音設備可以進行的操作應該有開始和關閉。

2．緩沖區，也就是錄制的聲音放在哪里的問題。

二．DirectSound錄音的描述模型 (我裝的是directx_dec2005_redist.exe)

DirectSound錄音的支持類

ØCapture，設備對象，可以看作是聲卡的描述。

ØCaptureBuffer，緩沖區對象，存放錄入的音頻數據。

ØNotify，事件通知對象，由于錄音是一個長時間的過程，因此使用一個緩沖隊列（多個緩沖區）接收數據，每當一個緩沖區滿的時候，系統使用這個對象通知應用程序取走這個緩沖區，并繼續錄音。

以上三個對象是進行錄音操作的主要對象，由于在C++中對DirectSound的操作DirectX幫助文檔中已經有很詳細的說明，這里就不再贅述了。本文是針對Managed Code。除了以上三個主要的DirectSound類，還需要以下幾個輔助類。

ØWaveFormat，描述了進行錄制的聲音波形的格式，例如采樣率，單聲道還是立體聲，每個采樣點的長度等等。

ØThread，線程類，由于錄音的過程是需要不斷處理緩沖區滿的事件，因此新建一個線程對此進行單獨處理。

ØAutoResetEvent，通知的事件，當緩沖區滿的時候，使用該事件作為通知事件。

三．DirectSound錄音代碼解析（SoundRecord類）

 using System;  
 using System.Collections.Generic;  
 using System.Text;  
   
 using System.Windows.Forms;  
 using System.IO;  
 using System.Threading;  
 using Microsoft.DirectX;  
 using Microsoft.DirectX.DirectSound;  
   
 namespace DirectSoundTest  
 {  
     class SoundRecord  
     {  
         public const int cNotifyNum = 16;       // 緩沖隊列的數目  
         private int mNextCaptureOffset = 0;      // 該次錄音緩沖區的起始點  
         private int mSampleCount = 0;            // 錄制的樣本數目  
         private int mNotifySize = 0;             // 每次通知大小  
         private int mBufferSize = 0;             // 緩沖隊列大小  
         private string mFileName = string.Empty;     // 文件名  
         private FileStream mWaveFile = null;         // 文件流  
         private BinaryWriter mWriter = null;         // 寫文件  
         private Capture mCapDev = null;              // 音頻捕捉設備  
         private CaptureBuffer mRecBuffer = null;     // 緩沖區對象  
         private Notify mNotify = null;               // 消息通知對象  
         private WaveFormat mWavFormat;                       // 錄音的格式  
         private Thread mNotifyThread = null;                 // 處理緩沖區消息的線程  
         private AutoResetEvent mNotificationEvent = null;    // 通知事件  
   
   
   
         /**//// < summary>  
         /// 構造函數,設定錄音設備,設定錄音格式.  
         /// < /summary>  
         public SoundRecord()  
         {  
            // 初始化音頻捕捉設備  
             InitCaptureDevice();  
             // 設定錄音格式  
            mWavFormat = CreateWaveFormat();  
        }  
   
         /**//// < summary>  
         /// 設定錄音結束后保存的文件,包括路徑  
         /// < /summary>  
         /// < param name="filename">保存wav文件的路徑名< /param>  
         public void SetFileName(string filename)  
         {  
             mFileName = filename;  
         }  
   
         /**//// < summary>  
         /// 開始錄音  
         /// < /summary>  
         public void RecStart()  
         {  
             // 創建錄音文件  
             CreateSoundFile();  
   
             // 創建一個錄音緩沖區，并開始錄音  
             CreateCaptureBuffer();  
   
             // 建立通知消息,當緩沖區滿的時候處理方法  
             InitNotifications();  
             mRecBuffer.Start(true);  
        }  
   
         /**//// < summary>  
         /// 停止錄音  
         /// < /summary>  
        public void RecStop()  
         {  
             // 關閉通知消息  
             if (null != mNotificationEvent)  
                 mNotificationEvent.Set();  
   
             // 停止錄音  
             mRecBuffer.Stop();  
             // 寫入緩沖區最后的數據  
             RecordCapturedData();  
   
             // 回寫長度信息  
             mWriter.Seek(4, SeekOrigin.Begin);  
             mWriter.Write((int)(mSampleCount + 36));   // 寫文件長度  
             mWriter.Seek(40, SeekOrigin.Begin);  
             mWriter.Write(mSampleCount);                // 寫數據長度  
             mWriter.Close();  
             mWaveFile.Close();  
             mWriter = null;  
             mWaveFile = null;  
         }  
   
         //4．內部調用函數  
   
         /**//// < summary>  
         /// 初始化錄音設備,此處使用主錄音設備.  
         /// < /summary>  
         /// < returns>調用成功返回true,否則返回false< /returns>  
        private bool InitCaptureDevice()  
        {  
            // 獲取默認音頻捕捉設備  
            CaptureDevicesCollection devices = new CaptureDevicesCollection();  // 枚舉音頻捕捉設備  
 
            Guid deviceGuid = Guid.Empty;                                       // 音頻捕捉設備的ID  
            if (devices.Count > 0)  
                deviceGuid = devices[0].DriverGuid;  
            else 
            {  
                MessageBox.Show("系統中沒有音頻捕捉設備");  
                return false;  
            }  
 
            // 用指定的捕捉設備創建Capture對象  
            try 
            {  
                mCapDev = new Capture(deviceGuid);  
            }  
            catch (DirectXException e)  
            {  
                MessageBox.Show(e.ToString());  
                return false;  
            }  
            return true;  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 創建錄音格式,此處使用16bit,16KHz,Mono的錄音格式  
        /// < /summary>  
        /// < returns>WaveFormat結構體< /returns>  
        private WaveFormat CreateWaveFormat()  
        {  
            WaveFormat format = new WaveFormat();  
            format.FormatTag = WaveFormatTag.Pcm;   // PCM  
            format.SamplesPerSecond = 16000;        // 16KHz  
            format.BitsPerSample = 16;              // 16Bit  
            format.Channels = 1;                    // Mono  
            format.BlockAlign = (short)(format.Channels * (format.BitsPerSample / 8));  
            format.AverageBytesPerSecond = format.BlockAlign * format.SamplesPerSecond;  
            return format;  
        }  
        /**//// < summary>  
        /// 創建錄音使用的緩沖區  
        /// < /summary>  
        private void CreateCaptureBuffer()  
        {  
            // 緩沖區的描述對象  
            CaptureBufferDescription bufferdescription = new CaptureBufferDescription();  
 
            if (null != mNotify)  
            {  
                mNotify.Dispose();  
                mNotify = null;  
            }  
            if (null != mRecBuffer)  
            {  
                mRecBuffer.Dispose();  
                mRecBuffer = null;  
            }  
 
            // 設定通知的大小,默認為1s鐘  
 
            mNotifySize = (1024 > mWavFormat.AverageBytesPerSecond / 8) ? 1024 : (mWavFormat.AverageBytesPerSecond / 8);  
            mNotifySize -= mNotifySize % mWavFormat.BlockAlign;  
 
 
            // 設定緩沖區大小  
            mBufferSize = mNotifySize * cNotifyNum;  
            // 創建緩沖區描述              
            bufferdescription.BufferBytes = mBufferSize;  
            bufferdescription.Format = mWavFormat;           // 錄音格式  
 
            // 創建緩沖區           
            mRecBuffer = new CaptureBuffer(bufferdescription, mCapDev);  
            mNextCaptureOffset = 0;  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 初始化通知事件,將原緩沖區分成16個緩沖隊列,在每個緩沖隊列的結束點設定通知點.  
        /// < /summary>  
        /// < returns>是否成功< /returns>  
        private bool InitNotifications()  
        {  
            if (null == mRecBuffer)  
            {  
                MessageBox.Show("未創建錄音緩沖區");  
                return false;  
 
            }  
            // 創建一個通知事件,當緩沖隊列滿了就激發該事件.  
            mNotificationEvent = new AutoResetEvent(false);  
            // 創建一個線程管理緩沖區事件  
            if (null == mNotifyThread)  
            {  
                mNotifyThread = new Thread(new ThreadStart(WaitThread));  
                mNotifyThread.Start();  
            }  
 
            // 設定通知的位置  
            BufferPositionNotify[] PositionNotify = new BufferPositionNotify[cNotifyNum + 1];  
            for (int i = 0; i <  cNotifyNum; i++)  
            {  
                PositionNotify[i].Offset = (mNotifySize * i) + mNotifySize - 1;  
                PositionNotify[i].EventNotifyHandle = mNotificationEvent.Handle;  
            }  
 
            mNotify = new Notify(mRecBuffer);  
            mNotify.SetNotificationPositions(PositionNotify, cNotifyNum);  
            return true;  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 將錄制的數據寫入wav文件  
        /// < /summary>  
        private void RecordCapturedData()  
        {  
            byte[] CaptureData = null;  
            int ReadPos;  
            int CapturePos;  
            int LockSize;  
            mRecBuffer.GetCurrentPosition(out CapturePos, out ReadPos);  
            LockSize = ReadPos - mNextCaptureOffset;  
            if (LockSize <  0)  
                LockSize += mBufferSize;  
 
            // 對齊緩沖區邊界,實際上由于開始設定完整,這個操作是多余的.  
            LockSize -= (LockSize % mNotifySize);  
            if (0 == LockSize)  
                return;  
            // 讀取緩沖區內的數據  
            CaptureData = (byte[])mRecBuffer.Read(mNextCaptureOffset, typeof(byte), LockFlag.None, LockSize);  
 
            // 寫入Wav文件  
            mWriter.Write(CaptureData, 0, CaptureData.Length);  
 
            // 更新已經錄制的數據長度.  
            mSampleCount += CaptureData.Length;  
            // 移動錄制數據的起始點,通知消息只負責指示產生消息的位置,并不記錄上次錄制的位置  
            mNextCaptureOffset += CaptureData.Length;  
            mNextCaptureOffset %= mBufferSize; // Circular buffer  
        }  
 
 
        /**//// < summary>  
        /// 接收緩沖區滿消息的處理線程  
        /// < /summary>  
        private void WaitThread()  
        {  
            while (true)  
            {  
                // 等待緩沖區的通知消息  
                mNotificationEvent.WaitOne(Timeout.Infinite, true);  
                // 錄制數據  
                RecordCapturedData();  
            }  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 創建保存的波形文件,并寫入必要的文件頭.  
        /// < /summary>  
        private void CreateSoundFile()  
        {  
            /**//**************************************************************************  
         Here is where the file will be created. A  
         wave file is a RIFF file, which has chunks  
        of data that describe what the file contains.  
         A wave RIFF file is put together like this:  
         The 12 byte RIFF chunk is constructed like this:  
         Bytes 0 - 3 :  'R' 'I' 'F' 'F'  
         Bytes 4 - 7 :  Length of file, minus the first 8 bytes of the RIFF description.  
                           (4 bytes for "WAVE" + 24 bytes for format chunk length +  
                           8 bytes for data chunk description + actual sample data size.)  
          Bytes 8 - 11: 'W' 'A' 'V' 'E'  
          The 24 byte FORMAT chunk is constructed like this:  
          Bytes 0 - 3 : 'f' 'm' 't' ' '  
          Bytes 4 - 7 : The format chunk length. This is always 16.  
          Bytes 8 - 9 : File padding. Always 1.  
          Bytes 10- 11: Number of channels. Either 1 for mono,  or 2 for stereo.  
          Bytes 12- 15: Sample rate.  
          Bytes 16- 19: Number of bytes per second.  
          Bytes 20- 21: Bytes per sample. 1 for 8 bit mono, 2 for 8 bit stereo or  
          16 bit mono, 4 for 16 bit stereo.  
          Bytes 22- 23: Number of bits per sample.  
          The DATA chunk is constructed like this:  
          Bytes 0 - 3 : 'd' 'a' 't' 'a'  
          Bytes 4 - 7 : Length of data, in bytes.            
          Bytes 8 -: Actual sample data.  
          ***************************************************************************/ 
            // Open up the wave file for writing.  
            mWaveFile = new FileStream(mFileName, FileMode.Create);  
            mWriter = new BinaryWriter(mWaveFile);  
            // Set up file with RIFF chunk info.              
            char[] ChunkRiff = { 'R', 'I', 'F', 'F' };  
            char[] ChunkType = { 'W', 'A', 'V', 'E' };  
            char[] ChunkFmt = { 'f', 'm', 't', ' ' };  
            char[] ChunkData = { 'd', 'a', 't', 'a' };  
            short shPad = 1;                // File padding  
            int nFormatChunkLength = 0x10;  // Format chunk length.  
            int nLength = 0;                // File length, minus first 8 bytes of RIFF description. This will be filled in later.  
            short shBytesPerSample = 0;     // Bytes per sample.  
 
            // 一個樣本點的字節數目  
            if (8 == mWavFormat.BitsPerSample && 1 == mWavFormat.Channels)  
                shBytesPerSample = 1;  
            else if ((8 == mWavFormat.BitsPerSample && 2 == mWavFormat.Channels) || (16 == mWavFormat.BitsPerSample && 1 == mWavFormat.Channels))  
                shBytesPerSample = 2;  
            else if (16 == mWavFormat.BitsPerSample && 2 == mWavFormat.Channels)  
                shBytesPerSample = 4;  
 
            // RIFF 塊  
            mWriter.Write(ChunkRiff);  
            mWriter.Write(nLength);  
            mWriter.Write(ChunkType);  
            // WAVE塊  
            mWriter.Write(ChunkFmt);  
            mWriter.Write(nFormatChunkLength);  
            mWriter.Write(shPad);  
            mWriter.Write(mWavFormat.Channels);  
            mWriter.Write(mWavFormat.SamplesPerSecond);  
            mWriter.Write(mWavFormat.AverageBytesPerSecond);  
            mWriter.Write(shBytesPerSample);  
            mWriter.Write(mWavFormat.BitsPerSample);  
 
            // 數據塊  
            mWriter.Write(ChunkData);  
            mWriter.Write((int)0);   // The sample length will be written in later.  
        }  
    }  
}

四、DirectSound錄音外部窗體調用方式

聲明部分：

private SoundRecord recorder = null;    // 錄音

窗體構造函數：

recorder = new SoundRecord();

啟動錄音按鈕：

private void btnStart_Click(object sender, System.EventArgs e)  
{  
    //  
    // 錄音設置  
    //  
    string wavfile = null;  
    wavfile = “test.wav”;  
    recorder.SetFileName(wavfile);  
    recorder.RecStart();  
}

中止錄音按鈕：

private void btnStop_Click(object sender, System.EventArgs e)  
{  
    recorder.RecStop();  
    recorder = null;  
}

五、需要添加的外部引用文件

在系統的System32目錄下添加以下兩個引用文件，如果沒有，在DirectX的開發包內可以找到。

Microsoft.DirectX.dll

Microsoft.DirectX.DirectSound.dll

【編輯推薦】

C# winForm自定義鼠標樣式的兩種方法
C#自定義消息框的設置圖解
掌握C#自定義泛型類：從初始化說起
C#存儲過程的循序漸進
存儲過程的優勢及其調用方法介紹

責任編輯：book05 來源： cnblogs

DirectSound錄音