捕获流

项目
03/08/2024

客户端调用 IAudioCaptureClient 接口中的方法，从终结点缓冲区读取捕获到的数据。客户端在共享模式下与音频引擎共享终结点缓冲区，在独享模式下与音频设备共享终结点缓冲区。要请求特定大小的终结点缓冲区，客户端会调用 IAudioClient::Initialize 方法。要获取已分配缓冲区的大小（可能与请求的大小不同），客户端会调用 IAudioClient::GetBufferSize 方法。

要通过终结点缓冲区来移动捕获的数据流，客户端会交替调用 IAudioCaptureClient::GetBuffer 方法和 IAudioCaptureClient::ReleaseBuffer 方法。客户端会以一系列数据包的形式访问终结点缓冲区中的数据。 GetBuffer 调用将从缓冲区检索下一个捕获的数据包。从数据包中读取数据后，客户端会调用 ReleaseBuffer 以释放数据包，并使其可用于更多捕获的数据。

数据包大小可能会随着 GetBuffer 调用的不同而变化。在调用 GetBuffer 之前，客户端可以选择调用 IAudioCaptureClient::GetNextPacketSize 方法，以便提前获取下一个数据包的大小。此外，客户端还可以调用 IAudioClient::GetCurrentPadding 方法来获取缓冲区中可用的捕获数据总量。在任何时刻，数据包大小总是会小于或等于缓冲区中捕获的数据总量。

在每次处理传递过程中，客户端都可以选择以下列方式之一来处理所捕获的数据：

客户端交替调用 GetBuffer 和 ReleaseBuffer，每调用一次读取一个数据包，直到 GetBuffer 返回 AUDCNT_S_BUFFEREMPTY，表示缓冲区已空。
在在每次调用 GetBuffer 和 ReleaseBuffer 之前，客户端都会调用 GetNextPacketSize，直到 GetNextPacketSize 报告数据包大小为 0，表明缓冲区已为空。

这两种技术产生的结果相当。

下面的代码示例显示了如何从默认捕获设备录制音频流：

//-----------------------------------------------------------
// Record an audio stream from the default audio capture
// device. The RecordAudioStream function allocates a shared
// buffer big enough to hold one second of PCM audio data.
// The function uses this buffer to stream data from the
// capture device. The main loop runs every 1/2 second.
//-----------------------------------------------------------

// REFERENCE_TIME time units per second and per millisecond
#define REFTIMES_PER_SEC  10000000
#define REFTIMES_PER_MILLISEC  10000

#define EXIT_ON_ERROR(hres)  \
              if (FAILED(hres)) { goto Exit; }
#define SAFE_RELEASE(punk)  \
              if ((punk) != NULL)  \
                { (punk)->Release(); (punk) = NULL; }

const CLSID CLSID_MMDeviceEnumerator = __uuidof(MMDeviceEnumerator);
const IID IID_IMMDeviceEnumerator = __uuidof(IMMDeviceEnumerator);
const IID IID_IAudioClient = __uuidof(IAudioClient);
const IID IID_IAudioCaptureClient = __uuidof(IAudioCaptureClient);

HRESULT RecordAudioStream(MyAudioSink *pMySink)
{
    HRESULT hr;
    REFERENCE_TIME hnsRequestedDuration = REFTIMES_PER_SEC;
    REFERENCE_TIME hnsActualDuration;
    UINT32 bufferFrameCount;
    UINT32 numFramesAvailable;
    IMMDeviceEnumerator *pEnumerator = NULL;
    IMMDevice *pDevice = NULL;
    IAudioClient *pAudioClient = NULL;
    IAudioCaptureClient *pCaptureClient = NULL;
    WAVEFORMATEX *pwfx = NULL;
    UINT32 packetLength = 0;
    BOOL bDone = FALSE;
    BYTE *pData;
    DWORD flags;

    hr = CoCreateInstance(
           CLSID_MMDeviceEnumerator, NULL,
           CLSCTX_ALL, IID_IMMDeviceEnumerator,
           (void**)&pEnumerator);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    hr = pEnumerator->GetDefaultAudioEndpoint(
                        eCapture, eConsole, &pDevice);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    hr = pDevice->Activate(
                    IID_IAudioClient, CLSCTX_ALL,
                    NULL, (void**)&pAudioClient);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    hr = pAudioClient->GetMixFormat(&pwfx);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    hr = pAudioClient->Initialize(
                         AUDCLNT_SHAREMODE_SHARED,
                         0,
                         hnsRequestedDuration,
                         0,
                         pwfx,
                         NULL);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    // Get the size of the allocated buffer.
    hr = pAudioClient->GetBufferSize(&bufferFrameCount);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    hr = pAudioClient->GetService(
                         IID_IAudioCaptureClient,
                         (void**)&pCaptureClient);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    // Notify the audio sink which format to use.
    hr = pMySink->SetFormat(pwfx);
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    // Calculate the actual duration of the allocated buffer.
    hnsActualDuration = (double)REFTIMES_PER_SEC *
                     bufferFrameCount / pwfx->nSamplesPerSec;

    hr = pAudioClient->Start();  // Start recording.
    EXIT_ON_ERROR(hr)

    // Each loop fills about half of the shared buffer.
    while (bDone == FALSE)
    {
        // Sleep for half the buffer duration.
        Sleep(hnsActualDuration/REFTIMES_PER_MILLISEC/2);

        hr = pCaptureClient->GetNextPacketSize(&packetLength);
        EXIT_ON_ERROR(hr)

        while (packetLength != 0)
        {
            // Get the available data in the shared buffer.
            hr = pCaptureClient->GetBuffer(
                                   &pData,
                                   &numFramesAvailable,
                                   &flags, NULL, NULL);
            EXIT_ON_ERROR(hr)

            if (flags & AUDCLNT_BUFFERFLAGS_SILENT)
            {
                pData = NULL;  // Tell CopyData to write silence.
            }

            // Copy the available capture data to the audio sink.
            hr = pMySink->CopyData(
                              pData, numFramesAvailable, &bDone);
            EXIT_ON_ERROR(hr)

            hr = pCaptureClient->ReleaseBuffer(numFramesAvailable);
            EXIT_ON_ERROR(hr)

            hr = pCaptureClient->GetNextPacketSize(&packetLength);
            EXIT_ON_ERROR(hr)
        }
    }

    hr = pAudioClient->Stop();  // Stop recording.
    EXIT_ON_ERROR(hr)

Exit:
    CoTaskMemFree(pwfx);
    SAFE_RELEASE(pEnumerator)
    SAFE_RELEASE(pDevice)
    SAFE_RELEASE(pAudioClient)
    SAFE_RELEASE(pCaptureClient)

    return hr;
}

在上例中，RecordAudioStream 函数接收一个参数 pMySink，该参数是指向属于客户端定义的类 MyAudioSink 的对象的指针，而该类包含两个函数：CopyData 和 SetFormat。示例代码中不包括 MyAudioSink 的实现，这是因为：

没有一个类成员可直接与 WASAPI 接口中的任何方法通信。
该类能以多种方式实现，具体取决于客户端的要求。（例如，它可以将捕获数据写入 WAV 文件。）

但是，有关这两种方法操作的信息对于理解示例还是很有用的。

CopyData 函数从指定的缓冲区位置复制指定数量的音频帧。 RecordAudioStream 函数使用 CopyData 函数从共享缓冲区读取和保存音频数据。 SetFormat 函数指定 CopyData 函数要使用的数据格式。

只要 MyAudioSink 对象需要额外数据，CopyData 函数就会通过其第三个参数输出值 FALSE，在前面的代码示例中，这个参数是指向变量 bDone 的指针。当 MyAudioSink 对象获得所需的全部数据后，CopyData 函数会将 bDone 设置为 TRUE，从而使程序退出 RecordAudioStream 函数的循环。

RecordAudioStream 函数分配了一个持续时间为一秒的共享缓冲区。 (已分配的缓冲区可能持续时间稍长。）在主循环中，调用 Windows Sleep 函数会让程序等待半秒。在每次 Sleep 调用开始时，共享缓冲区为空或几乎为空。当 Sleep 调用返回时，共享缓冲区已填充了一半的捕获数据。

调用 IAudioClient::Initialize 方法后，数据流将保持打开状态，直到客户端释放对 IAudioClient 接口的所有引用，以及对客户端通过 IAudioClient::GetService 方法获得的服务接口的所有引用。最后的 Release 调用将关闭流。

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