问在C++中用ALSA捕获默认音频流
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Stack Overflow用户

提问于 2016-11-04 18:51:35

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我正在做一个有趣的项目，以改变飞利浦色调灯泡颜色的基础上的声音，是来自默认的ALSA设备。

我想编写一个小的C++程序，它捕获并分析默认的音频流，并将其分成3种变化:低、中、高，然后将这些通道划分为红色、绿色和蓝色。

我正在尝试阅读如何创建ALSA设备，但我很难弄清楚和Google如何用ALSA捕获流。这是我第一次与Audio和ALSA合作。我现在尽量避免使用python，因为我想学得更多一些。

如果您认为在C++上写这个不值得，我将在python中这样做。

c++

audio

alsa

audio-analysis

回答 1

Stack Overflow用户

发布于 2020-04-01 03:47:18

这个答案分为两部分。第一部分讨论了如何利用音频数据来表示LED亮度设置中的LED“位”。第二部分讨论了如何使用C++从ALSA声卡读取音频数据。

第1部分

一个分裂为RGB的想法，你可以想出如何将音频样本转换成24位表示，以“感性的方式”。当我们听到非线性时，你可能想要取音频数据的对数。因为音频数据既是正的，也是负的，所以您可能要对其绝对值执行此操作。最后，对于从ADC音频输入读取的每个缓冲区，您可能希望首先使用接受RMS (这将为您处理绝对值)。

因此，处理的步骤如下：

捕获音频缓冲区
为音频缓冲区的每一列取RMS (每列都是音频通道)。
取每列均方根值的对数。
计算出如何将每个通道的日志(RMS)值映射到LED上。一种方法是使用音频数据均方根的日志基2 (log2)，因为这将给您32位数据，您可以将其分解(由8: log2( RMS ) << 8旋转)以获得24位表示。然后计算出如何将这24位数映射到LED上，以达到您的目标。

例如，在伪代码中：

float loudness=log2(RMS(buffer);
if (loudness)>pow(2.,16.))
  setTheRedLED(loudness/pow(2.,16.));
else if (loudness)>pow(2.,8.))
  setTheBlueLED(loudness/pow(2.,8.));
else
  setTheGreenLED(loudness);

第2部分

您可以使用gtkiostream实现C++类，以便使用ALSA处理音频。

例如，这个ALSA::Capture类允许您捕获用于处理的音频。

要使用它，请将其包含到代码中：

#include "ALSA/ALSA.H"
using namespace ALSA;

然后，您可以在音频流到一个矩阵(矩阵列是音频通道)。但是，首先在C++代码中实例化类：

Capture capture("hw:0"); // to open the device hw:0 you could use "default" or another device
// you can now reset params if you don't want to use the default, see here : https://github.com/flatmax/gtkiostream/blob/master/applications/ALSACapture.C#L82
capture.setParams(); // set the parameters
if (!capture.prepared()){
    cout<<"should be prepared, but isn't"<<endl;
    return -1;
}

// now define your audio buffer you want to use for signal processing
Eigen::Array<int, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic, Eigen::RowMajor> buffer(latency, chCnt);

// start capturing
if ((res=capture.start())<0) // start the device capturing
    ALSADebug().evaluateError(res);

cout<<"format "<<capture.getFormatName(format)<<endl;
cout<<"channels "<<capture.getChannels()<<endl;
cout<<"period size "<<pSize<<endl;

// now do an infinite loop capturing audio and then processing it to do what you want.
while (true){
    capture>>buffer; // capture the audio to the buffer
    // do something with the audio in the buffer to separate out for red blue and green
}