Воспроизведение wav-файла с помощью portaudio и sndfile

Question

Я написал функцию для воспроизведения звукового файла с помощью portaudio и sndfile. К сожалению, качество звука ужасное. Звук больше похож на шипение. Ниже приведен исходный код функции, которую я использую.

#define _GLIBCXX_USE_C99_MATH 1 
#include "PlaySound_config.h" 
#include <boost/predef.h> 

#if !defined(USE_PORTAUDIO) // { 
# define USE_PORTAUDIO 0 
# if (! BOOST_OS_CYGWIN && ! BOOST_OS_WINDOWS) // { 
# undef USE_PORTAUDIO 
# define USE_PORTAUDIO 1 
# endif // } 
#endif // } 

#if (PLAY_SOUND_HAVE_PORTAUDIO_H && PLAY_SOUND_HAVE_SNDFILE_H && PLAY_SOUND_HAVE_SNDFILE_HH && USE_PORTAUDIO) // { 

#if (PLAY_SOUND_HAVE_UNISTD_H) 
# include <unistd.h> 
#endif 

#include <errno.h> 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 

#include <portaudio.h> 
#include <sndfile.hh> 

#include <cmath> 
#include <fstream> 
#include <iostream> 
#include <vector> 

#include <boost/filesystem/operations.hpp> 
#include <boost/filesystem/path.hpp> 
#include <boost/format.hpp> 

#include "PlaySound.h" 
#include "PlaySoundStrings.h" 

void SoundWarning(const std::string& message) 
{ 
    std::cerr << message << std::endl; 
} 

bool PlaySoundFile(const std::string& soundFile, unsigned long /* volume */) 
{ 
    const int MAX_CHANNELS = 1; 
    const double SAMPLE_RATE = 11025.0; 
    const unsigned long FRAMES_PER_BUFFER = 1024; 
    const size_t BUFFER_LEN = 1024; 
    using boost::format; 
    using boost::io::group; 
    std::string message; 
    if (soundFile.empty()) 
    { 
     errno = EINVAL; 
     message = playSoundStrings[error_invalid_argument]; 
     SoundWarning(message); 
     return false; 
    } 
    boost::filesystem::path soundFilePath(soundFile); 
    if (! boost::filesystem::exists(soundFilePath)) 
    { 
     errno = EINVAL; 
     message = str(format(playSoundStrings[error_file_does_not_exist]) % soundFile.c_str()); 
     SoundWarning(message); 
     return false; 
    } 
    PaError paError = Pa_Initialize(); 
    if (paError != paNoError) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_initialize_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     return false; 
    } 
    SNDFILE* sndFile; 
    SF_INFO sfInfo; 
    sndFile = sf_open(soundFile.c_str(), SFM_READ, &sfInfo); 
    if (! sndFile) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_sf_open_failed]) % soundFile.c_str() % sf_strerror(nullptr)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    if (sfInfo.channels > MAX_CHANNELS) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_too_many_channels]) % sfInfo.channels % MAX_CHANNELS); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    PaStream* stream = nullptr; 
    PaStreamParameters paStreamParameters; 
    paStreamParameters.device = Pa_GetDefaultOutputDevice(); 
    paStreamParameters.channelCount = sfInfo.channels; 
    paStreamParameters.sampleFormat = paInt16; 
    paStreamParameters.suggestedLatency = Pa_GetDeviceInfo(paStreamParameters.device)->defaultLowOutputLatency; 
    paStreamParameters.hostApiSpecificStreamInfo = nullptr; 
    paError = Pa_OpenStream(
     &stream, nullptr, &paStreamParameters, 
     SAMPLE_RATE, FRAMES_PER_BUFFER, paClipOff, 
     nullptr, nullptr); 
    if (paError != paNoError || ! stream) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_open_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    paError = Pa_StartStream(stream); 
    if (paError != paNoError) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_start_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    sf_count_t readCount = 0; 
    double data[BUFFER_LEN]; 
    while ((readCount = sf_read_double(sndFile, data, BUFFER_LEN))) 
    { 
     paError = Pa_WriteStream(stream, data, BUFFER_LEN); 
     if (paError != paNoError) 
     { 
      message = str(format(playSoundStrings[error_pa_write_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
      SoundWarning(message); 
      break; 
     } 
    } 
    paError = Pa_CloseStream(stream); 
    if (paError != paNoError) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_close_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    Pa_Terminate(); 
    return true; 
} 

Я видел некоторые примеры кода в статье What is a lightweight cross platform WAV playing library? но образец является неполным. Похоже, что он будет воспроизводиться только первые пять секунд файла. Я хочу воспроизвести весь файл.

Любая идея, что я делаю неправильно?

Этот код является частью моего проекта PlaySound.

Answer 1

Я сделал несколько ошибок в исходной версии моего кода. Первый из них был в строке, в которой я инициализировал элемент sampleFormat структуры PaStreamParameters.

В моем исходном коде я инициализировал этот элемент следующим образом.

paStreamParameters.sampleFormat = paInt16; 

Я должен был инициализировать его следующим образом.

paStreamParameters.sampleFormat = paInt32; 

Моя следующая ошибка была в вызове функции Pa_OpenStream. Я установил параметр sampleRate в жестко закодированную константу, в этом случае 11025.0. Я должен был установить его значение элемента выборки структуры SF_INFO.

Моей третьей ошибкой было использование функции sf_read_double для чтения из звукового файла. В нескольких рабочих образцах, которые я в итоге нашел, включая приложение sndfile-play, вместо этого используется функция sf_read_float.

Моя четвертая ошибка заключается в том, что я не масштабировал данные, считываемые из звукового файла, прежде чем передавать его функции Pa_WriteStream. Я нашел код для масштабирования данных в исходном коде приложения sndfile-play.

Для всех, кто заинтересован, окончательная версия моего исходного кода выглядит следующим образом.

#define _GLIBCXX_USE_C99_MATH 1 
#include "PlaySound_config.h" 
#include <boost/predef.h> 

#if !defined(USE_PORTAUDIO) // { 
# define USE_PORTAUDIO 0 
# if (! BOOST_OS_CYGWIN && ! BOOST_OS_WINDOWS) // { 
# undef USE_PORTAUDIO 
# define USE_PORTAUDIO 1 
# endif // } 
#endif // } 

#if (PLAY_SOUND_HAVE_PORTAUDIO_H && PLAY_SOUND_HAVE_SNDFILE_H && PLAY_SOUND_HAVE_SNDFILE_HH && USE_PORTAUDIO) // { 

#if (PLAY_SOUND_HAVE_UNISTD_H) 
# include <unistd.h> 
#endif 

#include <errno.h> 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 

#include <portaudio.h> 
#include <sndfile.hh> 

#include <cmath> 
#include <fstream> 
#include <iostream> 
#include <vector> 

#include <boost/filesystem/operations.hpp> 
#include <boost/filesystem/path.hpp> 
#include <boost/format.hpp> 

#include "PlaySound.h" 
#include "PlaySoundStrings.h" 

void SoundWarning(const std::string& message) 
{ 
    std::cerr << message << std::endl; 
} 

bool PlaySoundFile(const std::string& soundFile, unsigned long /* volume */) 
{ 
    const int MAX_CHANNELS = 1; 
    const size_t BUFFER_LEN = 1024; 
    using boost::format; 
    using boost::io::group; 
    std::string message; 
    if (soundFile.empty()) 
    { 
     errno = EINVAL; 
     message = playSoundStrings[error_invalid_argument]; 
     SoundWarning(message); 
     return false; 
    } 
    boost::filesystem::path soundFilePath(soundFile); 
    if (! boost::filesystem::exists(soundFilePath)) 
    { 
     errno = EINVAL; 
     message = str(format(playSoundStrings[error_file_does_not_exist]) % soundFile.c_str()); 
     SoundWarning(message); 
     return false; 
    } 
    PaError paError = Pa_Initialize(); 
    if (paError != paNoError) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_initialize_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     return false; 
    } 
    SNDFILE* sndFile = nullptr; 
    SF_INFO sfInfo; 
    ::memset(&sfInfo, 0, sizeof(sfInfo)); 
    sndFile = sf_open(soundFile.c_str(), SFM_READ, &sfInfo); 
    if (! sndFile) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_sf_open_failed]) % soundFile.c_str() % sf_strerror(nullptr)); 
     SoundWarning(message); 
      Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    if (sfInfo.channels > MAX_CHANNELS) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_too_many_channels]) % sfInfo.channels % MAX_CHANNELS); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    PaStream* stream = nullptr; 
    PaStreamParameters paStreamParameters; 
    paStreamParameters.device = Pa_GetDefaultOutputDevice(); 
    paStreamParameters.channelCount = sfInfo.channels; 
    paStreamParameters.sampleFormat = paInt32; 
    paStreamParameters.suggestedLatency = Pa_GetDeviceInfo(paStreamParameters.device)->defaultLowOutputLatency; 
    paStreamParameters.hostApiSpecificStreamInfo = nullptr; 
    paError = Pa_OpenStream(
     &stream, nullptr, &paStreamParameters, 
     sfInfo.samplerate, paFramesPerBufferUnspecified, paClipOff, 
     nullptr, nullptr); 
    if (paError != paNoError || ! stream) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_open_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    paError = Pa_StartStream(stream); 
    if (paError != paNoError) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_start_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    int subFormat = sfInfo.format & SF_FORMAT_SUBMASK; 
    double scale = 1.0; 
    if (subFormat == SF_FORMAT_FLOAT || subFormat == SF_FORMAT_DOUBLE) 
    { 
     sf_command(sndFile, SFC_CALC_SIGNAL_MAX, &scale, sizeof(scale)); 
     if (scale < 1e-10) 
     { 
      scale = 1.0; 
     } 
     else 
     { 
      scale = 32700.0/scale; 
     } 
    } 
    sf_count_t readCount = 0; 
    float data[BUFFER_LEN]; 
    ::memset(data, 0, sizeof(data)); 
    while ((readCount = sf_read_float(sndFile, data, BUFFER_LEN))) 
    { 
     if (subFormat == SF_FORMAT_FLOAT || subFormat == SF_FORMAT_DOUBLE) 
     { 
      int m = 0; 
      for (m = 0 ; m < readCount ; ++m) 
      { 
       data[m] *= scale; 
      } 
     } 
     paError = Pa_WriteStream(stream, data, BUFFER_LEN); 
     if (paError != paNoError) 
     { 
      message = str(format(playSoundStrings[error_pa_write_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
      SoundWarning(message); 
      break; 
     } 
     ::memset(data, 0, sizeof(data)); 
    } 
    paError = Pa_CloseStream(stream); 
    if (paError != paNoError) 
    { 
     message = str(format(playSoundStrings[error_pa_close_stream_failed]) % Pa_GetErrorText(paError)); 
     SoundWarning(message); 
     Pa_Terminate(); 
     return false; 
    } 
    Pa_Terminate(); 
    return true; 
}