C#中DirectSound录音的使用-51CTO.COM

一．声卡录音的基本原理

为了实现一个录音的基本过程，至少需要以下对象的支持：

1．录音设备，对我们的PC设备就是声卡。这个录音设备可以进行的操作应该有开始和关闭。

2．缓冲区，也就是录制的声音放在哪里的问题。

二．DirectSound录音的描述模型 (我装的是directx_dec2005_redist.exe)

DirectSound录音的支持类

ØCapture，设备对象，可以看作是声卡的描述。

ØCaptureBuffer，缓冲区对象，存放录入的音频数据。

ØNotify，事件通知对象，由于录音是一个长时间的过程，因此使用一个缓冲队列（多个缓冲区）接收数据，每当一个缓冲区满的时候，系统使用这个对象通知应用程序取走这个缓冲区，并继续录音。

以上三个对象是进行录音操作的主要对象，由于在C++中对DirectSound的操作DirectX帮助文档中已经有很详细的说明，这里就不再赘述了。本文是针对Managed Code。除了以上三个主要的DirectSound类，还需要以下几个辅助类。

ØWaveFormat，描述了进行录制的声音波形的格式，例如采样率，单声道还是立体声，每个采样点的长度等等。

ØThread，线程类，由于录音的过程是需要不断处理缓冲区满的事件，因此新建一个线程对此进行单独处理。

ØAutoResetEvent，通知的事件，当缓冲区满的时候，使用该事件作为通知事件。

三．DirectSound录音代码解析（SoundRecord类）

 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;       // 缓冲队列的数目  
         private int mNextCaptureOffset = 0;      // 该次录音缓冲区的起始点  
         private int mSampleCount = 0;            // 录制的样本数目  
         private int mNotifySize = 0;             // 每次通知大小  
         private int mBufferSize = 0;             // 缓冲队列大小  
         private string mFileName = string.Empty;     // 文件名  
         private FileStream mWaveFile = null;         // 文件流  
         private BinaryWriter mWriter = null;         // 写文件  
         private Capture mCapDev = null;              // 音频捕捉设备  
         private CaptureBuffer mRecBuffer = null;     // 缓冲区对象  
         private Notify mNotify = null;               // 消息通知对象  
         private WaveFormat mWavFormat;                       // 录音的格式  
         private Thread mNotifyThread = null;                 // 处理缓冲区消息的线程  
         private AutoResetEvent mNotificationEvent = null;    // 通知事件  
   
   
   
         /**//// < summary>  
         /// 构造函数,设定录音设备,设定录音格式.  
         /// < /summary>  
         public SoundRecord()  
         {  
            // 初始化音频捕捉设备  
             InitCaptureDevice();  
             // 设定录音格式  
            mWavFormat = CreateWaveFormat();  
        }  
   
         /**//// < summary>  
         /// 设定录音结束后保存的文件,包括路径  
         /// < /summary>  
         /// < param name="filename">保存wav文件的路径名< /param>  
         public void SetFileName(string filename)  
         {  
             mFileName = filename;  
         }  
   
         /**//// < summary>  
         /// 开始录音  
         /// < /summary>  
         public void RecStart()  
         {  
             // 创建录音文件  
             CreateSoundFile();  
   
             // 创建一个录音缓冲区，并开始录音  
             CreateCaptureBuffer();  
   
             // 建立通知消息,当缓冲区满的时候处理方法  
             InitNotifications();  
             mRecBuffer.Start(true);  
        }  
   
         /**//// < summary>  
         /// 停止录音  
         /// < /summary>  
        public void RecStop()  
         {  
             // 关闭通知消息  
             if (null != mNotificationEvent)  
                 mNotificationEvent.Set();  
   
             // 停止录音  
             mRecBuffer.Stop();  
             // 写入缓冲区最后的数据  
             RecordCapturedData();  
   
             // 回写长度信息  
             mWriter.Seek(4, SeekOrigin.Begin);  
             mWriter.Write((int)(mSampleCount + 36));   // 写文件长度  
             mWriter.Seek(40, SeekOrigin.Begin);  
             mWriter.Write(mSampleCount);                // 写数据长度  
             mWriter.Close();  
             mWaveFile.Close();  
             mWriter = null;  
             mWaveFile = null;  
         }  
   
         //4．内部调用函数  
   
         /**//// < summary>  
         /// 初始化录音设备,此处使用主录音设备.  
         /// < /summary>  
         /// < returns>调用成功返回true,否则返回false< /returns>  
        private bool InitCaptureDevice()  
        {  
            // 获取默认音频捕捉设备  
            CaptureDevicesCollection devices = new CaptureDevicesCollection();  // 枚举音频捕捉设备  
 
            Guid deviceGuid = Guid.Empty;                                       // 音频捕捉设备的ID  
            if (devices.Count > 0)  
                deviceGuid = devices[0].DriverGuid;  
            else 
            {  
                MessageBox.Show("系统中没有音频捕捉设备");  
                return false;  
            }  
 
            // 用指定的捕捉设备创建Capture对象  
            try 
            {  
                mCapDev = new Capture(deviceGuid);  
            }  
            catch (DirectXException e)  
            {  
                MessageBox.Show(e.ToString());  
                return false;  
            }  
            return true;  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 创建录音格式,此处使用16bit,16KHz,Mono的录音格式  
        /// < /summary>  
        /// < returns>WaveFormat结构体< /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>  
        /// 创建录音使用的缓冲区  
        /// < /summary>  
        private void CreateCaptureBuffer()  
        {  
            // 缓冲区的描述对象  
            CaptureBufferDescription bufferdescription = new CaptureBufferDescription();  
 
            if (null != mNotify)  
            {  
                mNotify.Dispose();  
                mNotify = null;  
            }  
            if (null != mRecBuffer)  
            {  
                mRecBuffer.Dispose();  
                mRecBuffer = null;  
            }  
 
            // 设定通知的大小,默认为1s钟  
 
            mNotifySize = (1024 > mWavFormat.AverageBytesPerSecond / 8) ? 1024 : (mWavFormat.AverageBytesPerSecond / 8);  
            mNotifySize -= mNotifySize % mWavFormat.BlockAlign;  
 
 
            // 设定缓冲区大小  
            mBufferSize = mNotifySize * cNotifyNum;  
            // 创建缓冲区描述              
            bufferdescription.BufferBytes = mBufferSize;  
            bufferdescription.Format = mWavFormat;           // 录音格式  
 
            // 创建缓冲区           
            mRecBuffer = new CaptureBuffer(bufferdescription, mCapDev);  
            mNextCaptureOffset = 0;  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 初始化通知事件,将原缓冲区分成16个缓冲队列,在每个缓冲队列的结束点设定通知点.  
        /// < /summary>  
        /// < returns>是否成功< /returns>  
        private bool InitNotifications()  
        {  
            if (null == mRecBuffer)  
            {  
                MessageBox.Show("未创建录音缓冲区");  
                return false;  
 
            }  
            // 创建一个通知事件,当缓冲队列满了就激发该事件.  
            mNotificationEvent = new AutoResetEvent(false);  
            // 创建一个线程管理缓冲区事件  
            if (null == mNotifyThread)  
            {  
                mNotifyThread = new Thread(new ThreadStart(WaitThread));  
                mNotifyThread.Start();  
            }  
 
            // 设定通知的位置  
            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>  
        /// 将录制的数据写入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;  
 
            // 对齐缓冲区边界,实际上由于开始设定完整,这个操作是多余的.  
            LockSize -= (LockSize % mNotifySize);  
            if (0 == LockSize)  
                return;  
            // 读取缓冲区内的数据  
            CaptureData = (byte[])mRecBuffer.Read(mNextCaptureOffset, typeof(byte), LockFlag.None, LockSize);  
 
            // 写入Wav文件  
            mWriter.Write(CaptureData, 0, CaptureData.Length);  
 
            // 更新已经录制的数据长度.  
            mSampleCount += CaptureData.Length;  
            // 移动录制数据的起始点,通知消息只负责指示产生消息的位置,并不记录上次录制的位置  
            mNextCaptureOffset += CaptureData.Length;  
            mNextCaptureOffset %= mBufferSize; // Circular buffer  
        }  
 
 
        /**//// < summary>  
        /// 接收缓冲区满消息的处理线程  
        /// < /summary>  
        private void WaitThread()  
        {  
            while (true)  
            {  
                // 等待缓冲区的通知消息  
                mNotificationEvent.WaitOne(Timeout.Infinite, true);  
                // 录制数据  
                RecordCapturedData();  
            }  
        }  
 
        /**//// < summary>  
        /// 创建保存的波形文件,并写入必要的文件头.  
        /// < /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.  
 
            // 一个样本点的字节数目  
            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 块  
            mWriter.Write(ChunkRiff);  
            mWriter.Write(nLength);  
            mWriter.Write(ChunkType);  
            // WAVE块  
            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);  
 
            // 数据块  
            mWriter.Write(ChunkData);  
            mWriter.Write((int)0);   // The sample length will be written in later.  
        }  
    }  
}

四、DirectSound录音外部窗体调用方式

声明部分：

private SoundRecord recorder = null;    // 录音

窗体构造函数：

recorder = new SoundRecord();

启动录音按钮：

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

中止录音按钮：

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

在系统的System32目录下添加以下两个引用文件，如果没有，在DirectX的开发包内可以找到。

Microsoft.DirectX.dll

Microsoft.DirectX.DirectSound.dll

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