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1、一种嵌入式PPC下音频播放的方法朱世交1，廖明军2 时间:2008年05月06日 字 体: 大 中 小关键词:应用程序存储卡多媒体应用加载嵌入式系统摘要： 通过对嵌入式Pocket PC环境下音频播放的研究，提出了基于FMOD音频播放的设计与实现原理，以此说明Pocket PC下多媒体应用的开发方法。关键词： Pocket PC 多媒体 FMOD随着嵌入式应用的迅速发展，很多传统的基于台式机的应用迅速转向嵌入式应用平台。WinCE为微软开发的嵌入式系统，其广泛应用于Pocket PC(PPC)嵌入式应用平台。在嵌入式平台下实现多媒体应用是当前应用研究的热点。使用嵌入式技术与音频播放相结合的研究
2、已经很多，如嵌入式音频点播、MP3播放系统等，但它们多是使用特定的硬件解码器完成音频解码，对于嵌入式PPC下如何实现软实时音频解码缺乏系统性研究。通过研究发现FMOD可以实现完整的音频播放功能。由于PPC上没有DirectSound的设计，因此只能用CPU来模拟。本文使用EVC作为开发语言，设计方法亦适合其他平台。此方法也可以在游戏和应用程序中使用，为PPC上的音频播放提供解决思路。1 音频技术介绍1.1 PPC上音频播放的现状PPC上通常使用WAV声音文件进行音频播放。若使用微软的Media接口进行音频播放，一方面播放效率比较低，满足不了实时应用对时间效率的要求，例如游戏、多媒体、播放器等应
3、用；另一方面，播放文件格式单一，WAV文件相对于mp3等压缩音频文件所占存储空间较多，对以存储卡为存储介质的PPC来说，显然不合适。对于音频引擎中API编程的应用，可选择Windows Multimedia、DirectSound、OpenAL、Aureal A3D，其中以DirectSound较为著名。但是这些技术不适合在资源紧张的PPC上使用。另外，还有一些没有真正硬件支持的应用程序接口，它们以API组件包的形式提供给应用程序使用，例如：Miles Sound System、RenderWare Audio、GameCoda、FMOD、Galaxy、BASS、SEAL。其中FMOD是最新引
4、入的技术，具有广泛的功能选择和对API技术的完美支持。1.2 PPC上FMOD简介FMOD是一个非常容易使用的跨平台声音引擎，支持三维环绕声、MIDI、MOD、MP3、OGG、WMA、AIFF、CD，可以在Windows、Windows CE、Linux、Macintosh、GAMECUBE、PLAYSTATION 2和XBOX上使用，支持C/C+、VB、DELPHI。同时通过分析其接口可知，它还为PPC平台定制了一个mini版本，用以在PPC上进行音频播放，并且在非商业程序的情况下是免费的，这为研究提供了便利条件。2 音频播放器实现中的关键技术2.1 形式化结构设计自20世纪90年代后期以来
5、，软件体系结构的研究成为一个热点。从研究现状来看，当前的研究和对软件体系结构的描述，在很大程度上还停留在非形式化的层次上。从FDT5(Formal Description Technique)在实际项目应用中的技术特征来看，SDL(Specification and De-scription Language)与UML(Unified Modeling Language)是比较容易结合使用的。PPC上音频播放借助于FMOD的音频解码，本文尝试使用形式化描述的方法设计音频播放流程。PPC上音频播放的功能EBNF6范式描述如下：player：=player_files，player_status，
6、player_decoder，frame_viewsplayer_files：=*.MOD|*.S3M|*.XM|*.IT|*.MID|*.RMI|*.SGT|*.FSBplayer_status：=sequence(play，pause，stop)；player_decoder：=FMOD modulesframe_views：=Player information音频播放的系统协作图如图1所示。(1)PPC上的控制逻辑：用以对音频文件的播放、停止、文件装载、显示等的控制。(2)FMOD引擎：具体音频数据解码、软实时播放，同时与PPC的播放控制和音频文件管理相关联。(3)PPC音频文件管理：
7、管理要播放的音频文件，播放音频列表等。对PPC上文件管理不方便的功能进行扩充。2.2 PPC上音频文件选择的方法可使用GetOpenFileName方法对PPC上音频文件进行选择，但选择的文件位置被系统固定在My Document的Personal目录之下，使文件可选择范围缩小并存在很多限制，例如，在这种情况下文件不能存放在存储卡上。在PPC系统不以盘符存放文件，只根据系统的根目录，即“”。为此需要通过以下文件选择实现对PPC上文件目录的访问：(1)文件目录选择：在此功能下可以对文件目录进行浏览访问；(2)文件目录中的文件选择：包括文件名称、大小、创建日期等内容；(3)文件过滤功能：包括对特定
8、后缀音频文件的选择。在PPC的模拟器上进行文件选择时，由于PPC的文件系统是以双字节UNICODE形式编码，所以要使用WideCharToMultiByte把文件名称转换为多字节流信息，否则无法打开具体的音频文件。对于目录下的文件目录和文件名称，可通过以下遍历搜索方法获得：hFind=FindFirstFile(strSearch，&fd)；bFind=(hFind !=INVALID_HANDLE_VALUE)；while(bFind)if(!(fd.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY) &!(fd.dwFileAttributes & F
9、ILE_ATTRIBUTE_HIDDEN)strFile=pszPath；strFile +=fd.cFileName；/处理文件名方法m_cont.push_back(fd)；/保存到队列中bFind=FindNextFile(hFind，&fd)；通过使用FindFirstFile和FindNextFile可以获得PPC下文件系统相关信息的列表，同时为了对文件类型进行较好的表示，系统通过SHGetFileInfo方法获得在系统中注册的图标信息。PPC下自制音频文件浏览器如图2所示。2.3 音频文件播放时波形显示对于播放的音频文件信息，通常使用波形表示声音的时频变化，通过在FMOD引擎中创建
10、DSP效果单元和相关数据缓冲单元得到音频的FFT(快速傅式变换)变换数据。使用FSOUND_DSP_GetSpectrum方法获得512个频谱幅度的浮点数值信息，然后把频谱数据绘制成波形谱。将FFT频谱数据转换到界面显示的算法描述如下：(1)假设对于频谱数据要显示区域的长度、宽度分别为height、width；(2)将频谱数值f(i)，i1.512归一化后映射到显示区域：(3)频谱线显示着色映射方法。事实上对于频谱的振幅，期望其高振幅与低振幅有明显的对比度，同时还要在振幅的变化过程中体现出着色变化的联系性。据此，采用彩色空间RGB系统。可固定其中的B(blue)分量，把R、G分量进行线性划分，
11、即R=255-G，把归一化的heightf(i)映射到0255范围f(i)，令R=f(i)，则彩色空间G分量：G=255f(i)。因此，可以通过连续变化的RGB彩色空间分量表示频率分量的振幅信息。(4)通过上述方法，把频谱信息映射到图像中，映射处理完毕。声音播放的频谱波形显示如图3(a)所示，通过这种直观方式可以更加清楚地了解音频的频谱特征。同理可以获得频谱振荡情况的振荡曲线图如图3(b)所示。2.4 音频文件播放时控制对于FMOD音频引擎库，FMOD SDK函数处理方式如下：FSOUND_Sample_Load(int index，const char *name_or_data，unsig
12、ned int inputmode，int offset，int length)；或者：FSOUND_PlaySound(int channel，FSOUND_SAMPLE*sptr)其中index和channel为音频数据标识，通过控制音频数据块实现声音的播放。音频播放文件类型可分为FMUSIC_MODULE和FSOUND_STREAM类型。其中FMUSIC_MODULE是对MOD、S3M、XM、IT、MID、RMI、SGT、FSB等后缀播放文件的处理描述，而FSOUND_STREAM是对audio file、url网上流媒体文件、 cd文件的描述。为了对音频播放模块进行控制并在文件播放时进
13、行管理，定义管理结构如下：typedef structFMUSIC_MODULE *mod；/音频标示FSOUND_STREAM *stream；/流数据音频标示int channel； SONGTYPE；音频文件加载及播放形式如下：WideCharToMultiByte(CP_ACP，0，strFullPath，-1，s，256，NULL，NULL)；/转换FMUSIC_MODULEmod=FMUSIC_LoadSong(s)；/加载音频文件FMUSIC_PlaySong(mod)；/播放音频数据播放过程中暂停的方法：FMUSIC_SetPaused(mod，!FMUSIC_GetPaused(mod)；停止播放的方法：FMUSIC_FreeSong(mod)；3 音频播放及
