win mobile 5播放mp3音乐的方法(3)--pcm码流播放篇

北京理工大学 20981 陈罡
继续上面一篇的内容，本篇已经假定你已经可以从mp3文件中顺利的解码出pcm码流了。
然后开始我们下一步的工作——播放pcm码流。
在这之前，我们必须熟悉一下微软的几个用于播放pcm码流的函数，如果只是用用
sndPlay之类的简单函数，又不想耽误时间的朋友就可以不必往下看了。偶用的方法
是比较麻烦的方法，呵呵，但是效果是非常不错的可以修改后用于流媒体中的音频部分
播放。
总的来说，微软定义的可用于播放pcm码流的waveOutXxxx api有如下几个：
MMRESULT waveOutOpen(LPHW***EOUT phwo, UINT uDeviceID, LPW***EFORMATEX pwfx,
DWORD dwCallback, DWORD dwInstance, DWORD fdwOpen );
MMRESULT waveOutPrepareHeader(HW***EOUT hwo, LPW***EHDR pwh, UINT cbwh);

MMRESULT waveOutWrite(HW***EOUT hwo, LPW***EHDR pwh, UINT cbwh);
MMRESULT waveOutUnprepareHeader(HW***EOUT hwo, LPW***EHDR pwh, UINT cbwh);
MMRESULT waveOutClose(HW***EOUT hwo);
当然了，还有很多其它的诸如waveOutSetVolume,waveOutPause,waveOutReset等等
这里就不多说了，可以查一下ppc的帮助文档，里面有非常详细的说明。
下面就把播放pcm码流的基本流程说明一下：
（1）打开设备
为了让win mobile设备可以播放pcm码流，我们必须设置如下属性：
format - 格式当然就是W***E_FORMAT_PCM
channels - 声道个数，可以是单声道（mono）或者双声道（stereo）
sample_rate - 采样率，目前win mobile支持：8.0 kHz, 11.025 kHz, 22.05 kHz, 44.1 kHz
bits_per_sample - 每个采样点占用的位数，通常情况下是8或者16（现在16的比较多了）
这些属性是必须设置的，都作为W***EFORMATEX结构体的成员进行设置
wf.wFormatTag = format;
wf.nChannels = channels;
wf.nSamplesPerSec = sample_rate * 1000;
wf.wBitsPerSample = bits_per_sample;
下面这个属性是自动计算出来的，块字节对齐
wf.nBlockAlign = wf.nChannels * wf.wBitsPerSample / 8;
这个是每秒平均字节数，通常是块字节对齐数乘以采样率得到的
wf.nAvgBytesPerSec = wf.nSamplesPerSec * wf.nBlockAlign;
wf.cbSize = 0;
现在就可以调用waveOutOpen函数了，这里需要传入一个HW***EOUT类型的指针，这个指针
很重要，以后的所有waveOutXxxx函数的第一个参数都要传入HW***EOUT类型的变量。
第二个参数就是设备id了，通常情况下添0就可以了，也有一个比较稳妥的方法：
for (UINT id = 0; id < waveOutGetNumDevs(); id++) {
if (waveOutOpen(&hwo, id, &wf, 0, 0, CALLBACK_NULL) == MMSYSERR_NOERROR) {
break;
}
}
经过这样枚举，通常也会得到一个id。win mobile的手机一般这个device id都是0。
对于mobilinux来说，就是两个了/dev/dsp和/dev/dsp16。呵呵，不过这是两个不同的系统
了。跑题了。。。继续。。。
注意，这里的fdwOpen参数填入的是CALLBACK_NULL，是用于检测是否能够打开设备的。
微软搞得这个waveOutXxxx系列函数是面向事件的。可以自动像程序发送消息，程序可以对
这些消息进行响应。仔细查看fdwOpen参数的文档，可以发现waveOutOpen函数支持回调函数、
windows消息、事件、线程等类型的响应。
对于回调函数而言，就是声明一个全局或者静态的函数，来响应打开设备(WOM_OPEN)、
数据播放完毕(WOM_DONE)、以及关闭设备(WOM_CLOSE)的消息即可。
例如：
void CALLBACK MyWaveOutProc(HW***EOUT hwo, UINT uMsg, DWORD dwInstance,
DWORD dwParam1, DWORD dwParam2)
{
switch(uMsg) {
case WOM_OPEN: // connection opened
break;
case WOM_DONE: // buffer finished playing
break;
case WOM_CLOSE: // connection closed
break;
}
}
然后可以如下这样调用waveOutOpen函数：
waveOutOpen(&hwo, id, &wf, (DWORD) MyWaveOutProc, 0, CALLBACK_FUNCTION);
对于希望窗口接收到指定消息的朋友，可以如下调用：
waveOutOpen(&hwo, id, &wf, (DWORD) hwnd, 0, CALLBACK_WINDOW);
这里的hwnd就是需要接收WOM_OPEN,WOM_DONE,WOM_CLOSE消息的窗口句柄。
对于希望响应某个事件的朋友来说，定义一个event也是一个不错的选择：
done_event = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, TEXT("DONE_EVENT")) ;
waveOutOpen(&hwo, W***E_MAPPER, &wf, (DWORD)(done_event),0, CALLBACK_EVENT) ;
这里的W***E_MAPPER意思是让系统自动寻找合适的设备ID填入，这是一个不错的选择。
综上所述，如果waveOutOpen返回值是MMSYSERR_NOERROR，就代表音频设备已经成功打开了。
（2）开始播放前的准备工作
这一步就可以把先前libmad库解码出来的pcm码流准备好了，该派上用场了。pcm码流总有
数据的长度、数据的指针之类的需要设置给waveOutXxxx函数，因此引入了W***EHDR结构体,
它的lpData就是指向pcm数据块的指针，dwBufferLength就是数据块的大小。
whdr.lpData = new char[waveFile.GetLength()];
whdr.dwBufferLength = waveFile.GetLength();
whdr.dwUser = 0;
whdr.dwFlags = 0;
whdr.dwLoops = 0;
whdr.dwBytesRecorded = 0;
whdr.lpNext = 0;
whdr.reserved = 0;
// 这一步就是从wave文件中读取数据了。这一步可以改为从libmad解码器中读取数据。
waveFile.Read(whdr.lpData, whdr.dwBufferLength);
这些准备好以后，就可以调用waveOutPrepareHeader函数，告诉系统我们要开始播放了。
waveOutPrepareHeader(hwo, &whdr, sizeof(W***EHDR));
注意，这一步是不可少的
（3）开始播放！
waveOutWrite(hwo, &whdr, sizeof(W***EHDR));
就着么简单，只要能够顺利打开设备，我想走到这一步应该毫不费力。
（4）播放完毕后，需要释放资源
waveOutUnprepareHeader(hwo, &whdr, sizeof(W***EHDR));
waveOutClose(hwo);
delete [] whdr.lpData;
具体在做的时候可能会有所不同，上面的例子只是播放wave文件的，在播放连续的
pcm码流的时候，最好能够如下图这样设计两个线程：



解码线程用于读取mp3文件的原始数据，然后对数据进行解码，然后将解码后的数据存入一个公共的pcm队列。
另外一个线程专门负责读取这个pcm数据块队列，然后把声音播放出来。如果用设计模式的思路来看的话，也可以把解码线程看作是“生产者”，把播放线程看作是“消费者”。二者相对独立，生产者只负责往队列中写入数据，消费者只负责读取队列中的数据；如果队列满了，则生产者可以等待500毫秒或者1秒钟，然后继续向队列中写入数据。
为了清晰起见，我把播放线程的关键部分代码贴出来，希望对大家有用：
// 声音设备初始话函数
bool CM5PCMOutThd::Init(int channels, int sample_rate, bool * is_playing)
{
MMRESULT mm_result ;
m_is_playing = is_playing ;
m_wave_format.wFormatTag = W***E_FORMAT_PCM ;
m_wave_format.nChannels = channels ;
m_wave_format.nSamplesPerSec = sample_rate ;
m_wave_format.wBitsPerSample = 16 ;
m_wave_format.nBlockAlign = m_wave_format.wBitsPerSample * m_wave_format.nChannels / 8 ;
m_wave_format.cbSize = 0 ;
m_wave_format.nAvgBytesPerSec = m_wave_format.nSamplesPerSec * m_wave_format.nBlockAlign ;
// 注意，这里我图省事，采用了event的通知的方法
m_play_event = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, TEXT("DONE_EVENT")) ;
mm_result = waveOutOpen(&m_wave_out_hdl,W***E_MAPPER,
&m_wave_format,
(DWORD)(m_play_event),0, CALLBACK_EVENT) ;
return (mm_result == MMSYSERR_NOERROR) ? true : false ;
}

// 从队列中读取数据并播放的核心函数
void CM5PCMOutThd::PcmOutProc()
{
MMRESULT mm_res ;
PCM_BLOCK * pcm_blk ;
waveOutSetVolume(m_wave_out_hdl, 0x0ffffffff) ;
do {
// read pcm block from pcm queue
// 这里是读取队列中的数据了，多线程嘛，必须要做同步处理
EnterCriticalSection(m_cs_ptr) ;
pcm_blk = m_pq_ptr->GetDataBlock() ;
LeaveCriticalSection(m_cs_ptr) ;

// 如果没有取到数据，则继续下一次循环
if(!pcm_blk) {
Sleep(0) ;
continue ;
}

// 取到数据以后，开始准备W***EHDR结构体
ZeroMemory(&m_wave_header, sizeof(W***EHDR)) ;
m_wave_header.lpData = (LPSTR)(pcm_blk->data) ;
m_wave_header.dwBufferLength = pcm_blk->length ;
m_wave_header.dwUser = 0;
m_wave_header.dwFlags = 0;
m_wave_header.dwLoops = 0;
m_wave_header.dwBytesRecorded = 0;
m_wave_header.lpNext = 0;
m_wave_header.reserved = 0;

// 这里是准备pcm码流
mm_res = waveOutPrepareHeader(m_wave_out_hdl, &m_wave_header, sizeof(W***EHDR));
if (mm_res != MMSYSERR_NOERROR) break ;

// 这里是开始播放
mm_res = waveOutWrite(m_wave_out_hdl, &m_wave_header, sizeof(W***EHDR));
if (mm_res != MMSYSERR_NOERROR) break ;

// wait for audio to finish playing
// 这里是等待播放结束，这就非常类似于阻塞模式的linux声音播放机制了
while (!(m_wave_header.dwFlags & WHDR_DONE)) {
WaitForSingleObject(m_play_event, INFINITE);
}
// Clean up
// 当前pcm块播放完毕后一定不要忘记Unprepare这个W***EHDR
mm_res = waveOutUnprepareHeader(m_wave_out_hdl, &m_wave_header, sizeof(W***EHDR));
if (mm_res != MMSYSERR_NOERROR) break ;
// 这里就是循环终止条件判断了，准备进入下一个pcm数据块的读取和播放操作
}while(*m_is_playing) ;
m_is_thread_init = false ;
}

顺便提一句，如果是libmad解码mp3文件的话，必须采用上面图示中所提到的方法，开启两个线程；
一个专门解码，一个专门播放；解码线程和播放线程共享一个pcm块队列。只有如此，才能流畅的在ppc
上播放mp3音乐，如果是按照传统流程，解码一帧、播放一帧的话，就200mhz的处理器来说根本不行，
CPU占用率大于70%，而且声音也是会一跳一跳的。

这一点是偶的血泪教训，各位看官一定要牢记在心啊！

最后，我已经实现上图示的所有功能，这个设计思路是完全没有问题的。代码比较繁琐，不易看懂，
为了简单起见，就把一个的playwav.zip给发上来，感兴趣的朋友可以下载、测试：