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Kinect V2 开发专题(3)设备信息获取与音频功能探索

2016-09-13 16:59 686 查看
【原文:http://blog.csdn.net/bbdxf/article/details/44856747

Kinect V2 开发专题(3)

 

1、Kinect设备信息获取

2、音频功能探索

 

 

1、Kinect设备信息获取

由于Kinect支持多台设备同连,所以,理论上,我们应该可以获取所有的设备信息,这里我们探索一下。

通过官方的AudioBasics-D2D这个Demo发现,获取Kinect设备只需要一步:

IKinectSensor* m_pKinectSensor;  GetDefaultKinectSensor(&m_pKinectSensor);

我们在接口列表中(https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dn791996.aspx)查找,发现一个叫做 IKinectSensorCollection 的类,很显眼的是关于Sensor收集的类,我们的脚步就从这里开始。

新建一个工程,按照第二节的内容,设置属性,加入头文件。好啦,我们开始:

额,不好意思!为什么呢?因为坑x的微软在去年八月份的时候把这个功能给Cut了,所以...你是不可能用的,将来可能还会加上。我们了解下就好了,下面我找了一份旧代码大家看看就可以了。

[cpp] view plain copy 





IKinectSensorCollection* pKinectCollection = nullptr;  
IEnumKinectSensor* pEnumKinect = nullptr;  
IKinectSensor* pKinect = nullptr;  
// 获取Kinect集合  
HRESULT hr = ::GetKinectSensorCollection(&pKinectCollection);  
// 获取Kinect枚举器  
if (SUCCEEDED(hr)){  
    hr = pKinectCollection->get_Enumerator(&pEnumKinect);  
}  
// 枚举Kinect  
if (SUCCEEDED(hr)){  
    BOOLEAN available = false;  
    while (true){  
        // 获取下一个  
        if (SUCCEEDED(pEnumKinect->GetNext(&pKinect))){  
            // 判断有效性  
            pKinect->get_IsAvailable(&available);  
            if (available && YourJudgmentFunc(pKinect)){  
                break;  
            }  
            SafeRelease(pKinect);  
        }  
        else  
            break;  
    }  
}  
SafeRelease(pEnumKinect);  
SafeRelease(pKinectCollection);  

 

不要在意这些细节,这都是小事。我们可以通过 GetDefaultKinectSensor(_COM_Outptr_ IKinectSensor** defaultKinectSensor); 这个函数获取默认的Kinect设备,哈哈哈!

下面是一段测试的小程序:

[cpp] view plain copy 





#include "stdafx.h"  
#include "kinect.h"  
  
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    printf("Hello, Wellcome to kinect world!\n");  
    //IKinectSensorCollection aa;  
    IKinectSensor* bb;  
    HRESULT hr = GetDefaultKinectSensor(&bb);  
    if ( FAILED(hr) )  
    {  
        printf("No Kinect connect to your pc!\n");  
        goto endstop;  
    }  
    BOOLEAN bAvaliable = 0;  
    bb->get_IsAvailable(&bAvaliable);  
    printf("bAvaliable: %d\n", bAvaliable);  
    BOOLEAN bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen);  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
    DWORD dwCapability = 0;   
    bb->get_KinectCapabilities(&dwCapability);  
    printf("dwCapability: %d\n", dwCapability);  
    TCHAR bbuid[256] = { 0 };  
    bb->get_UniqueKinectId(256, bbuid);  
    printf("UID: %s\n",bbuid);  
  
  
endstop:  
    system("pause");  
    return 0;  
}  

 

在没有插上Kinect时的结果:


 

 

这里很容易发现一个奇怪的问题,获取默认Kinect设备成功,但是这个设备是不可用的,什么信息都获取不到,看来 GetDefaultKinectSensor 很不靠谱啊,需要通过 isAvaliable 判断一下才能使用。

下面,我们插上Kinect设备继续测试:


 

晕啊,傻眼了,为什么会这样子呢?我调试啊调试,然后拿着SDK中的Demo调试,甚至加上了bb->Open()调试,还是那个样子。经多方折腾,最终发现了Kinect不得不说的秘密啊!

Kinect默认是关闭状态,你必须Open之后才能判断是否有效等等内容。但是呢,Kinect的Open是需要时间的,在我的电脑上需要3S左右,否则即便isOpen为1,但是avaliable可能还是0。

再继续研究Kinect的头文件发现,它使用了rpc技术,这样导致函数的状态的回复不可能像本地机器码跑得那么快,所以你需要一定的时间等待Kinect更新自身的状态!

新的代码如下:

[cpp] view plain copy 





#include "stdafx.h"  
#include "kinect.h"  
  
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    printf("Hello, Wellcome to kinect world!\n");  
    IKinectSensor* bb; //申请一个Sensor指针  
    HRESULT hr = GetDefaultKinectSensor(&bb); // 获取一个默认的Sensor  
    if ( FAILED(hr) )  
    {  
        printf("No Kinect connect to your pc!\n");  
        goto endstop;  
    }  
    BOOLEAN bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen); // 查看下是否已经打开  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
  
    if ( !bIsOpen ) // 没打开,则尝试打开  
    {  
        hr = bb->Open();  
        if ( FAILED(hr) )  
        {  
            printf("Kinect Open Failed!\n");  
            goto endstop;  
        }  
        printf("Kinect opened! But it need sometime to work!\n");  
        // 这里一定要多等会,否则下面的判断都是错误的  
        printf("Wait For 3000 ms...\n");  
        Sleep(3000);  
    }  
    bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen); // 是否已经打开  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
    BOOLEAN bAvaliable = 0;  
    bb->get_IsAvailable(&bAvaliable); // 是否可用  
    printf("bAvaliable: %d\n", bAvaliable);  
  
    DWORD dwCapability = 0;   
    bb->get_KinectCapabilities(&dwCapability); // 获取容量  
    printf("dwCapability: %d\n", dwCapability);  
    TCHAR bbuid[256] = { 0 };  
    bb->get_UniqueKinectId(256, bbuid); // 获取唯一ID  
    printf("UID: %s\n",bbuid);  
  
    bb->Close();  
endstop:  
    system("pause");  
    return 0;  
}  

 

接上Kinect结果如下:


 

哈哈,圆满完成任务。只不过,实际情况应该轮询检查Kinect的状态,不应该使用Sleep()草草替代了。

 

2、Kinect音频功能探索

由于Kinect音频是一个麦克风矩阵,所以可以进行声音方向的探测,这个功能比较喜人。当然,你也可以使用它结合微软的语音识别引擎,进行语音识别和控制,这个是个比较大的专题,这里不做讨论。

我们先来进行声源的判断。接着上面的内容,通过GetDefaultKinectSensor 获取默认Kinect设备,然后Open,接着就可以通过它的成员函数 get_AudioSource 获取音频源,然后根据音频源的成员函数 get_AudioBeams 获取波束列表,然后 OpenAudioBeam 获取第一个波束,为什么是第一个呢?因为现在只支持第一个。最后波束beam的成员函数get_BeamAngle 获取角度,get_BeamAngleConfidence 获取对应的可信度。

 

[cpp] view plain copy 





#include "stdafx.h"  
#include "kinect.h"  
  
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    printf("Hello, Wellcome to kinect world!\n");  
    IKinectSensor* bb; //申请一个Sensor指针  
    HRESULT hr = GetDefaultKinectSensor(&bb); // 获取一个默认的Sensor  
    if ( FAILED(hr) )  
    {  
        printf("No Kinect connect to your pc!\n");  
        goto endstop;  
    }  
    BOOLEAN bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen); // 查看下是否已经打开  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
  
    if ( !bIsOpen ) // 没打开,则尝试打开  
    {  
        hr = bb->Open();  
        if ( FAILED(hr) )  
        {  
            printf("Kinect Open Failed!\n");  
            goto endstop;  
        }  
        printf("Kinect opened! But it need sometime to work!\n");  
        // 这里一定要多等会,否则下面的判断都是错误的  
        printf("Wait For 3000 ms...\n");  
        Sleep(3000);  
    }  
    bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen); // 是否已经打开  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
    BOOLEAN bAvaliable = 0;  
    bb->get_IsAvailable(&bAvaliable); // 是否可用  
    printf("bAvaliable: %d\n", bAvaliable);  
  
    DWORD dwCapability = 0;   
    bb->get_KinectCapabilities(&dwCapability); // 获取容量  
    printf("dwCapability: %d\n", dwCapability);  
    TCHAR bbuid[256] = { 0 };  
    bb->get_UniqueKinectId(256, bbuid); // 获取唯一ID  
    printf("UID: %s\n",bbuid);  
  
    // 音频数据获取  
    IAudioSource* audios = nullptr;  
    UINT nAudioCount = 0;  
    hr = bb->get_AudioSource(&audios);  
    if ( FAILED(hr) )  
    {  
        printf("Audio Source get failed!\n");  
        goto endclose;  
    }  
    IAudioBeam* audiobm = nullptr;  
    IAudioBeamList* audiobml = nullptr;  
    audios->get_AudioBeams(&audiobml);  
    audiobml->OpenAudioBeam(0, &audiobm); // 目前只支持第一个  
  
    float fAngle = 0.0f;  
    float fAngleConfidence = 0.0f;  
    while (true)  
    {  
        fAngle = 0.0f;  
        fAngleConfidence = 0.0f;  
        audiobm->get_BeamAngle(&fAngle); // 获取音频的角度,[ -0.872665f, 0.8726665f ]  
        audiobm->get_BeamAngleConfidence(&fAngleConfidence); // 获取音频的可信度(0 - 1)  
        printf("Angle: %3.2f (%1.2f)\n", (fAngle/3.1415926f)*180.0f, fAngleConfidence);  
        Sleep(200);  
    }  
  
endclose:  
    bb->Close();  
endstop:  
    system("pause");  
    return 0;  
}  

 

下面进行音频数据的获取。

我们可以用一般获取录音一样获取音频流,请注意,从这里获取的音频流是原始数据:麦克风列阵获取的多声道音频,并且没有利用麦克风列阵进行降噪处理。代码可以查看SDK自带的获取原始数据的例子,因为与通用设备打交道,很麻烦,这里不做说明。

这里说的是利用自带的方法,获取经处理的音频数据。经过处理的数据信息如下:

l 编码:    32位标准浮点(IEEE FLOAT) 

l 声道:    1 

l 采样率: 16000Hz

 

SDK中获取处理后的音频流有两种方法,一种是音频帧,和之前的各种帧差不多:

    

[cpp] view plain copy 





// 获取音频源(AudioSource)    
    if (SUCCEEDED(hr)){    
        hr = m_pKinect->get_AudioSource(&pAudioSource);    
    }    
    // 再获取音频帧读取器    
    if (SUCCEEDED(hr)){    
        hr = pAudioSource->OpenReader(&m_pAudioBeamFrameReader);    
    }  
    // 注册临帧事件    
    if (SUCCEEDED(hr)){    
        m_pAudioBeamFrameReader->SubscribeFrameArrived(&m_hAudioBeamFrameArrived);    
    }    

 

这样初始化。使用后,像之前那样,根据事件获取 AudioBeamFrameArrivedEventArgs, 再获取 AudioBeamFrameReference 音频帧引用,再获取 AudioBeamFrameList 音频帧链表,目前链表只有一个元素,直接获取 AudioBeamFrame音频帧。音频帧可能包含复数 AudioBeamSubFrame 音频副帧(比如本人这里包含2个),这个东西才能获取音频流的真正信息。

还有就是IStream,前面的这不是指C++标准库的输入流,而是COM组件的“流接口”,可读可写。初始化代码如下:

   

[cpp] view plain copy 





if (SUCCEEDED(hr))  
   {  
       hr = m_pKinectSensor->get_AudioSource(&pAudioSource);  
   }  
   if (SUCCEEDED(hr))  
   {  
       hr = pAudioSource->get_AudioBeams(&pAudioBeamList);  
   }  
   if (SUCCEEDED(hr))  
   {  
       hr = pAudioBeamList->OpenAudioBeam(0, &m_pAudioBeam);  
   }  
   if (SUCCEEDED(hr))  
   {          
       hr = m_pAudioBeam->OpenInputStream(&m_pAudioStream);  
   }  

m_pAudioSteam就是Steam对象,使用时ISteam::Read(void*, ULONG, ULONG*)主动获取音频数据。相比而言,使用音频帧既可以主动获取,又能使用事件机制,而Stream只能主动获取。

 

我们这里使用第二种流的方式,编写一个Demo,代码如下:

[cpp] view plain copy 





#include "stdafx.h"  
#include "kinect.h"  
#define _USE_MATH_DEFINES  
#include <math.h>  
  
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    printf("Hello, Wellcome to kinect world!\n");  
    IKinectSensor* bb; //申请一个Sensor指针  
    HRESULT hr = GetDefaultKinectSensor(&bb); // 获取一个默认的Sensor  
    if ( FAILED(hr) )  
    {  
        printf("No Kinect connect to your pc!\n");  
        goto endstop;  
    }  
    BOOLEAN bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen); // 查看下是否已经打开  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
  
    if ( !bIsOpen ) // 没打开,则尝试打开  
    {  
        hr = bb->Open();  
        if ( FAILED(hr) )  
        {  
            printf("Kinect Open Failed!\n");  
            goto endstop;  
        }  
        printf("Kinect opened! But it need sometime to work!\n");  
        // 这里一定要多等会,否则下面的判断都是错误的  
        printf("Wait For 3000 ms...\n");  
        Sleep(3000);  
    }  
    bIsOpen = 0;  
    bb->get_IsOpen(&bIsOpen); // 是否已经打开  
    printf("bIsOpen: %d\n", bIsOpen);  
    BOOLEAN bAvaliable = 0;  
    bb->get_IsAvailable(&bAvaliable); // 是否可用  
    printf("bAvaliable: %d\n", bAvaliable);  
  
    DWORD dwCapability = 0;   
    bb->get_KinectCapabilities(&dwCapability); // 获取容量  
    printf("dwCapability: %d\n", dwCapability);  
    TCHAR bbuid[256] = { 0 };  
    bb->get_UniqueKinectId(256, bbuid); // 获取唯一ID  
    printf("UID: %s\n",bbuid);  
  
    // 音频数据获取  
    IAudioSource* audios = nullptr;  
    UINT nAudioCount = 0;  
    hr = bb->get_AudioSource(&audios);  
    if ( FAILED(hr) )  
    {  
        printf("Audio Source get failed!\n");  
        goto endclose;  
    }  
    IAudioBeam* audiobm = nullptr;  
    IAudioBeamList* audiobml = nullptr;  
    audios->get_AudioBeams(&audiobml);  
    audiobml->OpenAudioBeam(0, &audiobm); // 目前只支持第一个  
    IStream* stm = nullptr;  
    audiobm->OpenInputStream(&stm);  
    audios->Release();  
    audiobm->Release();  
  
    float fAngle = 0.0f;  
    float fAngleConfidence = 0.0f;  
    ULONG lRead = 0;  
    const ULONG lBufferSize =3200;  
    float* fDataArr = new float[lBufferSize];  
    while (true)  
    {  
        fAngle = 0.0f;  
        fAngleConfidence = 0.0f;  
        audiobm->get_BeamAngle(&fAngle); // 获取音频的角度,[ -0.872665f, 0.8726665f ]  
        audiobm->get_BeamAngleConfidence(&fAngleConfidence); // 获取音频的可信度(0 - 1)  
        if ( fAngleConfidence > 0.5f )  
            printf("Angle: %3.2f (%1.2f)\n", (fAngle)*180.0f/static_cast<float>(M_PI), fAngleConfidence);  
        // audio  data  
        lRead = 0;  
        memset(fDataArr, 0, lBufferSize);  
        stm->Read(fDataArr, lBufferSize, &lRead);  
        if ( lRead > 0 )  
        {  
            printf("Audio Buffer: %d\n", lRead);  
        }  
        Sleep(200);  
    }  
  
endclose:  
    bb->Close();  
endstop:  
    system("pause");  
    return 0;  
}  

完毕
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