16位小端字节数组到整数数组到分贝值

Question

我正在使用PulseAudio接口“实时”获取当前的麦克风输入。缓冲区数据以16位小端字节数组的形式传送。我想做的是找出缓冲区中的最大峰值，并将其转换为分贝值。为此，我必须将每个两个字节的数组值转换为一个整数值。在相同的循环过程中，我也在寻找最大值。之后，我将最大值转换为分贝值。下面是C代码：

static ssize_t loop_write(int fd, const uint8_t *data, size_t size) 
{
int newsize = size / 2;
uint16_t max_value = 0;
int i = 0;

for (i = 0; i < size; i += 2)
{
    // put two bytes into one integer
    uint16_t val = data[i] + ((uint32_t)data[i+1] << 8);

    // find max value
    if(val > max_value)
       max_value = val;
}

// convert to decibel
float decibel = max_value / pow(2, 15);

if(decibel != 0)
    decibel = 20 * log(decibel);

// print result
printf("%f, ", decibel);

return size;
}

据我所知，对于PA_SAMPLE_S16LE，振幅值应该在0到32768之间。但在分贝转换之前，我得到的值在0到65536之间。我的转换有什么问题吗？

为了完整起见，我还发布了我的pulseaudio设置：

int main(int argc, char*argv[]) 
{
char *device = "alsa_input.usb-041e_30d3_121023000184-00-U0x41e0x30d3.analog-mono";

// The sample type to use
static const pa_sample_spec ss = {
    .format = PA_SAMPLE_S16LE,
    .rate = 44100,
    .channels = 1
};
pa_simple *s = NULL;
int ret = 1;
int error;

// Create the recording stream 
if (!(s = pa_simple_new(NULL, argv[0], PA_STREAM_RECORD, device, "record", &ss, NULL, NULL, &error))) {
    fprintf(stderr, __FILE__": pa_simple_new() failed: %s\n", pa_strerror(error));
    goto finish;
}

for (;;) {
    uint8_t buf[BUFSIZE];

    // Record some data ...
    if (pa_simple_read(s, buf, sizeof(buf), &error) < 0) {
        fprintf(stderr, __FILE__": pa_simple_read() failed: %s\n", pa_strerror(error));
        goto finish;
    }

    // And write it to STDOUT
    if (loop_write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        fprintf(stderr, __FILE__": write() failed: %s\n", strerror(errno));
        goto finish;
    }
}

ret = 0;

finish:

if (s)
    pa_simple_free(s);

return 0;
}

Answer 1

根据PulseAudio Simple API的说法

使用连接的

非常类似于普通的read()和write()系统调用。主要区别在于它们被称为pa_simple_read()和pa_simple_write()。请注意，这些操作总是阻塞的。

这似乎意味着返回值非常相似，因为在任何合理的地方似乎都没有提到pa_simple_read的返回值。下面是opengroup's read() manual所说的：

成功完成后，读取() ...应返回一个非负整数，指示实际读取的字节数。

假设pa_simple_read返回的值小于sizeof buffer，那么您的loop_write函数将使用未初始化的值。这是未定义的行为。我建议存储pa_simple_read的返回值，并在检查完错误后将其传递给loop_write而不是sizeof(buf)。

假设传递给pa_simple_read的值是一个奇数，您的loop_write将在最后一次迭代中使用一个未初始化的值。也许，为了应对这种情况，您可以将循环更改为：for (i = 1; i < size; i += 2)，并将val声明/初始化更改为：uint16_t val = data[i-1] + ((uint32_t)data[i] << 8);

我要感谢mtrw帮助我得出这个结论。