PortAudio输出

Question

我正在努力学习PortAudio，我正在学习doc/src/教程中的教程，这是writing_a_callback.dox中的代码

typedef struct
{
    float left_phase;
    float right_phase;
}   
paTestData;

/* This routine will be called by the PortAudio engine when audio is needed.
** It may called at interrupt level on some machines so don't do anything
** that could mess up the system like calling malloc() or free().
*/ 
static int patestCallback( const void *inputBuffer, void *outputBuffer,
                           unsigned long framesPerBuffer,
                           const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,
                           PaStreamCallbackFlags statusFlags,
                           void *userData )
{
    /* Cast data passed through stream to our structure. */
    paTestData *data = (paTestData*)userData; 
    float *out = (float*)outputBuffer;
    unsigned int i;
    (void) inputBuffer; /* Prevent unused variable warning. */
    
    for( i=0; i<framesPerBuffer; i++ )
    {
        *out++ = data->left_phase;  /* left */
        *out++ = data->right_phase;  /* right */

        /* Generate simple sawtooth phaser that ranges between -1.0 and 1.0. */
        data->left_phase += 0.01f;
        /* When signal reaches top, drop back down. */
        if( data->left_phase >= 1.0f ) data->left_phase -= 2.0f;

        /* higher pitch so we can distinguish left and right. */
        data->right_phase += 0.03f;
        if( data->right_phase >= 1.0f ) data->right_phase -= 2.0f;
    }
    return 0;
}

它很好，但我有几个问题：

1. 我有一个带有两个struct变量的float，但是PortAudio如何知道哪个是左边的，哪个是右边的
2. 在这个例子中，我传递给输出缓冲区、频率、音量或其他什么东西，以及如何告诉PortAudio关于其他的东西，例如，如果我传递频率，我如何告诉它来调整音量。

也许我错过了什么但是..。我不知道

任何帮助的尝试都会受到赞赏。

Answer 1

我来帮你解释一下：

此结构定义用于控制生成信号的“状态”。left_phase用于存储左侧通道的下一个示例值。right_phase存储右通道的下一个值。

typedef struct
{
    float left_phase;
    float right_phase;
}   
paTestData;

这是在PortAudio中注册的回调函数。PortAudio将数据从输入流(麦克风)传递到inputBuffer以供用户处理。用户将数据传递给发送到声卡输出流(扬声器)的outputBuffer。userData是在注册回调时传递的一些值或结构。在本例中，它是paTestData的一个实例。

/* This routine will be called by the PortAudio engine when audio is needed.
** It may called at interrupt level on some machines so don't do anything
** that could mess up the system like calling malloc() or free().
*/ 
static int patestCallback( const void *inputBuffer, void *outputBuffer,
                           unsigned long framesPerBuffer,
                           const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,
                           PaStreamCallbackFlags statusFlags,
                           void *userData )
{
    /* Cast data passed through stream to our structure. */
    paTestData *data = (paTestData*)userData; 
    float *out = (float*)outputBuffer;
    unsigned int i;
    (void) inputBuffer; /* Prevent unused variable warning. */

这个for循环是产生信号的地方，每次一个帧。framesPerBuffer (部分由用户在注册回调时确定，部分由OS确定)控制生成了多少样例。循环的每一次迭代生成两个音频数据样本。对于立体声流，样品是交错的。第一个示例进入左侧通道。第二个样本进入正确的通道。

    for( i=0; i<framesPerBuffer; i++ )
    {
        *out++ = data->left_phase;  /* left */
        *out++ = data->right_phase;  /* right */

        /* Generate simple sawtooth phaser that ranges between -1.0 and 1.0. */
        data->left_phase += 0.01f;
        /* When signal reaches top, drop back down. */
        if( data->left_phase >= 1.0f ) data->left_phase -= 2.0f;

        /* higher pitch so we can distinguish left and right. */
        data->right_phase += 0.03f;
        if( data->right_phase >= 1.0f ) data->right_phase -= 2.0f;
    }
    return 0;
}

此代码由for循环控制频率和幅度(体积)。每个样本表示该时间段的信号的幅度(由采样率决定)。在这种情况下，频率由值0.01f和0.03f决定。幅值由if( data->left_phase >= 1.0f ) data->left_phase -= 2.0f;确定，左通道由if( data->right_phase >= 1.0f ) data->right_phase -= 2.0f;确定，右侧通道由if( data->right_phase >= 1.0f ) data->right_phase -= 2.0f;确定。

data->left_phase += 0.01f;
/* When signal reaches top, drop back down. */
if( data->left_phase >= 1.0f ) data->left_phase -= 2.0f;

/* higher pitch so we can distinguish left and right. */
data->right_phase += 0.03f;
if( data->right_phase >= 1.0f ) data->right_phase -= 2.0f;

正如代码注释中所描述的那样，for循环生成一种称为锯齿波的周期函数。频率取决于“牙齿”之间的距离。如果信号每秒有1000个齿，一个1000赫兹的音调是generated.The的振幅是由牙齿有多高决定的。如果峰到峰的距离(从下到上)为-1到1，即为1的振幅(浮点样本为100%)。这也是0 db，或单位增益。您可以使用定义的在本文中方程从信号幅度计算db。(见声学。)一个很好的练习是生成一个不同的波形，如方波、三角波和正弦波。它们每个都会产生具有独特特性的音高。

在代码中，左相位每个样本的幅值为0.01，从-1增加到1/ 200。频率由该波形与音频流的采样率之间的关系决定。如果采样率为48 kHz，那么每个样本代表1/48000秒长的一段时间。在这种情况下，信号频率为240 Hz (48000 / 200)。

为了更好地理解这一点，您可以将此算法放入电子表格并绘制点，或者更好地将其绘制到python中，并使用绘图库来可视化波形。你也可以把它写在纸上。X值是时间，y值是振幅.我还建议你读一读脉冲码调制(PCM)。inputBuffer和outputBuffer是PCM数据的缓冲区(数组)。它也是WAV文件中使用的编码。