文章目录
- 效果图
- 概述
- 代码
- 总结
效果图
概述
-
QMediaPlayer就不介绍了，就提供了一个用于播放音频和视频的媒体播放器 -
QAudioProbe它提供了一个探针，用于监控音频流。当音频流被捕获或播放时，QAudioProbe可以接收到音频数据。这个类在需要访问音频数据以进行分析或处理的情况下非常有用，而不需要直接与音频设备交互。 -
audioBufferProbed是QAudioProbe的一个信号，当音频数据可用时这个信号会被发射。这个信号的参数是一个QAudioBuffer对象，它包含了音频数据的详细信息，比如采样率、通道数、格式以及音频数据本身。当QAudioProbe与一个QMediaPlayer，它可以探测到这个媒体对象的音频输出。当媒体对象播放音频时，音频数据会通过audioBufferProbed信号传递槽函数,通过槽函数处理音频缓冲区，更新音频级别显示器。player = new QMediaPlayer(this); auto m_audioHistogram = new HistogramWidget(this); auto probe = new QAudioProbe(this); connect(probe, &QAudioProbe::audioBufferProbed, m_audioHistogram, &HistogramWidget::processBuffer); probe->setSource(player); -
还有一个关键点就是分析给定的
QAudioBuffer对象，计算每个通道的峰值电平，从而获取音频缓冲区的电平值。 -
通过得到的电平值利用
paintEvent将其绘制出来，并采用QLinearGradient实现渐变色使得更加美观。
代码
- 直接把cpp代码都贴出来，做了很详细的注释，篇幅限制就不把类声明贴出，没有特殊处理。
#include "HistogramWidget.h"
#include <QPainter>
#include <QHBoxLayout>
template <class T>
static QVector<qreal> getBufferLevels(const T *buffer, int frames, int channels);
/**
* 获取音频格式的最大峰值值。
*
* 此函数根据给定的QAudioFormat对象参数，计算并返回一个表示该音频格式下理论上的最大值。
* 主要用于支持PCM格式的音频，对非PCM格式或无效的格式，函数将返回0。
*
* @param format QAudioFormat对象，包含待检查的音频格式信息。
* @return 返回一个qreal类型值，表示音频格式的最大峰值。对于不支持的格式或无效的参数，返回0。
*/
qreal getPeakValue(const QAudioFormat &format)
{
// 检查音频格式是否有效
if (!format.isValid())
return qreal(0);
// 检查音频编码是否为PCM
if (format.codec() != "audio/pcm")
return qreal(0);
// 根据样本类型计算峰值值
switch (format.sampleType())
{
case QAudioFormat::Unknown:
break;
case QAudioFormat::Float:
// 对于浮点样本，只支持32位，且返回一个略大于1的值
if (format.sampleSize() != 32)
return qreal(0);
return qreal(1.00003);
case QAudioFormat::SignedInt:
// 对于有符号整数样本，根据样本大小返回相应的最大值
if (format.sampleSize() == 32)
return qreal(INT_MAX);
if (format.sampleSize() == 16)
return qreal(SHRT_MAX);
if (format.sampleSize() == 8)
return qreal(CHAR_MAX);
break;
case QAudioFormat::UnSignedInt:
// 对于无符号整数样本，根据样本大小返回相应的最大值
if (format.sampleSize() == 32)
return qreal(UINT_MAX);
if (format.sampleSize() == 16)
return qreal(USHRT_MAX);
if (format.sampleSize() == 8)
return qreal(UCHAR_MAX);
break;
}
// 如果没有匹配到任何已知情况，返回0
return qreal(0);
}
template <class T>
/**
* 获取缓冲区中每个通道的最大值。
*
* @param buffer 指向音频帧数据的指针，数据类型为T，假设为原始音频样本。
* @param frames 音频帧的数量。
* @param channels 音频的通道数。
* @return QVector<qreal> 返回一个包含每个通道最大值的向量。
*/
QVector<qreal> getBufferLevels(const T *buffer, int frames, int channels)
{
// 初始化一个向量来保存每个通道的最大值，初始值为0。
QVector<qreal> max_values;
max_values.fill(0, channels);
// 遍历所有帧
for (int i = 0; i < frames; ++i)
{
// 遍历当前帧中的每个通道
for (int j = 0; j < channels; ++j)
{
// 计算当前样本的绝对值
qreal value = qAbs(qreal(buffer[i * channels + j]));
// 如果当前样本值大于当前通道的最大值，则更新最大值
if (value > max_values.at(j))
max_values.replace(j, value);
}
}
return max_values;
}
/**
* 获取音频缓冲区的电平值。
*
* 该函数分析给定的QAudioBuffer对象，计算每个通道的峰值电平，并返回一个包含每个通道当前电平值的向量。
* 电平值是相对于缓冲区中找到的峰值电平的标准化值，使得缓冲区中的最大值为1。
*
* @param buffer QAudioBuffer对象，包含要分析的音频数据。
* @return QVector<qreal> 包含每个通道电平值的向量。如果无法分析缓冲区，则返回空向量。
*/
QVector<qreal> getBufferLevels(const QAudioBuffer &buffer)
{
QVector<qreal> values;
// 如果缓冲区无效，则直接返回空向量
if (!buffer.isValid())
return values;
// 检查音频格式是否有效，且是否为小端序
if (!buffer.format().isValid() || buffer.format().byteOrder() != QAudioFormat::LittleEndian)
return values;
// 检查音频编解码器是否为PCM
if (buffer.format().codec() != "audio/pcm")
return values;
int channelCount = buffer.format().channelCount();
values.fill(0, channelCount);
qreal peak_value = getPeakValue(buffer.format());
// 如果无法计算峰值电平，则返回空向量
if (qFuzzyCompare(peak_value, qreal(0)))
return values;
// 根据样本类型和大小，计算每个通道的电平值
switch (buffer.format().sampleType())
{
case QAudioFormat::Unknown:
case QAudioFormat::UnSignedInt:
// 处理无符号整型样本，支持32位、16位和8位
if (buffer.format().sampleSize() == 32)
values = getBufferLevels(buffer.constData<quint32>(), buffer.frameCount(), channelCount);
if (buffer.format().sampleSize() == 16)
values = getBufferLevels(buffer.constData<quint16>(), buffer.frameCount(), channelCount);
if (buffer.format().sampleSize() == 8)
values = getBufferLevels(buffer.constData<quint8>(), buffer.frameCount(), channelCount);
// 标准化电平值
for (int i = 0; i < values.size(); ++i)
values[i] = qAbs(values.at(i) - peak_value / 2) / (peak_value / 2);
break;
case QAudioFormat::Float:
// 处理浮点型样本，支持32位
if (buffer.format().sampleSize() == 32)
{
values = getBufferLevels(buffer.constData<float>(), buffer.frameCount(), channelCount);
// 标准化电平值
for (int i = 0; i < values.size(); ++i)
values[i] /= peak_value;
}
break;
case QAudioFormat::SignedInt:
// 处理有符号整型样本，支持32位、16位和8位
if (buffer.format().sampleSize() == 32)
values = getBufferLevels(buffer.constData<qint32>(), buffer.frameCount(), channelCount);
if (buffer.format().sampleSize() == 16)
values = getBufferLevels(buffer.constData<qint16>(), buffer.frameCount(), channelCount);
if (buffer.format().sampleSize() == 8)
values = getBufferLevels(buffer.constData<qint8>(), buffer.frameCount(), channelCount);
// 标准化电平值
for (int i = 0; i < values.size(); ++i)
values[i] /= peak_value;
break;
}
return values;
}
QAudioLevel::QAudioLevel(QWidget *parent)
: QWidget(parent)
{
setMinimumHeight(15);
setMaximumHeight(50);
}
void QAudioLevel::setLevel(qreal level)
{
if (m_level != level)
{
m_level = level;
update();
}
}
void QAudioLevel::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
Q_UNUSED(event);
QPainter painter(this);
// 渐变色
QLinearGradient gradient(0, 0, width(), height());
int hue = static_cast<int>(m_level * 360.0);
gradient.setColorAt(m_level, QColor::fromHsl(hue, 255, 127));
// 定义每个小矩形的间距
const int padding = 1;
// 定义总共有多少个小矩形
const int numRects = 50;
// 计算每个矩形的宽度
qreal singleRectWidth = (width() - (numRects + 1) * padding) / numRects;
// 使用m_level计算需要绘制多少个小矩形
int activeRects = qRound(m_level * numRects);
painter.setBrush(QBrush(gradient));
for (int i = 0; i < activeRects; ++i)
{
qreal rectLeft = i * (singleRectWidth + padding) + padding;
QRectF rect(rectLeft, 0, singleRectWidth, height());
painter.drawRect(rect);
}
// 绘制剩余的小矩形（不活跃部分）
painter.setBrush(Qt::black);
for (int i = activeRects; i < numRects; ++i)
{
qreal rectLeft = i * (singleRectWidth + padding) + padding;
QRectF rect(rectLeft, 0, singleRectWidth, height());
painter.drawRect(rect);
}
}
HistogramWidget::HistogramWidget(QWidget *parent) : QWidget(parent)
{
setLayout(new QVBoxLayout);
}
HistogramWidget::~HistogramWidget()
{
}
/**
* 处理音频缓冲区，更新音频级别显示器。
*
* @param buffer QAudioBuffer对象，包含待处理的音频数据。
*/
void HistogramWidget::processBuffer(const QAudioBuffer &buffer)
{
// 检查音频级别计数是否与音频缓冲区的声道数匹配
if (m_audioLevels.count() != buffer.format().channelCount())
{
// 如果不匹配，则删除现有音频级别对象，并根据声道数创建新的音频级别对象
qDeleteAll(m_audioLevels);
m_audioLevels.clear();
for (int i = 0; i < buffer.format().channelCount(); ++i)
{
QAudioLevel *level = new QAudioLevel(this);
m_audioLevels.append(level);
layout()->addWidget(level);
}
}
// 计算音频缓冲区的级别并更新音频级别显示器
QVector<qreal> levels = getBufferLevels(buffer);
for (int i = 0; i < levels.count(); ++i)
{
m_audioLevels.at(i)->setLevel(levels.at(i));
}
}
void HistogramWidget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
Q_UNUSED(event);
if (!m_audioLevels.isEmpty())
return;
QPainter painter(this);
painter.fillRect(0, 0, width(), height(), QColor::fromRgb(0, 0, 0));
}
总结
- 学习Qt demo中的Media Player Example改动而来，把音频图处理单独实现，并加以优化。
![[图的搜索]5.图解狄克斯特拉算法及其代码演示](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/f93a9eca90f2439aa7b11804b68239bb.png)
