c# 通过WinAPI播放PCM声音

下面就是一篇详细讲解“c# 通过WinAPI播放PCM声音”的完整攻略。

1. 背景知识

在开始讲解之前，我们需要了解一些背景知识：PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制，是一种数字音频编码方式，将模拟声音信号转换为数字信号，并以数字的形式进行存储和传输。在WinAPI中，我们可以使用waveOut API来播放PCM声音。

2. WaveOut API

我们可以使用waveOut API来播放PCM声音，该API提供了一些函数来完成播放操作，如以下几个函数：

• waveOutOpen：打开设备，以便播放声音。
• waveOutClose：关闭设备。
• waveOutPrepareHeader：准备音频数据并将其添加到播放缓冲区。
• waveOutUnprepareHeader：回收缓冲区。
• waveOutWrite：将准备好的音频数据写入缓冲区并播放。

3. 实现步骤

下面是通过WinAPI播放PCM声音的实现步骤：

1. 调用waveOutOpen函数打开设备，这个函数需要传入一个WAVEFORMATEX结构体参数，这个结构体包含了声音的格式信息，如每秒采样率、每个采样点占用的位数、每个采样点的声道数等。

2. 准备音频数据并将其添加到播放缓冲区中，需要以下几个步骤：

a. 先使用GlobalAlloc函数在进程的全局堆中分配一块内存。

b. 填充WAVEHDR结构体，并将数据保存到这个结构体中。这里需要注意的是，每个缓冲区的大小要小于等于设备的缓冲区大小，不然会导致声音卡顿或者播放不了。

c. 调用waveOutPrepareHeader函数准备音频数据，并将其添加到播放缓冲区中。

1. 调用waveOutWrite函数将缓冲区的音频数据写入设备，并开始播放声音。

2. 播放完声音后，调用waveOutUnprepareHeader函数回收音频缓冲区和WAVEHDR结构体的内存。

3. 最后，调用waveOutClose函数关闭设备，释放相应资源。

4. 示例说明

下面是两个示例来说明如何使用WinAPI播放PCM声音。

示例一

这个示例演示如何从一个PCM文件中读取音频数据并播放，具体的实现步骤如下：

1. 打开PCM文件并读取其中的音频数据。

csharp
byte[] data = File.ReadAllBytes("test.pcm");

1. 调用waveOutOpen函数打开设备，并填写WAVEFORMATEX结构体参数。

```csharp
WAVEFORMATEX format = new WAVEFORMATEX();
format.nSamplesPerSec = 44100;
format.wBitsPerSample = 16;
format.nChannels = 2;
format.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
format.nBlockAlign = (short)(format.nChannels * format.wBitsPerSample / 8);
format.nAvgBytesPerSec = format.nSamplesPerSec * format.nBlockAlign;

IntPtr hWaveOut = IntPtr.Zero;
waveOutOpen(out hWaveOut, WAVE_MAPPER, format, IntPtr.Zero, 0, CALLBACK_NULL);
```

1. 将音频数据准备好，并填充到WAVEHDR结构体中。

```csharp
IntPtr pData = Marshal.AllocHGlobal(data.Length);
Marshal.Copy(data, 0, pData, data.Length);

var header = new WAVEHDR();
header.dwBufferLength = data.Length;
header.lpData = pData;

waveOutPrepareHeader(hWaveOut, ref header, Marshal.SizeOf(header));
```

1. 调用waveOutWrite函数将缓冲区的音频数据写入设备，开始播放声音。

csharp
waveOutWrite(hWaveOut, ref header, Marshal.SizeOf(header));

1. 播放完声音后，释放相应资源。

csharp
waveOutReset(hWaveOut);
waveOutUnprepareHeader(hWaveOut, ref header, Marshal.SizeOf(header));
Marshal.FreeHGlobal(pData);
waveOutClose(hWaveOut);

示例二

这个示例演示如何使用录音设备将麦克风的声音录制下来，并使用WinAPI进行实时播放。具体的实现步骤如下：

1. 打开录音设备，并填写WAVEFORMATEX结构体参数。

```csharp
WAVEFORMATEX format = new WAVEFORMATEX();
format.nSamplesPerSec = 44100;
format.wBitsPerSample = 16;
format.nChannels = 2;
format.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
format.nBlockAlign = (short)(format.nChannels * format.wBitsPerSample / 8);
format.nAvgBytesPerSec = format.nSamplesPerSec * format.nBlockAlign;

IntPtr hWaveIn = IntPtr.Zero;
waveInOpen(out hWaveIn, WAVE_MAPPER, format, IntPtr.Zero, 0, CALLBACK_NULL);
```

1. 准备音频数据并将其添加到录音缓冲区中。

```csharp
const int BUFFER_SIZE = 16384; // 缓冲区大小

byte[] data = new byte[BUFFER_SIZE];
GCHandle hData = GCHandle.Alloc(data, GCHandleType.Pinned);

var header = new WAVEHDR();
header.lpData = hData.AddrOfPinnedObject();
header.dwBufferLength = BUFFER_SIZE;
header.dwFlags = 0;

waveInPrepareHeader(hWaveIn, ref header, Marshal.SizeOf(header));
waveInAddBuffer(hWaveIn, ref header, Marshal.SizeOf(header));
```

1. 开始录音。

csharp
waveInStart(hWaveIn);

1. 调用waveOutOpen函数打开播放设备，并填写WAVEFORMATEX结构体参数。
   csharp
IntPtr hWaveOut = IntPtr.Zero;
waveOutOpen(out hWaveOut, WAVE_MAPPER, format, IntPtr.Zero, 0, CALLBACK_NULL);

2. 在录音过程中，不断从录音缓冲区中获取音频数据，并将数据添加到播放缓冲区中。

```csharp
while (true)
{
uint flags = 0;

   waveInUnprepareHeader(hWaveIn, ref header, Marshal.SizeOf(header));
   waveInPrepareHeader(hWaveIn, ref header, Marshal.SizeOf(header));
   waveInAddBuffer(hWaveIn, ref header, Marshal.SizeOf(header));

   waveInGetPosition(hWaveIn, out uint position, Marshal.SizeOf<uint>());

   while ((flags & WHDR_DONE) == 0)
   {
       waveOutGetPosition(hWaveOut, out uint waveOutPosition, Marshal.SizeOf<uint>());

       if (waveOutPosition - position >= BUFFER_SIZE)
           continue;

       waveOutWrite(hWaveOut, ref header, Marshal.SizeOf(header));
       waveOutGetPosition(hWaveOut, out waveOutPosition, Marshal.SizeOf<uint>());

       waveInGetErrorText(waveInGetError(hWaveIn), sb, sb.Capacity);
       Console.WriteLine(sb.ToString().Trim());
       flags = header.dwFlags;
   }

}
```

1. 在录音完成后，释放相应资源。

```csharp
waveInStop(hWaveIn);
waveInReset(hWaveIn);
waveInUnprepareHeader(hWaveIn, ref header, Marshal.SizeOf(header));

waveOutReset(hWaveOut);
waveOutUnprepareHeader(hWaveOut, ref header, Marshal.SizeOf(header));
waveOutClose(hWaveOut);

hData.Free();
```

以上就是使用WinAPI播放PCM声音的完整攻略，示例代码仅供参考。如果你需要播放其他格式的声音，比如MP3、WAV等，可以使用相应的解码库先将其解码成PCM数据再进行播放。