C# DirectSound录音类

一．声卡录音的基本原理

为了实现一个录音的基本过程，至少需要以下对象的支持：

1．录音设备，对我们的PC设备就是声卡。这个录音设备可以进行的操作应该有开始和关闭。

2．缓冲区，也就是录制的声音放在哪里的问题。

二．DirectSound对录音的描述模型

1． DirectSound对录音的支持类

Capture，设备对象，可以看作是声卡的描述。

CaptureBuffer，缓冲区对象，存放录入的音频数据。

Notify，事件通知对象，由于录音是一个长时间的过程，因此使用一个缓冲队列（多个缓冲区）接收数据，每当一个缓冲区满的时候，系统使用这个对象通知应用程序取走这个缓冲区，并继续录音。

以上三个对象是进行录音操作的主要对象，由于在C++中对DirectSound的操作DirectX帮助文档中已经有很详细的说明，这里就不再赘述了。本文是针对Managed Code。除了以上三个主要的DirectSound类，还需要以下几个辅助类。

WaveFormat，描述了进行录制的声音波形的格式，例如采样率，单声道还是立体声，每个采样点的长度等等。

Thread，线程类，由于录音的过程是需要不断处理缓冲区满的事件，因此新建一个线程对此进行单独处理。

AutoResetEvent，通知的事件，当缓冲区满的时候，使用该事件作为通知事件。

using System;
2

using System.Collections.Generic;
3

using System.Text;
4

using System.IO;
5

using System.Windows.Forms;
6

using System.Threading;
7

using Microsoft.DirectX;
8

using Microsoft.DirectX.DirectSound;
9

namespace pcd.DirectSound
10

{
11

/// <summary>
12

/// 录音
13

/// </summary>
14

public class SoundRecord
15

{
16

//SoundRecord的成员数据
17

public const int cNotifyNum = 16; // 缓冲队列的数目
18

private int mNextCaptureOffset = 0; // 该次录音缓冲区的起始点
19

private int mSampleCount = 0; // 录制的样本数目
20

private int mNotifySize = 0; // 每次通知大小
21

private int mBufferSize = 0; // 缓冲队列大小
22

private string mFileName = string.Empty; // 文件名
23

private FileStream mWaveFile = null; // 文件流
24

private BinaryWriter mWriter = null; // 写文件
25

private Capture mCapDev = null; // 音频捕捉设备
26

private CaptureBuffer mRecBuffer = null; // 缓冲区对象
27

private Notify mNotify = null; // 消息通知对象
28

private WaveFormat mWavFormat; // 录音的格式
29

private Thread mNotifyThread = null; // 处理缓冲区消息的线程
30

private AutoResetEvent mNotificationEvent = null; // 通知事件
31

构造函数构造函数
33

/// <summary>
34

/// 构造函数,设定录音设备,设定录音格式.
35

/// </summary>
36

public SoundRecord()
37

{
38

// 初始化音频捕捉设备
39

InitCaptureDevice();
40

// 设定录音格式
41

mWavFormat = CreateWaveFormat();
42

}
43

#endregion
44

公开方法公开方法
46

/// <summary>
47

/// 设定录音结束后保存的文件,包括路径
48

/// </summary>
49

/// <param name="filename">保存wav文件的路径名</param>
50

public void SetFileName(string filename)
51

{
52

mFileName = filename;
53

}
54

/// <summary>
55

/// 开始录音
56

/// </summary>
57

public void RecStart()
58

{
59

// 创建录音文件
61

CreateSoundFile();
62

// 创建一个录音缓冲区，并开始录音
63

CreateCaptureBuffer();
64

// 建立通知消息,当缓冲区满的时候处理方法
65

InitNotifications();
66

mRecBuffer.Start(true);
67

}
68

/// <summary>
70

/// 停止录音
71

/// </summary>
72

public void RecStop()
73

{
74

try
75

{
76

// 关闭通知消息
77

if (null != mNotificationEvent)
78

mNotificationEvent.Set();
79

// 停止录音
80

mRecBuffer.Stop();
81

// 写入缓冲区最后的数据
82

RecordCapturedData();
83

// 回写长度信息
84

mWriter.Seek(4, SeekOrigin.Begin);
85

mWriter.Write((int)(mSampleCount + 36)); // 写文件长度
86

mWriter.Seek(40, SeekOrigin.Begin);
87

mWriter.Write(mSampleCount); // 写数据长度
88

mWriter.Close();
89

mWaveFile.Close();
90

mWriter = null;
91

mWaveFile = null;
92

}
93

catch
94

{ }
95

}
96

#endregion
97

内部调用函数内部调用函数
99

/// <summary>
100

/// 初始化录音设备,此处使用主录音设备.
101

/// </summary>
102

/// <returns>调用成功返回true,否则返回false</returns>
103

private bool InitCaptureDevice()
104

{
105

// 获取默认音频捕捉设备
106

CaptureDevicesCollection devices = new CaptureDevicesCollection(); // 枚举音频捕捉设备
107

Guid deviceGuid = Guid.Empty; // 音频捕捉设备的ID
108

if (devices.Count > 0)
109

deviceGuid = devices[0].DriverGuid;
110

else
111

{
112

MessageBox.Show("系统中没有音频捕捉设备");
113

return false;
114

}
115

// 用指定的捕捉设备创建Capture对象
116

try
117

{
118

mCapDev = new Capture(deviceGuid);
119

}
120

catch (DirectXException e)
121

{
122

MessageBox.Show(e.ToString());
123

return false;
124

}
125

return true;
126

}
127

/// <summary>
128

129

/// 创建录音格式,此处使用16bit,16KHz,Mono的录音格式
130

/// </summary>
131

/// <returns>WaveFormat结构体</returns>
132

private WaveFormat CreateWaveFormat()
133

{
134

WaveFormat format = new WaveFormat();
135

format.FormatTag = WaveFormatTag.Pcm; // PCM
136

format.SamplesPerSecond = 16000; // 16KHz
137

format.BitsPerSample = 16; // 16Bit
138

format.Channels = 1; // Mono
139

format.BlockAlign = (short)(format.Channels * (format.BitsPerSample / 8));
140

format.AverageBytesPerSecond = format.BlockAlign * format.SamplesPerSecond;
141

return format;
142

}
143

/// <summary>
144

/// 创建录音使用的缓冲区
145

/// </summary>
146

private void CreateCaptureBuffer()
147

{
148

// 缓冲区的描述对象
149

CaptureBufferDescription bufferdescription = new CaptureBufferDescription();
150

if (null != mNotify)
151

{
152

mNotify.Dispose();
153

mNotify = null;
154

}
155

if (null != mRecBuffer)
156

{
157

mRecBuffer.Dispose();
158

mRecBuffer = null;
159

}
160

// 设定通知的大小,默认为1s钟
161

mNotifySize = (1024 > mWavFormat.AverageBytesPerSecond / 8) ? 1024 : (mWavFormat.AverageBytesPerSecond / 8);
162

mNotifySize -= mNotifySize % mWavFormat.BlockAlign;
163

// 设定缓冲区大小
164

mBufferSize = mNotifySize * cNotifyNum;
165

// 创建缓冲区描述
166

bufferdescription.BufferBytes = mBufferSize;
167

bufferdescription.Format = mWavFormat; // 录音格式
168

// 创建缓冲区
169

mRecBuffer = new CaptureBuffer(bufferdescription, mCapDev);
170

mNextCaptureOffset = 0;
171

}
172

/// <summary>
173

174

/// 初始化通知事件,将原缓冲区分成16个缓冲队列,在每个缓冲队列的结束点设定通知点.
175

/// </summary>
176

/// <returns>是否成功</returns>
177

private bool InitNotifications()
178

{
179

if (null == mRecBuffer)
180

{
181

MessageBox.Show("未创建录音缓冲区");
182

return false;
183

}
184

// 创建一个通知事件,当缓冲队列满了就激发该事件.
185

mNotificationEvent = new AutoResetEvent(false);
186

// 创建一个线程管理缓冲区事件
187

if (null == mNotifyThread)
188

{
189

mNotifyThread = new Thread(new ThreadStart(WaitThread));
190

mNotifyThread.Start();
191

}
192

// 设定通知的位置
193

BufferPositionNotify[] PositionNotify = new BufferPositionNotify[cNotifyNum + 1];
194

for (int i = 0; i < cNotifyNum; i++)
195

{
196

PositionNotify[i].Offset = (mNotifySize * i) + mNotifySize - 1;
197

PositionNotify[i].EventNotifyHandle = mNotificationEvent.Handle;
198

199

}
200

mNotify = new Notify(mRecBuffer);
201

mNotify.SetNotificationPositions(PositionNotify, cNotifyNum);
202

return true;
203

}
204

/// <summary>
205

/// 将录制的数据写入wav文件
206

/// </summary>
207

private void RecordCapturedData()
208

{
209

byte[] CaptureData = null;
210

int ReadPos;
211

int CapturePos;
212

int LockSize;
213

mRecBuffer.GetCurrentPosition(out CapturePos, out ReadPos);
214

LockSize = ReadPos - mNextCaptureOffset;
215

if (LockSize < 0)
216

LockSize += mBufferSize;
217

// 对齐缓冲区边界,实际上由于开始设定完整,这个操作是多余的.
218

LockSize -= (LockSize % mNotifySize);
219

if (0 == LockSize)
220

return;
221

222

// 读取缓冲区内的数据
223

CaptureData = (byte[])mRecBuffer.Read(mNextCaptureOffset, typeof(byte), LockFlag.None, LockSize);
224

// 写入Wav文件
225

mWriter.Write(CaptureData, 0, CaptureData.Length);
226

// 更新已经录制的数据长度.
227

mSampleCount += CaptureData.Length;
228

// 移动录制数据的起始点,通知消息只负责指示产生消息的位置,并不记录上次录制的位置
229

mNextCaptureOffset += CaptureData.Length;
230

mNextCaptureOffset %= mBufferSize; // Circular buffer
231

}
232

233

/// <summary>
234

/// 接收缓冲区满消息的处理线程
235

/// </summary>
236

private void WaitThread()
237

{
238

while (true)
239

{
240

// 等待缓冲区的通知消息
241

mNotificationEvent.WaitOne(Timeout.Infinite, true);
242

// 录制数据
243

RecordCapturedData();
244

}
245

}
246

247

/// <summary>
248

/// 创建保存的波形文件,并写入必要的文件头.
249

/// </summary>
250

private void CreateSoundFile()
251

{
252

/**************************************************************************
253

254

Here is where the file will be created. A
255

wave file is a RIFF file, which has chunks
256

of data that describe what the file contains.
257

A wave RIFF file is put together like this:
258

The 12 byte RIFF chunk is constructed like this:
259

Bytes 0 - 3 : 'R' 'I' 'F' 'F'
260

Bytes 4 - 7 : Length of file, minus the first 8 bytes of the RIFF description.
261

(4 bytes for "WAVE" + 24 bytes for format chunk length +
262

8 bytes for data chunk description + actual sample data size.)
263

Bytes 8 - 11: 'W' 'A' 'V' 'E'
264

The 24 byte FORMAT chunk is constructed like this:
265

Bytes 0 - 3 : 'f' 'm' 't' ' '
266

Bytes 4 - 7 : The format chunk length. This is always 16.
267

Bytes 8 - 9 : File padding. Always 1.
268

Bytes 10- 11: Number of channels. Either 1 for mono, or 2 for stereo.
269

Bytes 12- 15: Sample rate.
270

Bytes 16- 19: Number of bytes per second.
271

Bytes 20- 21: Bytes per sample. 1 for 8 bit mono, 2 for 8 bit stereo or
272

16 bit mono, 4 for 16 bit stereo.
273

Bytes 22- 23: Number of bits per sample.
274

The DATA chunk is constructed like this:
275

Bytes 0 - 3 : 'd' 'a' 't' 'a'
276

Bytes 4 - 7 : Length of data, in bytes.
277

Bytes 8 -

: Actual sample data.
278

***************************************************************************/
279

280

// Open up the wave file for writing.
281

mWaveFile = new FileStream(mFileName, FileMode.Create);
282

mWriter = new BinaryWriter(mWaveFile);
283

// Set up file with RIFF chunk info.
284

char[] ChunkRiff = { 'R', 'I', 'F', 'F' };
285

char[] ChunkType = { 'W', 'A', 'V', 'E' };
286

char[] ChunkFmt = { 'f', 'm', 't', ' ' };
287

char[] ChunkData = { 'd', 'a', 't', 'a' };
288

short shPad = 1; // File padding
289

int nFormatChunkLength = 0x10; // Format chunk length.
290

int nLength = 0; // File length, minus first 8 bytes of RIFF description. This will be filled in later.
291

short shBytesPerSample = 0; // Bytes per sample.
292

// 一个样本点的字节数目
293

if (8 == mWavFormat.BitsPerSample && 1 == mWavFormat.Channels)
294

shBytesPerSample = 1;
295

else if ((8 == mWavFormat.BitsPerSample && 2 == mWavFormat.Channels) || (16 == mWavFormat.BitsPerSample && 1 == mWavFormat.Channels))
296

shBytesPerSample = 2;
297

else if (16 == mWavFormat.BitsPerSample && 2 == mWavFormat.Channels)
298

shBytesPerSample = 4;
299

300

// RIFF 块
301

mWriter.Write(ChunkRiff);
302

mWriter.Write(nLength);
303

mWriter.Write(ChunkType);
304

// WAVE块
305

mWriter.Write(ChunkFmt);
306

mWriter.Write(nFormatChunkLength);
307

mWriter.Write(shPad);
308

mWriter.Write(mWavFormat.Channels);
309

mWriter.Write(mWavFormat.SamplesPerSecond);
310

mWriter.Write(mWavFormat.AverageBytesPerSecond);
311

mWriter.Write(shBytesPerSample);
312

mWriter.Write(mWavFormat.BitsPerSample);
313

// 数据块
314

mWriter.Write(ChunkData);
315

mWriter.Write((int)0); // The sample length will be written in later.
316

}
317

#endregion
318

}
319

320

}
321

外部窗体调用方式

声明部分：

private SoundRecord recorder = null; // 录音

窗体构造函数：

recorder = new SoundRecord();

启动录音按钮：

private void btnStart_Click(object sender, System.EventArgs e)

{

// 录音设置

string wavfile = null;

wavfile = “test.wav”;

recorder.SetFileName(wavfile);

recorder.RecStart();

}

中止录音按钮：

private void btnStop_Click(object sender, System.EventArgs e)

{

recorder.RecStop();

recorder = null;

}