數(shù)字音頻規(guī)范與程序設(shè)計(jì)：基于Visual C++開(kāi)發(fā)

本書(shū)為作者多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的有關(guān)Windows平臺(tái)下數(shù)字音頻規(guī)范與程序設(shè)計(jì)的一手資料，由淺入深地介紹 了當(dāng)今多數(shù)主流音頻相關(guān)的技術(shù)規(guī)范與編程實(shí)現(xiàn)。

本書(shū)不但針對(duì)多媒體音頻應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)做了較全面的介紹，可以滿(mǎn)足大部分常規(guī)音頻編程用戶(hù)的需求，而且對(duì)音頻驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)也做了較多的切入，可以說(shuō)本書(shū)是目前為止市場(chǎng)上最為全面的音頻應(yīng)用學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)資料。

書(shū)中作者把自己的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)通過(guò)文字、圖形相結(jié)合的方式進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的描述，通俗易懂，同時(shí)通過(guò)大量的精選實(shí)例程序進(jìn)行過(guò)程和效果展示，具體實(shí)用，所見(jiàn)即所得。

音頻是多媒體技術(shù)中非常重要的一部分，它往往與視頻結(jié)合在一起廣泛應(yīng)用于影視娛樂(lè)、多媒體系統(tǒng)、電子樂(lè)器、游戲設(shè)計(jì)、廣告設(shè)計(jì)等諸多行業(yè)。近幾年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，音頻所涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，越來(lái)越深入人們?nèi)粘Ｉ�活的方方面面，多媒體開(kāi)發(fā)也是近年來(lái)開(kāi)發(fā)人員所關(guān)注的重點(diǎn)。

本書(shū)包含了Windows平臺(tái)下音頻開(kāi)發(fā)的許多方面，主要由如下幾部分組成：Windows多媒體音頻API；多種主流音頻格式及其播放與錄制，包括WAVE、MIDI、MP3等；數(shù)字音樂(lè)合成；音頻插件；基頻檢測(cè)；MP3編解碼等。為了使讀者能夠抓住重點(diǎn)，把握解決問(wèn)題的方法，書(shū)中每章都安排了由Visual C++實(shí)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例程序，力求做到理論聯(lián)系實(shí)踐，所見(jiàn)即所得。

因本書(shū)涉及的概念和專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)比較多，并且在實(shí)際應(yīng)用中所需要的原理也比較廣泛，建議讀者在閱讀本書(shū)時(shí)可以先略過(guò)不懂的概念或詞匯，因?yàn)槠�幅的限制也許對(duì)它們沒(méi)在書(shū)中做出詳細(xì)的解釋?zhuān)�不過(guò)有關(guān)樂(lè)理的常識(shí)大部分在本人的博客上可以找到詳細(xì)的解釋和說(shuō)明，有此方面需求的讀者請(qǐng)關(guān)注我的博客空間：http://blog.sina.com.cn/consonance。

雖然本書(shū)的所有實(shí)例程序均基于Visual C++，但為了能夠使不同開(kāi)發(fā)平臺(tái)下的開(kāi)發(fā)人員也能很好地理解其實(shí)現(xiàn)原理與過(guò)程，一些核心代碼在書(shū)中都有詳細(xì)的解釋?zhuān)�并且大部分關(guān)鍵代碼都已通過(guò)類(lèi)的形式封裝好，因此要移植到其他的開(kāi)發(fā)平臺(tái)也不是很困難的事。當(dāng)然，本書(shū)的第1章對(duì)Visual C++的入門(mén)做了最基本的介紹，目的就是希望每位讀者都能夠熟悉Visual C++的一些基本使用方法，會(huì)使用并看懂書(shū)中的所有實(shí)例程序。

本書(shū)的所有內(nèi)容都是作者在實(shí)際工作中總結(jié)出來(lái)的寶貴而實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)，有些還是個(gè)人多年來(lái)專(zhuān)心研究的成果，比如VST(i)插件、ASIO音頻驅(qū)動(dòng)等。書(shū)中所有程序?qū)嵗�也是本人精心挑選設(shè)計(jì)而成，我想對(duì)不少讀者來(lái)說(shuō)應(yīng)該都是很有參考價(jià)值的，某些代碼甚至可以直接應(yīng)用在你的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中。CD中的所有源代碼都通過(guò)了Visual C++ 6.0和Visual Studio 2005的編譯。

本書(shū)既可以作為廣大音頻行業(yè)工作者的參考書(shū)，也可以供從事多媒體相關(guān)研究和設(shè)計(jì)的院校師生使用。

應(yīng)該說(shuō)本書(shū)的創(chuàng)作過(guò)程是艱難的，能夠以這樣全面和完整的方式與讀者見(jiàn)面，我想離不開(kāi)我的家人、朋友和同事以及中國(guó)水利水電出版社的全力支持。

感謝顧冰峰先生和郭潤(rùn)博先生為本書(shū)寫(xiě)的序，使我的作品蓬蓽生輝，特別是顧總在本書(shū)的構(gòu)架和篇章的安排上給了我很多非常好的建議，從而加速了此書(shū)的出版。

感謝公司董事長(zhǎng)Fanny，因?yàn)榈美砉�司給了我很好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，使我有更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，在這樣的環(huán)境中我才能靜下心來(lái)完成此書(shū)。

感謝中國(guó)樂(lè)器協(xié)會(huì)電鳴樂(lè)器分會(huì)會(huì)長(zhǎng)盛子斐先生對(duì)本書(shū)的特別指導(dǎo)和宣傳。

感謝中國(guó)水利水電出版社楊慶川老師的耐心指導(dǎo)和幫助，她請(qǐng)業(yè)內(nèi)專(zhuān)業(yè)的老師看了本書(shū)的內(nèi)容簡(jiǎn)介和目錄后提出了幾點(diǎn)非常中肯的意見(jiàn)，比如第1章的內(nèi)容就是我后來(lái)添加進(jìn)來(lái)的。

感謝中國(guó)水利水電出版社編輯李炎老師的信任和支持，將書(shū)中的錯(cuò)誤降至最低，使本書(shū)更加完整。

感謝我的父母和岳父岳母，謝謝他們這幾年的所有辛勤付出和源源不斷的精神鼓勵(lì)。

最后，特別感謝我的妻子，因?yàn)閷?xiě)作占用了我很多休息時(shí)間，確切地說(shuō)是三年的業(yè)余時(shí)間，很多時(shí)候都忽略了她的感受，還要承擔(dān)家里的家務(wù)活，在此我要對(duì)她說(shuō)一聲辛苦。

希望本書(shū)對(duì)讀者有所幫助，也希望能夠?yàn)橐纛l行業(yè)的發(fā)展做出一點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)。盡管在編寫(xiě)本書(shū)時(shí)盡了最大的努力，但由于工作繁忙和限于作者的水平，書(shū)中難免會(huì)出現(xiàn)一些不足甚至錯(cuò)誤之處，還望廣大讀者給予批評(píng)和指正。

推薦序一
推薦序二
前言

第1章 Windows音頻體系與Visual C++
開(kāi)發(fā)基礎(chǔ) 1
導(dǎo)讀 1
1.1 認(rèn)識(shí)聲音與音頻 1
1.2 Windows音頻體系層次結(jié)構(gòu) 2
1.2.1 用戶(hù)模式與內(nèi)核模式 2
1.2.2 關(guān)于聲音的延遲問(wèn)題及解決方法 3
1.3 Visual C++開(kāi)發(fā)基礎(chǔ) 5
1.3.1 區(qū)分C、C++和Visual C++三者
的關(guān)系 5
1.3.2 事件驅(qū)動(dòng)與消息處理 8
1.3.3 開(kāi)發(fā)環(huán)境概述 11
1.3.4 MFC概述 12
1.3.5 利用向?qū)��?chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的
對(duì)話(huà)框程序 13
第2章 MCI與MMAPI多媒體編程接口 20
導(dǎo)讀 20
2.1 MCI簡(jiǎn)介 20
2.1.1 MCI邏輯結(jié)構(gòu) 21
2.1.2 MCI接口、函數(shù)與命令 21
2.1.3 MCI消息與宏定義 24
2.2 MCI編程步驟 24
2.3 MCI編程實(shí)例 27
2.3.1 播放CD 27
2.3.2 WAVE播放與錄音 27
2.3.3 基于MCIWnd的多媒體播放器 28
2.4 MMAPI簡(jiǎn)介 28
2.4.1 四種多媒體文件I/O 29
2.4.2 波形音頻處理 40
2.4.3 MIDI的流緩沖區(qū)與非流
緩沖區(qū)處理 41
2.4.4 多媒體定時(shí)器 47
第3章 WAVE格式及播放與錄制 49
導(dǎo)讀 49
3.1 認(rèn)識(shí)WAVE 49
3.2 WAV文件結(jié)構(gòu) 50
3.3 采樣點(diǎn)與采樣幀的區(qū)別 51
3.4 WAVE中常用的一些塊 53
3.4.1 格式塊 53
3.4.2 數(shù)據(jù)塊 54
3.4.3 提示塊 55
3.4.4 播放列表塊 55
3.4.5 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)塊 56
3.4.6 采樣塊 57
3.5 多媒體波形音頻函數(shù) 59
3.6 波形音頻處理的回調(diào)機(jī)制 60
3.7 WAVE播放 61
3.7.1 WAVE播放基本流程 61
3.7.2 雙緩沖播放機(jī)制 65
3.7.3 關(guān)于死鎖的問(wèn)題 66
3.8 WAVE錄音 66
3.9 編程實(shí)例 70
3.9.1 WAV文件解析及分離與合并 70
3.9.2 WAVE播放器 71
3.9.3 WAVE錄音機(jī) 71
第4章 MIDI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與程序設(shè)計(jì) 73
導(dǎo)讀 73
4.1 MIDI規(guī)范 73
4.1.1 什么是MIDI 73
4.1.2 MIDI信息 75
4.1.3 其他MIDI規(guī)范 94
4.1.4 GM、GS與XG 96
4.1.5 GM2 99
4.2 MIDI文件解析 100
4.2.1 MIDI文件格式 100
4.2.2 MIDI文件示例 107
4.2.3 與MIDI相關(guān)的時(shí)間計(jì)算 108
4.2.4 程序?qū)嵗?111
4.3 USB MIDI 123
4.3.1 USB MIDI概述 123
4.3.2 USB MIDI的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 124
4.3.3 USB-MIDI功能器件 125
4.3.4 USB MIDI數(shù)據(jù)格式 129
4.3.5 USB MIDI操作模型 130
4.3.6 描述符 132
4.3.7 USB MIDI驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 137
4.3.8 USB驅(qū)動(dòng)程序 145
4.3.9 用戶(hù)模式音頻驅(qū)動(dòng)幾個(gè)上層
接口的實(shí)現(xiàn) 154
第5章 數(shù)字音樂(lè)合成 159
導(dǎo)讀 159
5.1 合成器概述 159
5.2 MIDI的發(fā)音原理 160
5.3 FM合成原理 161
5.4 波表合成 163
5.4.1 波表合成器工作原理 165
5.4.2 波表合成的關(guān)鍵技術(shù) 166
5.4.3 頻率變換 167
5.4.4 循環(huán)（Loop） 168
5.4.5 波表合成器的衡量指標(biāo) 168
5.5 軟波表與硬波表 169
5.6 音色制作 170
5.6.1 樣本準(zhǔn)備與分配 170
5.6.2 樣本參數(shù)調(diào)整 171
5.6.3 音色參數(shù)調(diào)整 171
5.6.4 設(shè)置效果參數(shù) 172
5.6.5 保存音色文件 172
第6章 音頻混音器編程 173
導(dǎo)讀 173
6.1 混音器原理 173
6.1.1 聲卡硬件模型 174
6.1.2 音頻線(xiàn)路 175
6.1.3 控件 177
6.2 混音器編程 179
6.2.1 Mixer API函數(shù)介紹 180
6.2.2 枚舉系統(tǒng)中的混音器設(shè)備 180
6.2.3 打開(kāi)混音器設(shè)備 181
6.2.4 枚舉音頻線(xiàn)路 182
6.2.5 獲取線(xiàn)路信息 185
6.2.6 枚舉線(xiàn)路的相關(guān)控件 185
6.2.7 獲取與線(xiàn)路相關(guān)的所有控件信息 187
6.2.8 通過(guò)控件ID獲取控件信息 188
6.2.9 通過(guò)控件類(lèi)型獲取控件信息 188
6.2.10 獲取或設(shè)置控件的值 189
6.2.11 多聲道控件 190
6.2.12 多條目控件 191
6.2.13 混音器專(zhuān)用消息 193
6.3 程序?qū)嵗�——混音器調(diào)節(jié)軟件 193
第7章 音頻插件設(shè)計(jì) 195
導(dǎo)讀 195
7.1 普通音頻插件 195
7.1.1 插件的實(shí)現(xiàn)原理 195
7.1.2 基于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方法實(shí)現(xiàn)
音頻插件 196
7.1.3 實(shí)現(xiàn)支持三種插件類(lèi)型的MiNi
播放器 200
7.1.4 給Winamp編寫(xiě)一個(gè)MIDI
鍵盤(pán)插件 209
7.1.5 基于ATL的方法實(shí)現(xiàn)COM插件 212
7.2 VST音頻插件 212
7.2.1 VST插件概述 212
7.2.2 VST SDK與音頻數(shù)據(jù)處理 214
7.2.3 創(chuàng)建一個(gè)最簡(jiǎn)單的VST插件 214
7.2.4 設(shè)計(jì)一個(gè)Stereo Delay效果的
VST插件 218
7.2.5 VST XML文件 226
7.2.6 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的FM合成器插件 226
7.2.7 VST GUI編程 242
7.2.8 實(shí)現(xiàn)一個(gè)自行設(shè)計(jì)界面的
Ring Modulator插件 247
7.2.9 VST宿主程序設(shè)計(jì) 249
第8章 基音的時(shí)頻域檢測(cè) 253
導(dǎo)讀 253
8.1 概述 253
8.2 音樂(lè)信號(hào)的前期處理 254
8.2.1 信號(hào)數(shù)字化 254
8.2.2 音框 255
8.2.3 靜音與雜音處理 256
8.3 時(shí)域基頻檢測(cè)方法 259
8.3.1 自相關(guān)函數(shù)法 259
8.3.2 自相關(guān)函數(shù)法的程序?qū)嵗?261
8.3.3 平均振幅差函數(shù)法 261
8.3.4 平均振幅差函數(shù)法的程序?qū)嵗?262
8.4 頻域檢測(cè)方法 263
8.4.1 傅里葉變換的原理及其物理意義 263
8.4.2 快速傅里葉變換法 270
8.4.3 快速傅里葉變換法的程序?qū)嵗?271
8.4.4 諧波積頻譜法 272
8.4.5 諧波積頻譜法的程序?qū)嵗?273
8.4.6 倒譜法 274
8.4.7 極大似然法 275
8.5 時(shí)頻域檢測(cè)方法 276
8.5.1 小波變換法 276
8.5.2 ACF與AMDF結(jié)合法 276
8.5.3 ACF與AMDF結(jié)合法的程序?qū)嵗?277
8.6 基頻檢測(cè)的后期處理 277
8.7 軟件調(diào)音器的設(shè)計(jì) 278
第9章 ASIO音頻驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 280
導(dǎo)讀 280
9.1 何為ASIO 280
9.2 用戶(hù)層ASIO驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 281
9.2.1 ASIO的有限狀態(tài)機(jī) 282
9.2.2 音頻數(shù)據(jù)流的傳輸 283
9.2.3 ASIO驅(qū)動(dòng)接口 286
9.2.4 數(shù)據(jù)同步 289
9.2.5 四個(gè)重要的回調(diào)函數(shù) 289
9.2.6 幾個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 290
9.2.7 輸入輸出延遲問(wèn)題 293
9.3 用戶(hù)層ASIO驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn) 295
9.3.1 準(zhǔn)備工作 297
9.3.2 添加自注冊(cè)功能 298
9.3.3 實(shí)現(xiàn)IASIO的所有接口 299
9.4 在音頻軟件中使用ASIO驅(qū)動(dòng) 306
9.4.1 ASIO播放 307
9.4.2 ASIO錄音 312
第10章 MP3格式與編解碼 316
導(dǎo)讀 316
10.1 MP3文件格式 316
10.1.1 MP3簡(jiǎn)介 316
10.1.2 MP3文件格式 320
10.1.3 程序?qū)嵗�——MP3文件分析 335
10.2 MP3編解碼 336
10.2.1 MP3編碼的相關(guān)概念 336
10.2.2 MP3編碼過(guò)程 359
10.2.3 MP3解碼過(guò)程 377
10.2.4 程序?qū)嵗?390
第11章 DirectSound開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 410
導(dǎo)讀 410
11.1 DirectX概述 410
11.2 DirectSound簡(jiǎn)介 413
11.2.1 DirectSound的功能組成與
組件對(duì)象 414
11.2.2 DirectSound的緩沖區(qū) 414
11.2.3 DirectSound的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 415
11.3 DirectSound播放 415
11.3.1 Visual C++編譯環(huán)境配置 415
11.3.2 DirectSound回放的基本流程 416
11.3.3 枚舉系統(tǒng)輸出聲音設(shè)備 417
11.3.4 創(chuàng)建DirectSound對(duì)象 418
11.3.5 設(shè)置聲音設(shè)備的協(xié)作等級(jí) 418
11.3.6 創(chuàng)建聲音緩沖區(qū)對(duì)象 420
11.3.7 加載WAVE聲音數(shù)據(jù) 422
11.3.8 聲音緩沖區(qū)回放 422
11.3.9 聲音緩沖區(qū)控制 428
11.3.10 混音 429
11.3.11 3D音效和聲音效果 430
11.3.12 DirectSound 3D收聽(tīng)者 434
11.3.13 設(shè)置聲音特效 434
11.4 DirectSound錄音 435
11.4.1 枚舉系統(tǒng)錄音設(shè)備 436
11.4.2 創(chuàng)建設(shè)備對(duì)象 436
11.4.3 獲取錄音設(shè)備的性能 436
11.4.4 創(chuàng)建錄音緩沖區(qū) 436
11.4.5 獲取錄音緩沖區(qū)信息 437
11.4.6 為錄音緩沖區(qū)對(duì)象設(shè)置通知機(jī)制 438
11.4.7 開(kāi)始錄音 439
11.5 使用DirectSound中的效果 441
11.5.1 在緩沖區(qū)中設(shè)置效果 441
11.5.2 混響（Reverb） 442
11.5.3 合唱（Chorus） 443
11.5.4 回響（Echo） 444
11.5.5 鑲邊（Flanger） 445
11.5.6 參量均衡（Parametric EQ） 446
11.5.7 咕嚕（Gargle） 447
11.5.8 失真（Distortion） 448
11.5.9 壓縮（Compression） 449
11.6 揚(yáng)聲器配置 451
11.6.1 設(shè)置揚(yáng)聲器配置 451
11.6.2 獲取揚(yáng)聲器配置 451
11.7 程序?qū)嵗?452
11.7.1 DirectSound播放 452
11.7.2 DirectSound錄音 452
11.7.3 DirectSound效果器 453
附錄 MP3附表 454
參考文獻(xiàn) 459

1. Python程序設(shè)計(jì)案例教程（微課版） [主編　石利平　田輝平　余以勝]
2. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) [主編 姜春磊 陳虹潔]
3. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn)（第二版） [主編 倪燃]
4. 程序思維與C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) [張祎 王俊海 呂波]
5. Python程序設(shè)計(jì)及實(shí)踐教程 [肖朝暉]
6. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) [魏琴 劉祖珉 趙仕波 肖陽(yáng)春]
7. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程 [張小剛 司春景]
8. 電氣控制與PLC程序設(shè)計(jì)（第二版） [胡冠山]
9. Java Web項(xiàng)目化設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [邱云 曾陳萍]
10. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第三版） [主編 丁紅 王立新 蔡開(kāi)立]
11. Python數(shù)據(jù)分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
12. Python程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版） [主編 張廣淵]
13. C程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [劉衛(wèi)國(guó)]
14. C程序設(shè)計(jì)（慕課版） [劉衛(wèi)國(guó)]
15. 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐教程（C/C++語(yǔ)言版） [張桂芬 葛麗娜]
16. C++案例項(xiàng)目精講 [主編 楊國(guó)興]
17. SwiftUI完全開(kāi)發(fā) [李智威 著]
18. MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目式教程 [陳亞峰]
19. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)習(xí)題與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第二版） [主編 甄增榮 張賓]
20. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第二版） [主編 甄增榮 田云霞]
21. Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)踐 [主 編 劉龍]
22. Python程序設(shè)計(jì) [主編 姜春磊 陳虹潔]
23. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程（活頁(yè)式） [主編 鄭茵 陳巍 滕泓虬]
24. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) [主編 張勇 張平華 趙小龍]
25. Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及實(shí)戰(zhàn) [主編　劉健]
26. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) [姜雪]
27. Python程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [王鶴琴 蔡正保]
28. C++程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程（第三版） [主編 劉衛(wèi)國(guó) 曹岳輝]
29. C++程序設(shè)計(jì)（第三版） [主編 曹岳輝 劉衛(wèi)國(guó)]
30. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教程（活頁(yè)式） [主編 張利華 潘曉利]