openal 基础知识
原文地址:http://blog.csdn.net/woker/article/details/8687380
一简介
OpenAL抽象出三种基本对象:buffers(缓冲区)、sources(源)、listener(听者)。Buffer用来填充声音数据,然后附加到一个Source上,Source可以被定位并播放。声音播放的效果取决于source相对于listener的位置和方向。通过创建数个sources、buffers和一个唯一的listener,并动态更新sources的位置和方向,就可以产生逼真的3D音效。
OpenAL基本对象及其与context和device之间的关系:
初始化OpenAL时必须打开至少一个device。这个device中,至少要创建1个context。context中含有一个listener,并可创建若干个source。每个source可以附加若干个buffer。Buffer是共享的,不属于某个context。
1. 设备枚举
alcOpenDevice()传入一个字符串参数,打开对应的device。字符串应该是一个有效的OpenALrendering device的名字,或者NULL用以请求默认device。PC系统中可能存在多个OpenALrendering device,所以OpenAL的应用程序需要有区分不同设备的能力,可以使用OpenAL的Enumerationextension(枚举扩展包)。Enumerationextension允许开发者获得一个字符串,是一个包含了可用设备的列表【alcGetString(NULL,ALC_DEVICE_SPECIFIER)】,也可以获得默认设备的名字【alcGetString(NULL,ALC_DEFAULT_DEVICE_SPECIFIER)】。对于录音设备,相应的参数为ALC_CAPTURE_DEVICE_SPECIFIER和ALC_CAPTURE_DEFAULT_DEVICE_SPECIFIER。
用户可以通过alcIsExtensionPresent和alIsExtensionPresent来获取每个device支持的extensions。
2. 初始化/退出
初始化OpenAL的第一步是打开一个device,再为这个device创建一个context。然后就可以操控基本对象了。buffer操作的各种函数及步骤:
创建buffers:(1)alGetError重置错误状态;(2) alGenBuffers 创建多个buffer;(3) alGetError检测是否有错误发生。
填充buffer:alBufferData
创建sources:(1)alGetError重置错误状态;(2) alGenSources 创建多个source;(3) alGetError检测是否有错误发生。
附加buffers到sources:alSourcei
source播放buffer:alSourcePlay
动态更新source和listener属性:alGetListenerfv,alListener3f, alSourcei, alGetSource3f
示例:
- // Initialization
- Device = alcOpenDevice(NULL); // select the "preferred device"
- if (Device) {
- Context=alcCreateContext(Device,NULL);
- alcMakeContextCurrent(Context);
- }
- // Check for EAX 2.0 support
- g_bEAX = alIsExtensionPresent("EAX2.0");
- // Generate Buffers
- alGetError(); // clear error code
- alGenBuffers(NUM_BUFFERS, g_Buffers);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alGenBuffers :", error);
- return;
- }
- // Load test.wav
- loadWAVFile("test.wav",&format,&data,&size,&freq,&loop);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alutLoadWAVFile test.wav : ", error);
- alDeleteBuffers(NUM_BUFFERS, g_Buffers);
- return;
- }
- // Copy test.wav data into AL Buffer 0
- alBufferData(g_Buffers[0],format,data,size,freq);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alBufferData buffer 0 : ", error);
- alDeleteBuffers(NUM_BUFFERS, g_Buffers);
- return;
- }
- // Unload test.wav
- unloadWAV(format,data,size,freq);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alutUnloadWAV : ", error);
- alDeleteBuffers(NUM_BUFFERS, g_Buffers);
- return;
- }
- // Generate Sources
- alGenSources(1,source);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alGenSources 1 : ", error);
- return;
- }
- // Attach buffer 0 to source
- alSourcei(source[0], AL_BUFFER, g_Buffers[0]);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alSourcei AL_BUFFER 0 : ", error);
- }
- // Exit
- Context=alcGetCurrentContext();
- Device=alcGetContextsDevice(Context);
- alcMakeContextCurrent(NULL);
- alcDestroyContext(Context);
- alcCloseDevice(Device);
3. listener属性
每个context含有一个listener,函数集alListener[f,3f, fv, i]和alGetListener[f,3f, fv, i](——注:A[B,C,D]表示AB,AC, AD)可以用来设置或获取以下listener属性:
属性 |
数据类型 |
描述 |
AL_GAIN |
f, fv |
主增益,应为正数 |
AL_POSITION |
fv, 3f, iv, 3i |
X,Y,Z位置 |
AL_VELOCITY |
fv, 3f, iv, 3i |
速度向量 |
AL_ORIENTATION |
fv, iv |
由"at"和"up"向量描述的方向 |
示例:
- ALfloat listenerPos[]={0.0,0.0,0.0};
- ALfloat listenerVel[]={0.0,0.0,0.0};
- ALfloat listenerOri[]={0.0,0.0,-1.0, 0.0,1.0,0.0};
- // Position ...
- alListenerfv(AL_POSITION,listenerPos);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alListenerfv POSITION : ", error);
- return;
- }
- // Velocity ...
- alListenerfv(AL_VELOCITY,listenerVel);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alListenerfv VELOCITY : ", error);
- return;
- }
- // Orientation ...
- alListenerfv(AL_ORIENTATION,listenerOri);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alListenerfv ORIENTATION : ", error);
- return;
- }
4. buffer属性
每个由alGenBuffers创建的buffer都有属性,函数集alGetBuffer[f,i]可用来获取下述属性:
属性 |
数据类型 |
描述 |
AL_FREQUENCY |
i, iv |
频率(Hz) |
AL_BITS |
i, iv |
位宽 |
AL_CHANNELS |
i, iv |
channel数,可以大于1,但播放时不能定位 |
AL_SIZE |
i, iv |
总大小(Byte) |
AL_DATA |
i,iv |
数据拷贝的初始位置,一般没有用 |
示例:
- // Retrieve Buffer Frequency
- alBufferi(g_Buffers[0], AL_FREQUENCY, iFreq);
5. source属性
每个由alGenSources创建的source都有可配置的属性,函数集alSource[f,3f, fv, i]和alGetSource[f,3f, fv, i]可以用来配置或获取以下source属性:
属性 |
数据类型 |
描述 |
AL_PITCH |
f, fv |
source的buffer的频率(采样率)倍增器(pitchmultiplier),总是正数 |
AL_GAIN |
f, fv |
source增益,应为正数 |
AL_MAX_DISTANCE |
f, fv, i, iv |
用于反钳位距离模型(InverseClamped Distance Model),大于次距离,source不再衰减 |
AL_ROLLOFF_FACTOR |
f, fv, i, iv |
source的衰减率,默认为1.0 |
AL_REFERENCE_DISTANCE |
f, fv, i, iv |
小于此距离时,source的音量减半(在衰减率和AL_MAX_DISTANCE作用之前) |
AL_MIN_GAIN |
f, fv |
source的最小增益 |
AL_MAX_GAIN |
f, fv |
source的最大增益 |
AL_CONE_OUTER_GAIN |
f, fv |
外锥(outercone)外的增益 |
AL_CONE_INNER_ANGLE |
f, fv, i, iv |
内锥覆盖的角度,在此之中,source不会衰减 |
AL_CONE_OUTER_ANGLE |
f, fv, i, iv |
外锥覆盖的角度,在此之外,source完全衰减。内锥和外锥之间平滑衰减 |
AL_POSITION |
fv, 3f |
X,Y,Z位置 |
AL_VELOCITY |
fv, 3f |
速度矢量 |
AL_DIRECTION |
fv, 3f, iv, 3i |
方向矢量 |
AL_SOURCE_RELATIVE |
i, iv |
指示position是否是相对于listener |
AL_SOURCE_TYPE |
i, iv |
source类型,AL_UNDETERMINED,AL_STATIC, AL_STREAMING |
AL_LOOPING |
i, iv |
设置循环播放,AL_TURE,AL_FALSE |
AL_BUFFER |
i, iv |
附加的buffer的ID |
AL_SOURCE_STATE |
i, iv |
source的状态,AL_STOPPED,AL_PLAYING, ... |
AL_BUFFERS_QUEUED |
i, iv |
【只读】用alSourceQueueBuffers入队列的buffer个数,出队用alSourceUnqueueBuffers |
AL_BUFFERS_PROCESSED |
i, iv |
【只读】队列中已经被处理的buffer数 |
AL_SEC_OFFSET |
f, fv, i, iv |
播放的位置,秒 |
AL_SAMPLE_OFFSET |
f, fv, i, iv |
播放的位置,Sample数 |
AL_BYTE_OFFSET |
f, fv, i, iv |
播放的位置,字节数 |
示例:
- alGetError(); // clear error state
- alSourcef(source[0],AL_PITCH,1.0f);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- DisplayALError("alSourcef 0 AL_PITCH : \n", error);
- alGetError(); // clear error state
- alSourcef(source[0],AL_GAIN,1.0f);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- DisplayALError("alSourcef 0 AL_GAIN : \n", error);
- alGetError(); // clear error state
- alSourcefv(source[0],AL_POSITION,source0Pos);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- DisplayALError("alSourcefv 0 AL_POSITION : \n", error);
- alGetError(); // clear error state
- alSourcefv(source[0],AL_VELOCITY,source0Vel);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- DisplayALError("alSourcefv 0 AL_VELOCITY : \n", error);
- alGetError(); // clear error state
- alSourcei(source[0],AL_LOOPING,AL_FALSE);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- DisplayALError("alSourcei 0 AL_LOOPING true: \n", error);
6. buffer队列(bufferqueuing)
buffer队列用以保证声音的连续播放。使用buffer队列时,buffer和source都是普通方法创建,但是附加buffer到source时使用alSourceQueueBuffers和alSourceUnqueueBuffers来替代alSourcei。alSourceQueueBuffers可以附加一个或一组buffer到一个source上,然后调用alSourcePlay来播放。播放source时,可以调用alSourceUnqueueBuffers来移除已经播放了的buffer。这些buffer可以重填新的数据或者丢弃。新的或重填的buffer可以通过alSourceQueueBuffers附加到原来正在播放的source上。只要buffer队列中一直有新的buffer用以播放,source就不会停。
1)用于流(streaming)的source不应该用alSourcei来附加其第一个buffer,始终用alSourceQueueeBuffers。任何source都可以用alSourcei(...,AL_BUFFER,0)来卸载其全部buffer,这些buffer可以接着用作流buffer或非流buffer,取决于附加到source的方式(alSourcei或alSourceQueueBuffers)。
2)所有通过alSourceQueueBuffers附加到某个source的buffer,都应该有相同的声音格式。
7. 多普勒偏移(DopplerShift)
多普勒效应取决于source和listener相对于介质的速度,以及介质中声音的传播速度。应用程序可能希望强化或弱化多普勒效应,因为精确计算可能达不到期望的声音效果。频率偏移(音调改变)的量正比于listener和source接近或远离的速度。OpenAL中多普勒效应的实现是通过下述公式,忽略介质(空气、水等)移动的效应。
SS: AL_SPEED_OF_SOUND = 声音传播速度,默认值343.3
DF: AL_DOPPLER_FACTOR = 多普勒系数,默认为1.0
vls: listener速度标量(在source-listener直线上投影值,向内为正)
vss: source速度标量(在source-listener直线上投影值,向内为正)
f: 采样频率
F : 多普勒频率偏移量
Mag(vec) = sqrt(vec.x * vec.x + vec.y * vec.y + vec.z * vec.z)
DotProduct(v1, v2) = (v1.x * v2.x + v1.y * v2.y + v1.z * v2.z)
SL = source指向listener的向量
SV = source速度向量
LV = listener速度向量
vls = DotProduct( SL, LV ) / Mag(SL)
vss = DotProduct( SL, SV ) / Mag(SL)
多普勒计算:
vss = min( vss, SS/DF )
vls = min (vls, SS/DF )
F = f * ( SS - DF * vls ) / ( SS - DF * vss )
有两个API用以控制声音传播速度和多普勒系数。AL_DOPPLER_FACTOR是source和listener速度的一个系数,用以放大或减小多普勒偏移量。
void alDopplerFacor ( ALfloat dopplerFactor );
负数会导致AL_INVALID_VALUE错误,命令失效。默认值为1。通过alGetFloat{v}和AL_DOPPLER_FACTOR可以获取当前配置。
AL_SPEED_OF_SOUND允许应用程序改变传播速度,source、listener以及声音传播的速度三者应该使用相同的速度单位。
void alSpeedOfSound ( Alfloat speed );
负数会导致AL_INVALID_VALUE错误,命令失效。默认值为343.3(声音在空气中的传播速度)。通过alGetFloat{v}和AL_SPEED_OF_SOUND获取当前值。距离与速度的单位完全独立,可以使用不同的单位。如果不想有多普勒效应,可以将所有速度设置成0。
8. 错误处理
alGetError可在任何时刻获取OpenAL的错误状态,同时清除错误状态,所以通常在重要操作前后都调用。错误码如下:
错误码 |
描述 |
AL_NO_ERROR |
没有错误 |
AL_INVALID_NAME |
传入错误的名字(ID) |
AL_INVALID_ENUM |
传入无效的枚举值 |
AL_INVALID_VALUE |
传入无效的值 |
AL_INVALID_OPERATION |
无效的请求 |
AL_OUT_OF_MEMORY |
请求操作导致OpenAL内存溢出 |
示例:
- alGetError(); // Clear Error Code
- // Generate Buffers
- alGenBuffers(NUM_BUFFERS, g_Buffers);
- if ((error = alGetError()) != AL_NO_ERROR)
- {
- DisplayALError("alGenBuffers :", error);
- exit(-1);
- }
9. 扩展包(Extensions)
OpenAL的extension机制可以让开发商增加新特性的API。创新科技(CreativeLabs)已经增加了多个extension,包括EAX,X-RAM, Multi-Channel Buffer playback,EffectExtension(EFX)。应用程序可以根据extension的种类调用alIsExtensionPresent或者alcIsExtensionPresent来判断某个extension是否有效。
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