OpenAL编程手册 - (1)

简介

OpenAL抽象出三种基本对象:buffers(缓冲区)sources()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sourcesbuffers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contextdevice之间的关系:

始化OpenAL时必须打开至少一个device。这个device中,至少要创建1contextcontext中含有一个listener,并可创建若干个source。每个source可以附加若干个bufferBuffer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devicePC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OpenALEnumerationextension(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_SPECIFIERALC_CAPTURE_DEFAULT_DEVICE_SPECIFIER

用户可以通过alcIsExtensionPresentalIsExtensionPresent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bufferalBufferData

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bufferssourcesalSourcei

source播放bufferalSourcePlay

动态更新sourcelistener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]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

XYZ位置

AL_VELOCITY

fv, 3f, iv, 3i

速度向量

AL_ORIENTATION

fv, iv

"at""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]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

sourcebuffer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bufferID

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

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

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,buffersource都是普通方法创建,但是附加buffersource时使用alSourceQueueBuffersalSourceUnqueueBuffers来替代alSourceialSourceQueueBuffers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)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(alSourceialSourceQueueBuffers)

2)所有通过alSourceQueueBuffers附加到某个sourcebuffer,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sourcelistener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listenersource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_FACTORsourcelistener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}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,sourcelistener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}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)

OpenALextension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 playbackEffectExtension(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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