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。
1
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.DirectSound10
{11
/// <summary>12
/// 录音13
/// </summary>14
public class SoundRecord15
{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
32
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
#endregion44
45
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
60
// 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
69
/// <summary> 70
/// 停止录音 71
/// </summary>72
public void RecStop()73
{74
try75
{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
catch94
{ }95
}96
#endregion97
98
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ID108
if (devices.Count > 0)109
deviceGuid = devices[0].DriverGuid;110
else111
{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
try117
{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; // Mono139
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 buffer231
}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;
}