c++ QT 实现QMediaPlayer播放音频显示音频级别指示器

效果图

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概述

• QMediaPlayer就不介绍了，就提供了一个用于播放音频和视频的媒体播放器

• QAudioProbe 它提供了一个探针，用于监控音频流。当音频流被捕获或播放时，QAudioProbe 可以接收到音频数据。这个类在需要访问音频数据以进行分析或处理的情况下非常有用，而不需要直接与音频设备交互。

• audioBufferProbed 是 QAudioProbe 的一个信号，当音频数据可用时这个信号会被发射。这个信号的参数是一个 QAudioBuffer 对象，它包含了音频数据的详细信息，比如采样率、通道数、格式以及音频数据本身。当 QAudioProbe 与一个 QMediaPlayer，它可以探测到这个媒体对象的音频输出。当媒体对象播放音频时，音频数据会通过 audioBufferProbed 信号传递槽函数,通过槽函数处理音频缓冲区，更新音频级别显示器。

      player = new QMediaPlayer(this);auto m_audioHistogram = new HistogramWidget(this);auto probe = new QAudioProbe(this);connect(probe, &QAudioProbe::audioBufferProbed, m_audioHistogram, &HistogramWidget::processBuffer);probe->setSource(player);
  

• 还有一个关键点就是分析给定的QAudioBuffer对象，计算每个通道的峰值电平，从而获取音频缓冲区的电平值。

• 通过得到的电平值利用paintEvent将其绘制出来，并采用QLinearGradient实现渐变色使得更加美观。

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代码

• 直接把cpp代码都贴出来，做了很详细的注释，篇幅限制就不把类声明贴出，没有特殊处理。

  #include "HistogramWidget.h"#include <QPainter>#include <QHBoxLayout>template <class T>static QVector<qreal> getBufferLevels(const T *buffer, int frames, int channels);/*** 获取音频格式的最大峰值值。** 此函数根据给定的QAudioFormat对象参数，计算并返回一个表示该音频格式下理论上的最大值。* 主要用于支持PCM格式的音频，对非PCM格式或无效的格式，函数将返回0。** @param format QAudioFormat对象，包含待检查的音频格式信息。* @return 返回一个qreal类型值，表示音频格式的最大峰值。对于不支持的格式或无效的参数，返回0。*/qreal getPeakValue(const QAudioFormat &format){// 检查音频格式是否有效if (!format.isValid())return qreal(0);// 检查音频编码是否为PCMif (format.codec() != "audio/pcm")return qreal(0);// 根据样本类型计算峰值值switch (format.sampleType()){case QAudioFormat::Unknown:break;case QAudioFormat::Float:// 对于浮点样本，只支持32位，且返回一个略大于1的值if (format.sampleSize() != 32)return qreal(0);return qreal(1.00003);case QAudioFormat::SignedInt:// 对于有符号整数样本，根据样本大小返回相应的最大值if (format.sampleSize() == 32)return qreal(INT_MAX);if (format.sampleSize() == 16)return qreal(SHRT_MAX);if (format.sampleSize() == 8)return qreal(CHAR_MAX);break;case QAudioFormat::UnSignedInt:// 对于无符号整数样本，根据样本大小返回相应的最大值if (format.sampleSize() == 32)return qreal(UINT_MAX);if (format.sampleSize() == 16)return qreal(USHRT_MAX);if (format.sampleSize() == 8)return qreal(UCHAR_MAX);break;}// 如果没有匹配到任何已知情况，返回0return qreal(0);}template <class T>/*** 获取缓冲区中每个通道的最大值。** @param buffer 指向音频帧数据的指针，数据类型为T，假设为原始音频样本。* @param frames 音频帧的数量。* @param channels 音频的通道数。* @return QVector<qreal> 返回一个包含每个通道最大值的向量。*/QVector<qreal> getBufferLevels(const T *buffer, int frames, int channels){// 初始化一个向量来保存每个通道的最大值，初始值为0。QVector<qreal> max_values;max_values.fill(0, channels);// 遍历所有帧for (int i = 0; i < frames; ++i){// 遍历当前帧中的每个通道for (int j = 0; j < channels; ++j){// 计算当前样本的绝对值qreal value = qAbs(qreal(buffer[i * channels + j]));// 如果当前样本值大于当前通道的最大值，则更新最大值if (value > max_values.at(j))max_values.replace(j, value);}}return max_values;}/*** 获取音频缓冲区的电平值。** 该函数分析给定的QAudioBuffer对象，计算每个通道的峰值电平，并返回一个包含每个通道当前电平值的向量。* 电平值是相对于缓冲区中找到的峰值电平的标准化值，使得缓冲区中的最大值为1。** @param buffer QAudioBuffer对象，包含要分析的音频数据。* @return QVector<qreal> 包含每个通道电平值的向量。如果无法分析缓冲区，则返回空向量。*/QVector<qreal> getBufferLevels(const QAudioBuffer &buffer){QVector<qreal> values;// 如果缓冲区无效，则直接返回空向量if (!buffer.isValid())return values;// 检查音频格式是否有效，且是否为小端序if (!buffer.format().isValid() || buffer.format().byteOrder() != QAudioFormat::LittleEndian)return values;// 检查音频编解码器是否为PCMif (buffer.format().codec() != "audio/pcm")return values;int channelCount = buffer.format().channelCount();values.fill(0, channelCount);qreal peak_value = getPeakValue(buffer.format());// 如果无法计算峰值电平，则返回空向量if (qFuzzyCompare(peak_value, qreal(0)))return values;// 根据样本类型和大小，计算每个通道的电平值switch (buffer.format().sampleType()){case QAudioFormat::Unknown:case QAudioFormat::UnSignedInt:// 处理无符号整型样本，支持32位、16位和8位if (buffer.format().sampleSize() == 32)values = getBufferLevels(buffer.constData<quint32>(), buffer.frameCount(), channelCount);if (buffer.format().sampleSize() == 16)values = getBufferLevels(buffer.constData<quint16>(), buffer.frameCount(), channelCount);if (buffer.format().sampleSize() == 8)values = getBufferLevels(buffer.constData<quint8>(), buffer.frameCount(), channelCount);// 标准化电平值for (int i = 0; i < values.size(); ++i)values[i] = qAbs(values.at(i) - peak_value / 2) / (peak_value / 2);break;case QAudioFormat::Float:// 处理浮点型样本，支持32位if (buffer.format().sampleSize() == 32){values = getBufferLevels(buffer.constData<float>(), buffer.frameCount(), channelCount);// 标准化电平值for (int i = 0; i < values.size(); ++i)values[i] /= peak_value;}break;case QAudioFormat::SignedInt:// 处理有符号整型样本，支持32位、16位和8位if (buffer.format().sampleSize() == 32)values = getBufferLevels(buffer.constData<qint32>(), buffer.frameCount(), channelCount);if (buffer.format().sampleSize() == 16)values = getBufferLevels(buffer.constData<qint16>(), buffer.frameCount(), channelCount);if (buffer.format().sampleSize() == 8)values = getBufferLevels(buffer.constData<qint8>(), buffer.frameCount(), channelCount);// 标准化电平值for (int i = 0; i < values.size(); ++i)values[i] /= peak_value;break;}return values;}QAudioLevel::QAudioLevel(QWidget *parent): QWidget(parent){setMinimumHeight(15);setMaximumHeight(50);}void QAudioLevel::setLevel(qreal level){if (m_level != level){m_level = level;update();}}void QAudioLevel::paintEvent(QPaintEvent *event){Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 渐变色QLinearGradient gradient(0, 0, width(), height());int hue = static_cast<int>(m_level * 360.0);gradient.setColorAt(m_level, QColor::fromHsl(hue, 255, 127));// 定义每个小矩形的间距const int padding = 1;// 定义总共有多少个小矩形const int numRects = 50;// 计算每个矩形的宽度qreal singleRectWidth = (width() - (numRects + 1) * padding) / numRects;// 使用m_level计算需要绘制多少个小矩形int activeRects = qRound(m_level * numRects);painter.setBrush(QBrush(gradient));for (int i = 0; i < activeRects; ++i){qreal rectLeft = i * (singleRectWidth + padding) + padding;QRectF rect(rectLeft, 0, singleRectWidth, height());painter.drawRect(rect);}// 绘制剩余的小矩形（不活跃部分）painter.setBrush(Qt::black);for (int i = activeRects; i < numRects; ++i){qreal rectLeft = i * (singleRectWidth + padding) + padding;QRectF rect(rectLeft, 0, singleRectWidth, height());painter.drawRect(rect);}}HistogramWidget::HistogramWidget(QWidget *parent) : QWidget(parent){setLayout(new QVBoxLayout);}HistogramWidget::~HistogramWidget(){}/*** 处理音频缓冲区，更新音频级别显示器。** @param buffer QAudioBuffer对象，包含待处理的音频数据。*/void HistogramWidget::processBuffer(const QAudioBuffer &buffer){// 检查音频级别计数是否与音频缓冲区的声道数匹配if (m_audioLevels.count() != buffer.format().channelCount()){// 如果不匹配，则删除现有音频级别对象，并根据声道数创建新的音频级别对象qDeleteAll(m_audioLevels);m_audioLevels.clear();for (int i = 0; i < buffer.format().channelCount(); ++i){QAudioLevel *level = new QAudioLevel(this);m_audioLevels.append(level);layout()->addWidget(level);}}// 计算音频缓冲区的级别并更新音频级别显示器QVector<qreal> levels = getBufferLevels(buffer);for (int i = 0; i < levels.count(); ++i){m_audioLevels.at(i)->setLevel(levels.at(i));}}void HistogramWidget::paintEvent(QPaintEvent *event){Q_UNUSED(event);if (!m_audioLevels.isEmpty())return;QPainter painter(this);painter.fillRect(0, 0, width(), height(), QColor::fromRgb(0, 0, 0));}

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总结

• 学习Qt demo中的Media Player Example改动而来，把音频图处理单独实现，并加以优化。