PortAudio 是跨平台音频开发的轻量级库，支持 Windows、macOS、Linux，适用于实时录音与播放。通过初始化库并查询设备信息可获取输入输出设备列表；音频播放利用回调函数生成数据流，如正弦波示例所示，设置采样率、声道数后启动流并运行指定时长；音频录制则通过输入流回调接收数据，将采集样本存入缓冲区，建议使用环形缓冲或文件流避免性能问题；结合 sndfile 等库可实现 WAV 文件保存。掌握其回调机制和流控制是实现实时音频处理的关键。
在C++中实现跨平台音频录制与播放，PortAudio 是一个轻量级、开源且广泛支持的音频I/O库。它可以在Windows、macOS、Linux等系统上运行，适合实时音频处理任务，如录音、播放、流式传输等。下面介绍如何使用 PortAudio 实现基本的音频录制与播放功能。
安装与配置 PortAudio
PortAudio 可以通过源码编译或包管理器安装：
- Windows：使用 vcpkg 或 MSYS2 安装，例如：vcpkg install portaudio
- macOS：使用 Homebrew：brew install portaudio
- Linux（Ubuntu/Debian）：sudo apt-get install libportaudio2 libportaudiocpp0-dev
在项目中链接时，确保编译时包含头文件并链接 portaudio 库，例如g++命令：
g++ main.cpp -lportaudio初始化与设备信息查询
使用 PortAudio 前需初始化库，并可查询可用音频设备：
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#include "portaudio.h"
int main() {
Pa_Initialize();
int deviceCount = Pa_GetDeviceCount();
for (int i = 0; i < deviceCount; ++i) {
const PaDeviceInfo* info = Pa_GetDeviceInfo(i);
printf("Device %d: %s, Inputs: %d, Outputs: %d\n",
i, info->name, info->maxInputChannels, info->maxOutputChannels);
}
Pa_Terminate();
return 0;
}
这段代码列出所有音频设备，帮助选择合适的输入/输出设备。
实现音频播放
通过回调函数实现音频流播放。以下是一个正弦波播放示例：
static int playCallback(const void* input, void* output,
unsigned long frameCount,
const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,
PaStreamCallbackFlags statusFlags,
void* userData) {
float* out = (float*)output;
double* phase = (double*)userData;
double frequency = 440.0; // A4 音符
double sampleRate = 44100.0;
double increment = frequency * 2.0 * M_PI / sampleRate;
for (unsigned int i = 0; i < frameCount; ++i) {
*out++ = sin(*phase); // 左声道
*out++ = sin(*phase); // 右声道（立体声）
*phase += increment;
if (*phase >= 2.0 * M_PI) *phase -= 2.0 * M_PI;
}
return paContinue;
}
// 播放调用
PaStream* stream;
double phase = 0.0;
Pa_OpenStream(&stream, nullptr, &Pa_GetDefaultOutputDeviceInfo()->hostApi,
0, 2, paFloat32, 44100, 256, playCallback, &phase);
Pa_StartStream(stream);
Pa_Sleep(5000); // 播放5秒
Pa_StopStream(stream);
Pa_CloseStream(stream);
实现音频录制
录制使用输入流和回调函数接收音频数据：
std::vectorrecordedData;
static int recordCallback(const void* input, void* output,
unsigned long frameCount,
const PaStreamCallbackTimeInfo* timeInfo,
PaStreamCallbackFlags statusFlags,
void* userData) {
const float* in = (const float*)input;
std::vector* buffer = (std::vector *)userData;
for (unsigned int i = 0; i < frameCount * 1; ++i) { // 单声道
buffer->push_back(in[i]);
}
return paContinue;
}
// 录制调用
PaStream* stream;
Pa_OpenStream(&stream, &Pa_GetDefaultInputDeviceInfo()->hostApi, 1, 0,
paFloat32, 44100, 256, recordCallback, &recordedData);
Pa_StartStream(stream);
Pa_Sleep(5000); // 录制5秒
Pa_StopStream(stream);
Pa_CloseStream(stream);
// recordedData 中保存了录音样本
注意：长时间录制应避免直接 push_back 大量数据，建议使用环形缓冲区或写入文件流。
PortAudio 提供了简洁的接口用于跨平台音频处理。结合其他库（如 sndfile 写 WAV 文件），可实现完整的录音保存功能。掌握其回调机制和数据流模型，是开发实时音频应用的基础。基本上就这些，不复杂但容易忽略细节。
