Windows下录音功能WareIn实现（含死锁破解、检测外部输入设备更改和重启录音服务）

死锁破解、检测外部输入设备更改和重启录音服务）"/>

Windows下录音功能WareIn实现（含死锁破解、检测外部输入设备更改和重启录音服务）

Windows下录音功能WareIn实现（含死锁破解、检测外部输入设备更改和重启录音服务）

• WareIn的使用步骤
• • 设置WAVEFORMATEX 采集声音的格式
  • 获取设备句柄
  • 准备2个buff加入到队列中
  • 开始录音
  • 缓存区满，系统触发回调函数
  • 停止录音
• 防止系统死锁
• 录音数据来源切换（麦克风或者媒体播放器）
• 重点：强制切换输入设备，录音功能实现自动重启
• • 该问题出现的广泛性
  • 解决办法

WareIn的使用步骤

WareIn这一族类，是微软提供操作录音设备的一系列API。如果想播放声音，则使用WareOut。

设置WAVEFORMATEX 采集声音的格式

		WAVEFORMATEX waveForm;waveForm.nSamplesPerSec = 22050;waveForm.wBitsPerSample = 16; /* sample size */waveForm.nChannels = 2; /* channels*/waveForm.cbSize = 0; /* size of _extra_ info */waveForm.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;waveForm.nBlockAlign = (waveForm.wBitsPerSample * waveForm.nChannels) >> 3;waveForm.nAvgBytesPerSec = waveForm.nBlockAlign * waveForm.nSamplesPerSec;

nSamplesPerSec ：代表采样频率，一般为8000hz，11025hz，22050hz，41100khz。
wBitsPerSample ：根据wFormatTag设置的类型，设置采样率的大小，如果设置为WAVE_FORMAT_PCM，则大小为8的整数倍。
nChannels ：音频声道的数量。可以是1或者2，一般都是2，代表左右2个声道。
cbSize ：额外的空间，一般不需要，设置为0。
wFormatTag ：波形音频的格式，一般的情况下设置为WAVE_FORMAT_PCM。
nBlockAlign ：以字节为单位的块对齐的大小，一般为： (nChannels*wBitsPerSample)/8。
nAvgBytesPerSec ：平均的数据传输率，单位为byte/s

获取设备句柄

		waveInOpen(&hWaveIn, WAVE_MAPPER, &waveForm, (DWORD)MicCallBack, (DWORD)this, CALLBACK_FUNCTION);

hWaveIn：在正确执行该函数后，hWaveIn就被赋值。
WAVE_MAPPER：通过系统查找可用的设备。
waveForm：音频流信息对象的指针。这个参数就是我们第一步设置的对象。
MicCallBack：录音消息的处理程序，可以设置为一个函数、或者事件句柄、窗口句柄、一个特定的线程。也就是说录音消息产生后，由这个参数对应的值来处理该消息。包括关闭录音、缓冲区已满、开启设备。
(DWORD)this：第四个参数的参数列表。
CALLBACK_FUNCTION：打开设备的标示符。对应第四个参数，如果第四个参数设置为函数，则第6个参数的值为CALLBACK_FUNCTION；如果是事件，则为CALLBACK_EVENT；如果为窗体句柄（第5个参数设置为0），则为CALLBACK_WINDOW；如过设置为0，则为CALLBACK_NULL；如果为线程，则为CALLBACK_THREAD。

注意：要想该函数成功执行，必须在开始之前，有录音设备的存在（台式电脑一定要插入麦克风才可以被检测到）

准备2个buff加入到队列中

	waveInPrepareHeader(hWaveIn, &Whdr1, sizeof(WAVEHDR));//准备一个波形数据块头用于录音waveInPrepareHeader(hWaveIn, &Whdr2, sizeof(WAVEHDR));//准备二个波形数据块头用于录音waveInAddBuffer(hWaveIn, &Whdr1, sizeof(WAVEHDR));//指定波形数据块为录音输入缓存waveInAddBuffer(hWaveIn, &Whdr2, sizeof(WAVEHDR));//指定波形数据块为录音输入缓存

开始录音

waveInStart(hWaveIn);

缓存区满，系统触发回调函数

CAudioWare* pwnd = (CAudioWare*)dwInstance;PWAVEHDR header = (PWAVEHDR)dwParam1;switch (uMsg){case WIM_OPEN:break;case WIM_DATA:{if (pwnd->isStop) // 防止死锁，后文有重点介绍{break;}if (header->dwBytesRecorded != BUF_MAX_SIZE) // stop时的缓冲区不一定会被填满，后文有重点介绍{break;}// 收到了录音的数据，开始进行业务处理。selfFunction();memset(header->lpData, 0, BUF_MAX_SIZE);MMRESULT result = waveInAddBuffer(hWaveIn, header, sizeof(WAVEHDR)); // 将处理完的缓冲区，重新放到队列中if (result != MMSYSERR_NOERROR){return FALSE;}}break;case WIM_CLOSE:break;

当队列中buff存储到最大值BUF_MAX_SIZE，系统会自动触发回调函数（即，wareInOpen中设立的回调函数）。我们在WIM_DATA中完成业务上要做的事情。

停止录音

	isStop = TRUE;if (NULL != pBuffer1){delete[] pBuffer1;pBuffer1 = NULL;}if (NULL != pBuffer2){delete[] pBuffer2;pBuffer2 = NULL;}waveInStop(hWaveIn); // 不在WIM_CLOSE中实现，避免出现缓冲区还在队列的错误waveInReset(hWaveIn); // 阻塞函数， 函数会终止输入, 并触发WIM_DATA;Sleep(10);return waveInClose(hWaveIn);//停止录音

调用顺序：waveInStop、waveInReset，最后再waveInClose。

防止系统死锁

WareIn的死锁产生情况：在停止录音时，要调用waveInReset，这个函数的机制是：将队列中剩下的buff（此时的buff很可能并没有填充满）发送到回调函数的WIM_DATA，而WIM_DATA中如果执行到waveInAddBuffer这一步，就会把这个buff又放到队列中，从而产生死锁，无法正常停止录音。

解决办法：用一个原子量isStop 来解决，防止回调函数执行到waveInAddBuffer这一步。

补充：waveInReset，处理录音结束前队列中的清理工作，所以最后一个buff很可能并没有达到BUF_MAX_SIZE的大小就被强制触发了回调。如果对数据有严格要求，这一步可以通过判断buff块大小，将这一块舍弃。
我的业务内容，是将音频输入，进行傅里叶转换，所以对输入的数据个数有严格要求，所以不足BUF_MAX_SIZE大小的都被我舍弃了，避免FFT转换时出现崩溃。

录音数据来源切换（麦克风或者媒体播放器）

在我们操作系统的声音设置界面，输入设备一般有麦克风和立体声混音。
当麦克风启用，立体声禁用时，录音来源于麦克风；
当麦克风禁用，立体声启用时，录音来源于系统内的媒体播放器；
当两者都启用，麦克风和系统的媒体播放器，都可以采集到声音。
当两者都禁用，那么waveInOpen时就会失败。

重点：强制切换输入设备，录音功能实现自动重启

这一块是今天要说的重点，也是微软目前存在的一个bug。
该技术点产生的实际情景：当音频采集服务开始执行后，用户从系统声音设置中，强制更换了输入设备。
产生的影响：相当于设备丢失。
技术上的影响：waveInOpen函数执行成功后获得了设备的句柄。当强制禁用设备用，句柄虽然在内存中不为空，但是却无效。如果继续使用微软的api，比如回调函数中的waveInAddBuffer，会意外阻塞，一直没有返回值，最后导致整个程序卡死，必须重启才能解决。这看起来像是微软的一个bug。

该问题出现的广泛性

我特意下载了诸如 腾讯旗下的“全民K歌PC版”、"酷狗音乐"等百万级用户的大平台旗下的产品，发现这些软件在录音时，如果手动强制更改输入设备，会突然卡住；当恢复到更改前的设置状态后，点击录音依然没有办法继续录音。除非退出录音重新开启，甚至退出软件重新打开，录音功能才能正常使用。

对比输入设备，我又试了输出设备：QQ音乐、暴风影音等媒体播放器，在播放的过程中，外部禁用输出设备扬声器，发现这些软件全部卡住无法继续播放，当然，禁用后不能播放是正常的。接下来，重新启用扬声器，发现这些软件都无法继续播放，只能关闭软件重新打开，才可以播放。

由此可见，禁用正在使用中的音频设备，然后启用另外一个闲置设备后，继续执行录音/播放功能，是很多大平台都没有考虑到的事情，甚至可能是微软都没有考虑到的问题。

解决办法

之前的思路一直在想，如何找到一个非阻塞的waveInAddBuffer（因设备打开后，我的回调函数里只会执行waveInAddBuffer这一个系统API），结果发现网上根本没有任何资料，甚至连强制禁用正在使用的输入设备的问题都没有。估计我是第一个遇到这种问题的人。

既然没有非阻塞的API，那么接下来的思路就是如何检测到这种外部强制性的改动。这时候，灵机一动，既然禁用设备后，再执行wareIn族类的API函数会出错，那么，我就将这种出错作为强制切换的信号。

于是，用Event在音频文件每次成功执行waveInAddBuffer后，将Event置为有信号。同时，外部再写一个类，调用这个音频文件，用WaitForSingleObject等待音频文件中的Event变为有信号，如果等待超时，就认为是被切换了输入设备，于是清理内存，删除音频文件对象，重新new 一个音频文件对象，再次执行录音。这样，检测到输入设备切换后，就实现了自动重启音频。

部分代码如下：

	while (TRUE) {ResetEvent(pService->m_audioWare->m_deviceChangeEvent);if (WAIT_OBJECT_0 != WaitForSingleObject(pService->m_audioWare->m_deviceChangeEvent, 10000)){if (pService->m_audioWare->isStop){break;}cout << "time out" << endl;pService->m_audioWare->isStop = TRUE;delete pService->m_audioWare;Sleep(1000);pService->m_audioWare = new CAudioWare();pService->startWare();}}

关于WareIn的使用教程，和容易疏忽产生死锁，以及外部切换正在使用中的输入设备导致的技术难关，就介绍到这里啦。