OpenAL

OpenAL是跨平台3D音频库，一般使用完全遵循其API的软件实现OpenAL-Soft。

OpenAL Soft - Software 3D Audio

作者已经提供预编译二进制动态链接库(.dll)，但静态库(.lib)仍需要从源代码手动编译。

编译静态链接库

需要在CMake中单独手动添加生成参数LIBTYPE，值为STATIC。

确保生成大小约为30兆的静态库，而不是动态库的导入库。

注意：通过静态链接引入OpenAL soft，需要在include头文件之前添加预处理宏AL_LIBTYPE_STATIC。同时，Windows平台下需要一同链接winmm.lib。

初始化

类似OpenGL，OpenAL需要创建并绑定上下文。

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ALCdevice* pDevice = alcOpenDevice(NULL);
ALCcontext* pContext;
if (pDevice){
    pContext = alcCreateContext(pDevice, NULL);
    alcMakeContextCurrent(pContext);
}
else{
    std::cerr << "ERROR: DEVICE OPEN FAILED" << std::endl;
}

创建AL对象

AL对象包括buffer，source，listener。其中每个Context包含一个默认listener，不需要手动创建。

  • Buffer（缓冲区）：用于存储音频数据。
  • Source（音源）：播放音频的对象，与缓冲区绑定。
  • Listener（监听者）：模拟耳朵，决定音频的空间定位。
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    ALuint buffer, source;
alGenBuffers(1, &buffer);
alGenSources(1, &source);

函数返回无号整型id，为后续传参函数使用。

参数传递

OpenAL的传参函数类似于OpenGL。函数尾缀f/i代表传入浮点/整型，尾缀v代表传入指针。第一参数为对象id，第二参数为OpenAL内建宏定义，这些宏定义以 AL_ 或 ALC_ 开头。

音源的宏用于设置 音量、位置、速度、音调、循环播放 等。

宏定义 作用 默认值 使用的 API
AL_GAIN 设置音量 (0.0 ~ 1.0，>1.0 可增益) 1.0 alSourcef
AL_PITCH 设置音调 (1.0 = 正常, 0.5 = 低八度, 2.0 = 高八度) 1.0 alSourcef
AL_LOOPING 是否循环播放 (AL_TRUE / AL_FALSE) AL_FALSE alSourcei
AL_POSITION 设置音源位置 (x, y, z) {0,0,0} alSourcefv
AL_VELOCITY 设置音源速度 (x, y, z) {0,0,0} alSourcefv
AL_DIRECTION 设置音源方向 (x, y, z) {0,0,0} alSourcefv
AL_SOURCE_RELATIVE 是否相对监听者定位 (AL_TRUE / AL_FALSE) AL_FALSE alSourcei
AL_SOURCE_STATE 获取音源状态 (AL_PLAYING, AL_PAUSED, AL_STOPPED) - alGetSourcei
AL_BUFFER 绑定缓冲区 (Buffer ID) 0 alSourcei
AL_REFERENCE_DISTANCE 3D 音频的衰减起点 1.0 alSourcef
AL_ROLLOFF_FACTOR 3D 音频衰减速率 (0.0 表示无衰减) 1.0 alSourcef

示例：设置音源属性

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alSourcef(source, AL_GAIN, 0.8f);      // 设置音量
alSourcef(source, AL_PITCH, 1.2f);     // 提高音调
alSourcei(source, AL_LOOPING, AL_TRUE); // 循环播放
ALfloat pos[] = {0.0f, 0.0f, -3.0f};
alSourcefv(source, AL_POSITION, pos);  // 设置音源位置

监听者代表“耳朵”，影响 3D 声音的方向、位置等。

宏定义 作用 默认值 使用 API
AL_POSITION 监听者位置 (x, y, z) {0,0,0} alListenerfv
AL_VELOCITY 监听者速度 (x, y, z) {0,0,0} alListenerfv
AL_ORIENTATION 监听者朝向 (前向向量 + 上向量) {0,0,-1, 0,1,0} alListenerfv
AL_GAIN 监听者整体音量 1.0 alListenerf

示例：设置监听者位置和方向。

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ALfloat listenerPos[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
ALfloat listenerOri[] = {0.0f, 0.0f, -1.0f,  // 前向
                         0.0f, 1.0f,  0.0f}; // 上向
alListenerfv(AL_POSITION, listenerPos);
alListenerfv(AL_ORIENTATION, listenerOri);

参数查询

这些宏用于查询 音源、缓冲区、监听者 的当前状态。

宏定义 作用 返回值 使用 API
AL_SOURCE_STATE 获取音源当前状态 AL_PLAYING / AL_STOPPED / AL_PAUSED alGetSourcei
AL_PLAYING 表示音源正在播放 0x1012 alGetSourcei
AL_STOPPED 表示音源已停止 0x1014 alGetSourcei
AL_PAUSED 表示音源已暂停 0x1013 alGetSourcei
AL_INITIAL 表示音源未播放过 0x1011 alGetSourcei 
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ALint state;
alGetSourcei(source, AL_SOURCE_STATE, &state);
if (state == AL_PLAYING) {
    std::cout << "音源正在播放\n";
}

音频播放

缓冲区 (Buffer) 存储音频数据，需要先填充缓冲区才能播放音频。

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alBufferData(buffer, AL_FORMAT_MONO16, pcmData, dataSize, sampleRate);

参数解析：

  • buffer：缓冲区 ID
  • AL_FORMAT_MONO16：音频格式（单声道 16-bit）
  • pcmData：音频数据指针
  • dataSize：数据大小（字节）
  • sampleRate：采样率，一般为44100Hz

此处提供加载音频数据指针的函数。

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void loadPCM(std::string audioPath, unsigned char** audioBuffer，int* audioSize) {
    std::ifstream audioFile(audioPath, std::ios::binary | std::ios::in);
    audioFile.seekg(0, std::ios::beg);
    std::ifstream file(audioPath, std::ios::binary | std::ios::ate);
    std::streampos endPos = file.tellg();
    *audioSize = int(endPos);
    file.close();
    *audioBuffer = new unsigned char[audioSize];
    audioFile.read((char*)audioBuffer, audioSize);
    audioFile.close();
}

绑定缓冲区至声源，并播放音频。

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//绑定
alSourcei(source, AL_BUFFER, buffer);
// 播放音频
alSourcePlay(source);

销毁

运行结束前，需要手动释放每一个创建过的AL对象，销毁上下文和设备。

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alDeleteSources(1, &source);
alDeleteBuffers(1, &buffer);
alcMakeContextCurrent(NULL);
alcDestroyContext(context);
alcCloseDevice(device);

示例代码

此处提供音频加载，循环播放的完整实现代码。

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#define AL_LIBTYPE_STATIC
#include <stdlib.h>
#include <AL/al.h>
#include <AL/alc.h>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

void loadAudioSource(ALuint* m_source, ALuint* m_buffer, std::string audioPath) {
    std::ifstream audioFile(audioPath, std::ios::binary | std::ios::in);
    audioFile.seekg(100, std::ios::beg);
    std::ifstream file(audioPath, std::ios::binary | std::ios::ate);
    std::streampos endPos = file.tellg();
    int audioSize = int(endPos);
    file.close();
    unsigned char* audioBuffer = new unsigned char[audioSize];
    audioFile.read((char*)audioBuffer, audioSize);
    audioFile.close();

    ALuint buffer, source;
    alGenBuffers(1, &buffer);
    alBufferData(buffer, AL_FORMAT_STEREO16, audioBuffer, audioSize, 44100);
    alGenSources(1, &source);
    alSourcei(source, AL_BUFFER, buffer);
    *m_source = source;
    *m_buffer = buffer;
    delete[] audioBuffer;
}

int main()
{
    ALCdevice* device = alcOpenDevice(NULL);
    ALCcontext* context;
    if (device)
    {
        context = alcCreateContext(device, NULL);
        alcMakeContextCurrent(context);
    }
    else
    {
        std::cout << "device open error" << std::endl;
    }

    ALuint source, buffer;
    loadAudioSource(&source, &buffer, "../audio/test_audio.wav");
    alSourcei(source, AL_LOOPING, AL_TRUE);
    alSourcePlay(source);

    while (1) {

    }

    alDeleteSources(1, &source);
    alDeleteBuffers(1, &buffer);
    alcMakeContextCurrent(NULL);
    alcDestroyContext(context);
    alcCloseDevice(device);

    return 0;
}