Я пытаюсь увеличить усиление моего микрофона для сценариев VOIP. Я использую PortAudio для получения входного потока (с образцами типа paFloat32), я умножаю эти значения на число с плавающей запятой, а затем передаю результирующий поток на устройство вывода. Примечание. Я передаю его на виртуальное устройство вывода, которое автоматически перенаправляет на виртуальное устройство ввода (программа: VB-Cable), которое приложения VOIP могут использовать в качестве микрофонного входа с примененным усилением.
Мне интересно, есть ли лучшие способы увеличить усиление сигнала, которые лучше сохраняют качество.
Я читал, что лучше выполнять такие вычисления усиления, сначала преобразовывая входные данные в формат с более высокой точностью, выполняя умножение усиления в этом формате, применяя отсечение, а затем возвращаясь к исходному. Я не уверен, как это сделать с типом paFloat32 PortAudio, я включил свою попытку, закомментированную в исходный код. Когда я включаю его, возникают заметные проблемы с шумом даже при усилении 1.
Зависимости: tinycon, PortAudio
Компиляция: g++ main.cpp tinycon.cpp -o main -L./ -lcygportaudio-2 -lrt -lm -pthread -std=c++11
Код:
#include "portaudio.h"
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <mutex>
#include "tinycon.h"
#define SAMPLE_RATE (44100)
#define FRAMES_PER_BUFFER (441)
#define DITHER_FLAG (1)
#define PA_SAMPLE_TYPE paFloat32
#define SAMPLE_SIZE (4)
#define SAMPLE_SILENCE (0)
#define PRINTF_S_FORMAT "%f"
/*******************************************************************/
double multiplier = 1.0;
double multiplierStep = 0.1;
int main(int argc, char **argv);
int xrun(PaStream *stream, int err, char* sampleBlock);
void error1(PaStream *stream, char* sampleBlock);
void error2(PaStream *stream, int err);
void listDevices();
// Use tinycon and a second thread for non blocking input
class tcon : public tinyConsole
{
public:
tcon (std::string s): tinyConsole(s) {;}
int hotkeys(char c)
{
if (c == 's') {
if (multiplier >= (0+multiplierStep)) {
multiplier -= multiplierStep;
}
printf( "Multiplier: %f\n", multiplier );
return 1;
}
if (c == 'w') {
multiplier += multiplierStep;
printf( "Multiplier: %f\n", multiplier );
return 1;
}
return 0;
}
};
int inputThread() {
tcon tc (std::string(""));
tc.run();
}
void listDevices() {
int i, numDevices, defaultDisplayed;
const PaDeviceInfo *deviceInfo;
Pa_Initialize();
numDevices = Pa_GetDeviceCount();
printf( "Number of devices = %d\n", numDevices );
int isInputDevice = 0;
for( i=0; i<numDevices; i++ )
{
deviceInfo = Pa_GetDeviceInfo( i );
int isInputDevice = (deviceInfo->maxInputChannels > 0);
printf( "%sDeviceID: %d, Name: %s\n", (isInputDevice ? "Input" : "Output"), i, deviceInfo->name);
}
fprintf (stderr, "Press any key to close\n");
getch();
}
int main (int argc, char **argv)
{
int c;
int inputDeviceId = -1;
int outputDeviceId = -1;
opterr = 0;
const char* helpMessage =
"-h : show this help message\n"
"-i <int> : select the INPUT DEVICE by id\n"
"-o <int> : select the OUPUT DEVICE by id\n"
"-m <double> : SIGNAL MULTIPLIER\n"
"-s <double> : SIGNAL MULTIPLIER STEP (press w or s while console focused to go up and down by this ammount.\n"
"-d : list devices\n";
while ((c = getopt (argc, argv, "i:o:l:m:s:hd")) != -1) {
switch (c) {
case 'i':
inputDeviceId = atoi(optarg);
break;
case 'o':
outputDeviceId = atoi(optarg);
break;
case 'm':
multiplier = atof(optarg);
break;
case 's':
multiplierStep = atof(optarg);
break;
case 'd':
listDevices();
return 0;
case '?':
if (isprint (optopt))
fprintf (stderr, "Unknown option `-%c'.\n", optopt);
else
fprintf (stderr, "Unknown option character `\\x%x'.\n", optopt);
case 'h':
fprintf (stderr, helpMessage);
fprintf (stderr, "Press any key to close\n");
getch();
return 1;
default:
abort ();
}
}
// Start non blocking input thread
std::thread nonBlockingInputThread(inputThread);
PaStreamParameters inputParameters, outputParameters;
PaStream *stream = NULL;
PaError err;
const PaDeviceInfo* inputInfo;
const PaDeviceInfo* outputInfo;
char *sampleBlock = NULL;
int i;
int numBytes;
int numChannels;
err = Pa_Initialize();
if( err != paNoError ) error2(stream, err);
inputParameters.device = (inputDeviceId == -1) ? Pa_GetDefaultInputDevice() : inputDeviceId; /* default input device */
inputInfo = Pa_GetDeviceInfo( inputParameters.device );
outputParameters.device = (outputDeviceId == -1) ? Pa_GetDefaultOutputDevice() : outputDeviceId; /* default output device */
outputInfo = Pa_GetDeviceInfo( outputParameters.device );
numChannels = inputInfo->maxInputChannels < outputInfo->maxOutputChannels
? inputInfo->maxInputChannels : outputInfo->maxOutputChannels;
inputParameters.channelCount = numChannels;
inputParameters.sampleFormat = PA_SAMPLE_TYPE;
inputParameters.suggestedLatency = inputInfo->defaultHighInputLatency ;
inputParameters.hostApiSpecificStreamInfo = NULL;
printf( "Input device # %d.\n", inputParameters.device );
printf( " Name: %s\n", inputInfo->name );
outputParameters.channelCount = numChannels;
outputParameters.sampleFormat = PA_SAMPLE_TYPE;
outputParameters.suggestedLatency = outputInfo->defaultHighOutputLatency;
outputParameters.hostApiSpecificStreamInfo = NULL;
printf( "Output device # %d.\n", outputParameters.device );
printf( " Name: %s\n", outputInfo->name );
/* -- setup -- */
err = Pa_OpenStream(
&stream,
&inputParameters,
&outputParameters,
SAMPLE_RATE,
FRAMES_PER_BUFFER,
paClipOff, /* we won't output out of range samples so don't bother clipping them */
NULL, /* no callback, use blocking API */
NULL ); /* no callback, so no callback userData */
if( err != paNoError ) error2(stream, err);
numBytes = FRAMES_PER_BUFFER * numChannels * SAMPLE_SIZE ;
sampleBlock = (char *) malloc( numBytes );
if( sampleBlock == NULL )
{
printf("Could not allocate record array.\n");
error1(stream, sampleBlock);
}
err = Pa_StartStream( stream );
if( err != paNoError ) error1(stream, sampleBlock);
while (1) {
// You may get underruns or overruns if the output is not primed by PortAudio.
err = Pa_ReadStream( stream, sampleBlock, FRAMES_PER_BUFFER );
if( err ) xrun(stream, err, sampleBlock);
int blockIndex;
float* sampleBlockShort = (float*)sampleBlock;
for (blockIndex = 0; blockIndex < FRAMES_PER_BUFFER; blockIndex++) {
/*
double dSample = (double)sampleBlockShort[blockIndex];
dSample *= multiplier;
if (dSample > 32767.0) dSample = 32767.0;
if (dSample < -32768.0) dSample = -32768.0;
sampleBlockShort[blockIndex] = (short)dSample;
*/
sampleBlockShort[blockIndex] *= multiplier;
}
err = Pa_WriteStream( stream, sampleBlock, FRAMES_PER_BUFFER );
if( err ) xrun(stream, err, sampleBlock);
}
printf("Wire off.\n"); fflush(stdout);
err = Pa_StopStream( stream );
if( err != paNoError ) error1(stream, sampleBlock);
free( sampleBlock );
Pa_Terminate();
return 0;
}
int xrun(PaStream *stream, int err, char* sampleBlock) {
printf("err = %d\n", err); fflush(stdout);
if( stream ) {
Pa_AbortStream( stream );
Pa_CloseStream( stream );
}
free( sampleBlock );
Pa_Terminate();
if( err & paInputOverflow )
fprintf( stderr, "Input Overflow.\n" );
if( err & paOutputUnderflow )
fprintf( stderr, "Output Underflow.\n" );
return -2;
}
void error1(PaStream *stream, char* sampleBlock) {
free( sampleBlock );
exit(-1);
}
void error2(PaStream *stream, int err) {
if( stream ) {
Pa_AbortStream( stream );
Pa_CloseStream( stream );
}
Pa_Terminate();
fprintf( stderr, "An error occured while using the portaudio stream\n" );
fprintf( stderr, "Error number: %d\n", err );
fprintf( stderr, "Error message: %s\n", Pa_GetErrorText( err ) );
exit(-1);
}
And current attempt looks fine except lost clipping (-1.0 .. 1.0).
Так что я должен сделать что-то вроде:float sampleWithGain = sampleBlockShort[blockIndex]; sampleWithGain *= multiplier; sampleWithGain = (sampleWithGain > 1) ? 1 : (sampleWithGain < 1) ? -1 : sampleWithGain; sampleBlokcShort[blockIndex] = sampleWithGain;
- person Modf   schedule 14.03.2017using paFloat32 you add extra work to portaudio to convert from int16 to paFloat32
Аудиосистемы обычно работают с int16, и когда я говорю PortAudio использовать paFlot32, я делаю дополнительные преобразования? Если это так, это имеет для меня смысл, иначе я понятия не имею, что вы заметили. Также, если я использую paInt16, мои множители должны быть короткими (а не плавающими). Это дает меньше контроля. - person Modf   schedule 14.03.2017