隨著嵌入式應(yīng)用的迅速發(fā)展，很多傳統(tǒng)的基于臺式機的應(yīng)用迅速轉(zhuǎn)向嵌入式應(yīng)用平臺。WinCE為微軟開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)" title="嵌入式系統(tǒng)">嵌入式系統(tǒng)，其廣泛應(yīng)用于Pocket PC(PPC)嵌入式應(yīng)用平臺。在嵌入式平臺下實現(xiàn)多媒體應(yīng)用是當(dāng)前應(yīng)用研究的熱點。
　　使用嵌入式技術(shù)與音頻播放相結(jié)合的研究已經(jīng)很多，如嵌入式音頻點播、MP3播放系統(tǒng)等，但它們多是使用特定的硬件解碼器完成音頻解碼，對于嵌入式PPC下如何實現(xiàn)軟實時音頻解碼缺乏系統(tǒng)性研究。通過研究發(fā)現(xiàn)FMOD可以實現(xiàn)完整的音頻播放功能。由于PPC上沒有DirectSound的設(shè)計，因此只能用CPU來模擬。
　　本文使用EVC作為開發(fā)語言，設(shè)計方法亦適合其他平臺。此方法也可以在游戲和應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序中使用，為PPC上的音頻播放提供解決思路。
1 音頻技術(shù)介紹
1.1 PPC上音頻播放的現(xiàn)狀
　　PPC上通常使用WAV聲音文件進(jìn)行音頻播放。若使用微軟的Media接口進(jìn)行音頻播放，一方面播放效率比較低，滿足不了實時應(yīng)用對時間效率的要求，例如游戲、多媒體、播放器等應(yīng)用；另一方面，播放文件格式單一，WAV文件相對于mp3等壓縮音頻文件所占存儲空間較多，對以存儲卡" title="存儲卡">存儲卡為存儲介質(zhì)的PPC來說，顯然不合適。
　　對于音頻引擎中API編程的應(yīng)用，可選擇Windows Multimedia、DirectSound、OpenAL、Aureal A3D，其中以DirectSound較為著名。但是這些技術(shù)不適合在資源緊張的PPC上使用。
　　另外，還有一些沒有真正硬件支持的應(yīng)用程序接口，它們以API組件包的形式提供給應(yīng)用程序使用，例如：Miles Sound System、RenderWare Audio、GameCoda、FMOD、Galaxy、BASS、SEAL。其中FMOD是最新引入的技術(shù)，具有廣泛的功能選擇和對API技術(shù)的完美支持。
1.2 PPC上FMOD簡介
　　FMOD是一個非常容易使用的跨平臺聲音引擎，支持三維環(huán)繞聲、MIDI、MOD、MP3、OGG、WMA、AIFF、CD，可以在Windows、Windows CE、Linux、Macintosh、GAMECUBE、PLAYSTATION 2和XBOX上使用，支持C/C++、VB、DELPHI。同時通過分析其接口可知，它還為PPC平臺定制了一個mini版本，用以在PPC上進(jìn)行音頻播放，并且在非商業(yè)程序的情況下是免費的，這為研究提供了便利條件。
2 音頻播放器實現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 形式化結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　自20世紀(jì)90年代后期以來，軟件體系結(jié)構(gòu)的研究成為一個熱點。從研究現(xiàn)狀來看，當(dāng)前的研究和對軟件體系結(jié)構(gòu)的描述，在很大程度上還停留在非形式化的層次上。從FDT^[5](Formal Description Technique)在實際項目應(yīng)用中的技術(shù)特征來看，SDL(Specification and De-
　　scription Language)與UML(Unified Modeling Language)是比較容易結(jié)合使用的。
　　PPC上音頻播放借助于FMOD的音頻解碼，本文嘗試使用形式化描述的方法設(shè)計音頻播放流程。
　　PPC上音頻播放的功能EBNF^[6]范式描述如下：
　　player：={player_files，player_status，player_decoder，frame_views}
　　player_files：={*.MOD|*.S3M|*.XM|*.IT|*.MID|*.RMI|*.SGT|*.FSB}
　　player_status：=sequence(play，pause，stop)；
　　player_decoder：={FMOD modules}
　　frame_views：={Player information}
　　音頻播放的系統(tǒng)協(xié)作圖如圖1所示。

　　(1)PPC上的控制邏輯：用以對音頻文件的播放、停止、文件裝載、顯示等的控制。
　　(2)FMOD引擎：具體音頻數(shù)據(jù)解碼、軟實時播放，同時與PPC的播放控制和音頻文件管理相關(guān)聯(lián)。
　　(3)PPC音頻文件管理：管理要播放的音頻文件，播放音頻列表等。對PPC上文件管理不方便的功能進(jìn)行擴(kuò)充。
2.2 PPC上音頻文件選擇的方法
　　可使用GetOpenFileName方法對PPC上音頻文件進(jìn)行選擇，但選擇的文件位置被系統(tǒng)固定在My Document的Personal目錄之下，使文件可選擇范圍縮小并存在很多限制，例如，在這種情況下文件不能存放在存儲卡上。
　　在PPC系統(tǒng)不以盤符存放文件，只根據(jù)系統(tǒng)的根目錄，即“”。為此需要通過以下文件選擇實現(xiàn)對PPC上文件目錄的訪問：
　　(1)文件目錄選擇：在此功能下可以對文件目錄進(jìn)行瀏覽訪問；
　　(2)文件目錄中的文件選擇：包括文件名稱、大小、創(chuàng)建日期等內(nèi)容；
　　(3)文件過濾功能：包括對特定后綴音頻文件的選擇。
　　在PPC的模擬器上進(jìn)行文件選擇時，由于PPC的文件系統(tǒng)是以雙字節(jié)UNICODE形式編碼，所以要使用WideCharToMultiByte把文件名稱轉(zhuǎn)換為多字節(jié)流信息，否則無法打開具體的音頻文件。對于目錄下的文件目錄和文件名稱，可通過以下遍歷搜索方法獲得：
　　hFind=FindFirstFile(strSearch，&fd)；
　　bFind=(hFind !=INVALID_HANDLE_VALUE)；
　　while(bFind)
　　{if(!(fd.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY) &&!(fd.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN))
　　　{
　　　strFile=pszPath；
　　　strFile +=fd.cFileName；//處理文件名方法
　　　m_cont.push_back(fd)；//保存到隊列中
　　　}
　　bFind=FindNextFile(hFind，&fd)；
　　}
　　通過使用FindFirstFile和FindNextFile可以獲得PPC下文件系統(tǒng)相關(guān)信息的列表，同時為了對文件類型進(jìn)行較好的表示，系統(tǒng)通過SHGetFileInfo方法獲得在系統(tǒng)中注冊的圖標(biāo)信息。PPC下自制音頻文件瀏覽器如圖2所示。

2.3 音頻文件播放時波形顯示
　　對于播放的音頻文件信息，通常使用波形表示聲音的時頻變化，通過在FMOD引擎中創(chuàng)建DSP效果單元和相關(guān)數(shù)據(jù)緩沖單元得到音頻的FFT(快速傅式變換)變換數(shù)據(jù)。使用FSOUND_DSP_GetSpectrum方法獲得512個頻譜幅度的浮點數(shù)值信息，然后把頻譜數(shù)據(jù)繪制成波形譜。將FFT頻譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到界面顯示的算法描述如下：
　　(1)假設(shè)對于頻譜數(shù)據(jù)要顯示區(qū)域的長度、寬度分別為height、width；
　　(2)將頻譜數(shù)值f(i)，i1...512歸一化后映射到顯示區(qū)域：
　　
　　(3)頻譜線顯示著色映射方法。事實上對于頻譜的振幅，期望其高振幅與低振幅有明顯的對比度，同時還要在振幅的變化過程中體現(xiàn)出著色變化的聯(lián)系性。據(jù)此，采用彩色空間RGB系統(tǒng)?？晒潭ㄆ渲械腂(blue)分量，把R、G分量進(jìn)行線性劃分，即R=255-G，把歸一化的heightf(i)映射到0~255范圍f′(i)，令R=f′(i)，則彩色空間G分量：G=255－f′(i)。因此，可以通過連續(xù)變化的RGB彩色空間分量表示頻率分量的振幅信息。
　　(4)通過上述方法，把頻譜信息映射到圖像中，映射處理完畢。
　　聲音播放的頻譜波形顯示如圖3(a)所示，通過這種直觀方式可以更加清楚地了解音頻的頻譜特征。同理可以獲得頻譜振蕩情況的振蕩曲線圖如圖3(b)所示。

2.4 音頻文件播放時控制
　　對于FMOD音頻引擎庫，F(xiàn)MOD SDK函數(shù)處理方式如下：
　　FSOUND_Sample_Load(int index，const char *name_or_data，unsigned int inputmode，int offset，int length)；
　　或者：FSOUND_PlaySound(int channel，F(xiàn)SOUND_SAMPLE*sptr)
　　其中index和channel為音頻數(shù)據(jù)標(biāo)識，通過控制音頻數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)聲音的播放。
　　音頻播放文件類型可分為FMUSIC_MODULE和FSOUND_STREAM類型。其中FMUSIC_MODULE是對MOD、S3M、XM、IT、MID、RMI、SGT、FSB等后綴播放文件的處理描述，而FSOUND_STREAM是對audio file、url網(wǎng)上流媒體文件、 cd文件的描述。
　　為了對音頻播放模塊進(jìn)行控制并在文件播放時進(jìn)行管理，定義管理結(jié)構(gòu)如下：
　　typedef struct{
　　FMUSIC_MODULE *mod；//音頻標(biāo)示
　　FSOUND_STREAM *stream；//流數(shù)據(jù)音頻標(biāo)示
　　int channel；
　　} SONGTYPE；
　　音頻文件加載" title="加載">加載及播放形式如下：
　　WideCharToMultiByte(CP_ACP，0，strFullPath，-1，s，256，NULL，NULL)；//轉(zhuǎn)換
　　FMUSIC_MODULE　mod=FMUSIC_LoadSong(s)；
　　//加載音頻文件
　　FMUSIC_PlaySong(mod)；//播放音頻數(shù)據(jù)
　　播放過程中暫停的方法：
　　FMUSIC_SetPaused(mod，!FMUSIC_GetPaused(mod))；
　　停止播放的方法：
　　FMUSIC_FreeSong(mod)；
3 音頻播放及其性能分析
　　通過以上分析和關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)，得到如圖4所示的音頻播放界面，包括打開文件、播放停止、信息顯示等功能。