隨著嵌入式應(yīng)用的迅速發(fā)展,，很多傳統(tǒng)的基于臺(tái)式機(jī)的應(yīng)用迅速轉(zhuǎn)向嵌入式應(yīng)用平臺(tái),。WinCE為微軟開(kāi)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(tái),。在嵌入式平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)多媒體應(yīng)用是當(dāng)前應(yīng)用研究的熱點(diǎn),。
　　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(diǎn)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(duì)于嵌入式PPC下如何實(shí)現(xiàn)軟實(shí)時(shí)音頻解碼缺乏系統(tǒng)性研究,。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)FMOD可以實(shí)現(xiàn)完整的音頻播放功能,。由于PPC上沒(méi)有DirectSound的設(shè)計(jì)，因此只能用CPU來(lái)模擬,。
　　本文使用EVC作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,，設(shè)計(jì)方法亦適合其他平臺(tái)。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(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)時(shí)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(duì)于mp3等壓縮音頻文件所占存儲(chǔ)空間較多，對(duì)以存儲(chǔ)卡" title="存儲(chǔ)卡">存儲(chǔ)卡為存儲(chǔ)介質(zhì)的PPC來(lái)說(shuō),，顯然不合適,。
　　對(duì)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(méi)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(duì)API技術(shù)的完美支持。
1.2 PPC上FMOD簡(jiǎn)介
　　FMOD是一個(gè)非常容易使用的跨平臺(tái)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(shí)通過(guò)分析其接口可知,，它還為PPC平臺(tái)定制了一個(gè)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(fèi)的，這為研究提供了便利條件,。
2 音頻播放器實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 形式化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　自20世紀(jì)90年代后期以來(lái),，軟件體系結(jié)構(gòu)的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)。從研究現(xiàn)狀來(lái)看,，當(dāng)前的研究和對(duì)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(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中的技術(shù)特征來(lái)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(jì)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(duì)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(shí)時(shí)播放,，同時(shí)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(duì)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(duì)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(chǔ)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(guò)以下文件選擇實(shí)現(xiàn)對(duì)PPC上文件目錄的訪問(wèn)：
　　(1)文件目錄選擇：在此功能下可以對(duì)文件目錄進(jìn)行瀏覽訪問(wèn)；
　　(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(guò)濾功能：包括對(duì)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(shí),，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(wú)法打開(kāi)具體的音頻文件,。對(duì)于目錄下的文件目錄和文件名稱，可通過(guò)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(duì)列中
　　　}
　　bFind=FindNextFile(hFind,，&fd),；
　　}
　　通過(guò)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(shí)為了對(duì)文件類型進(jìn)行較好的表示,，系統(tǒng)通過(guò)SHGetFileInfo方法獲得在系統(tǒng)中注冊(cè)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(shí)波形顯示
　　對(duì)于播放的音頻文件信息,，通常使用波形表示聲音的時(shí)頻變化,，通過(guò)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(gè)頻譜幅度的浮點(diǎn)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(duì)于頻譜數(shù)據(jù)要顯示區(qū)域的長(zhǎng)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(shí)上對(duì)于頻譜的振幅,，期望其高振幅與低振幅有明顯的對(duì)比度，同時(shí)還要在振幅的變化過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(shí)控制
　　對(duì)于FMOD音頻引擎庫(kù),，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(shí),，通過(guò)控制音頻數(shù)據(jù)塊實(shí)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(duì)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(duì)audio file,、url網(wǎng)上流媒體文件,、 cd文件的描述。
　　為了對(duì)音頻播放模塊進(jìn)行控制并在文件播放時(shí)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(guò)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(guò)以上分析和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn),，得到如圖4所示的音頻播放界面,，包括打開(kāi)文件、播放停止,、信息顯示等功能,。