混音，顧名思義，就是把多個音源混合的過程，是一個很常見的應用。這兩天我也做了一個雙路混音器，當然，我沒有做多麼專業的音頻信號處理，只是一個簡單的混音，調節各路音量，並實現了一些音效處理。主要功能有：採集硬件設備，讀取wav文件，播放，混音，音量調節，音頻節奏、音調的調節，wav文件輸出。這麼多功能，我們不需要一個一個全部自己實現，有時候，藉助開源項目，尤其是比較成熟的開源項目，不但可以大大節省開發時間，還能使程序更加穩定。即便不能直接在自己的項目中使用，也能有借鑑意義。這個項目中我就使用了PortAudio，PortAudio是一個開源的、跨平臺的音頻IO庫，它主要提供了音頻採集和播放的接口，而且API非常簡單。大家可以嘗試一下。
下圖就是該項目產品截圖：
所有的功能呢，在界面上是一目瞭然了，其中有三個子窗口，是音頻數據經FFT（快速傅立葉）變換後顯示的頻譜圖，左右兩個分別是兩路音頻的，中間則是混音後的。這裏我和大家分享一下這個混音器的設計思路以及PortAudio的使用，希望有需求的朋友能夠有所借鑑。
首先是程序的邏輯架構圖
PortAudio在項目中主要負責採集硬件設備和播放內存中的音頻Sample，其實在Windows上實現這種功能可以有多種方法，之前我也基於DirectShow做過，這次使用PortAudio主要也是想熟悉一下，將來如果要做其他平臺的應用時，可以直接拿來使用了。
- AudioInput的主要功能是封裝一下音頻的輸入，包括硬件採集和文件讀取
- AudioMixer管理AudioInput，並進行音量和各種音效處理
- 鑑於文件操作比較費時，FileWritter的操作其實是放在單獨的線程中進行的。
PortAudio的封裝和使用
PortAudio的API非常的簡單，基本上完成採集或播放的功能，只需要調用三個接口就可以了：Pa_OpenStream, Pa_StartStream, Pa_CloseStream。它們的原型如下
首先，我們需要調用Pa_Initialize來進行PortAudio的初始化，然後設置好Pa_OpenStream的各項參數，然後就可以使用它了。調用Pa_StartStream之後，如果是採集，就可以從PortAudio讀取數據了，如果是播放，則只需要不斷的把要播放的音頻數據交給PortAudio就行了。而PortAudio和你的程序之間的數據的交互，其實是有兩種方式的，一種就是上面原型中提到的設置回調函數的形式，另一種就是調用Pa_ReadStream和Pa_WriteStream這兩個函數，我推薦還是通過回調的形式，簡單嘛，這個最重要了:)。回調函數的原型也比較簡單，採集和播放都是一樣的。
我們只需要在回調函數中操作inputBuffer或者outputBuffer即可，下面是我啓動前進行設置的代碼：
1. PortAudio的採集
2. PortAudio的播放
有一點需要注意的是，framesPerBuffer的值，也就是在Pa_OpenStream中設置的參數值，這個數值就是outputBuffer或inputBuffer中音頻幀的個數，我這裏設置成了512，當然你也可以設置成其他的數值，不過不宜過小，否則會造成大量的異步回調，cpu是處理不過來的。這個數值再乘以你之前這隻的音頻幀Sample格式（我這裏是paFloat32）和音軌個數，就可以計算出outputBuffer或inputBuffer的大小，然後就可以操作音頻數據了，例如在採集的回調函數中這樣使用。
memcpy(audio_data, inputBuffer, framesPerBuffer * sizeof(float)*2);
混音算法
實話實說，這個混音算法是我從網上找到的，不過效果還是挺不錯的，公式就是
C = A + B - (A * B >> 0x10)
A和B就是兩路不同的音頻數據，C就是混音後的音頻數據，當然，處理後，還需要對C進行防止數據溢出的處理，否則，可能會有爆音。
如果是16bit音頻數據，就是：
if (C > 32767) C = 32767; else if (C < -32768) C = -32768;
如果是float音頻數據，就是：
if (C > 1) C = 1; else if (C < -1) C = -1;
這個算法針對的是16bit的音頻採樣數據，我實驗的結果是：對float音頻採樣數據，同樣有不錯的效果。
