【正文】 ................................................ 20 主要相關代碼及說明 ........................................ 20 關鍵技術應用中問題的解決 .................................. 22 播放列表 ........................................................ 22 主要相關代碼及說明 ........................................ 22 功能實現 .................................................. 26 讀取 MP3 音頻文件 ................................................ 26 主要相關代碼 .............................................. 26 寫代碼時的思路依據 ........................................ 29 播放控制 ........................................................ 29 主要相關功能的部分代碼 .................................... 29 媒體對象狀態(tài)的簡單介紹 .................................... 34 播放進度條 ...................................................... 34 主要相關功能的部分代碼 .................................... 34 6 系統(tǒng)測試 ............................................................. 37 測試的意義 ...................................................... 37 測試方法 ........................................................ 37 測試過程 ........................................................ 37 單元測試 ........................................................ 38 測試總結 ........................................................ 38 參考文獻 ................................................................ 40 致謝 .................................................................... 41 外文原文 ................................................................ 42 外文翻譯 ................................................................ 55 北京郵電大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 開發(fā)背景 Qt 是 1991 年奇趣科技（ Trolltech）開發(fā)的一個跨平臺的 C++圖形用戶界面應用程序框架 [3,9]。它提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的所用功能。 Qt很容易擴展，并且允許真正地組件編程。 2020 年， Qt 被 Digia 收購，之后發(fā)布 、 版本，提供 Qt for Android(Alpha) 、 Qt for IOS 。 Qt 的優(yōu)勢在于，良好的可移植性，可支持大多數操作系統(tǒng)，如 Microsoft Windows 7， Linux， Solaris， SunOS， HPUX， Digital UNIX (OSF/1， Tru64)， Irix， FreeBSD， BSD/OS， SCO， AIX， OS390，QNX 等等 ； 面向對象， Qt 良好的封裝機制使得 Qt 模塊化程度非常高，代碼可重用性較好，很方便用戶開發(fā)豐富的 API,Qt 包含 250 個以上的 C++類，并且有相應的幫助文檔；支持 2D 3D 圖形渲染，支持 XML。 Qt 針對嵌入式環(huán)境推出了 Qt Embeeded 產品，Qt Embedded 具有跨平臺的特點，省掉了不少移植軟件的功夫，用模塊化設計，有彈性，Qt Embedded 最小可以縮到 800KB 左右，最多可以長到 3MB（ for Intel x86），使得Qt Embedded 更適合在嵌入式環(huán)境下生存 [1,58,1011]。 基于 Qt 跨平臺的圖形用戶界面應用程序框架，用的是 C++開發(fā)語言。 C++語言簡潔靈活，運算符的數據結構豐富、具有結構化控制 語句、程序執(zhí)行效率高，而且同時具有高級語言與匯編語言的優(yōu)點，與其它語言相比， C語言具有可以直接訪問物理地址的優(yōu)點，與匯編語言相比又具有良好的可讀性的可移植性?？偟脕碚f， C++語言的主要特點表現在兩個方面，一是盡量兼容 C,二是支持面向對象的方法。它操持了 C 的簡潔、高效的接近匯編語言等特點，對 C的類型系統(tǒng)進行了改革的擴充，因此 C++比 C更安全，C++的編譯系統(tǒng)能檢查出更多的類型錯誤。另外，由于 C 語言的廣泛使用，因而極大的促進了 C++的普及和推廣。 C++語言最有意義的方面是支持面向對象的特征。雖然與 C 的兼容使得 C++具有雙重特點，但他在概念上完全與 C 不同，更具面向對象的特征。 智能家居等將是一個發(fā)展的趨勢，嵌入式產品也必將走入千家萬戶。而目前 PC 機的音頻管理軟件占用的磁盤空間以及內存較大所以基于 Qt 的音頻管理系統(tǒng)的設計與實現有很重要的意義?；谶@種形式的把握，也基于對這種技術的學習與理解，我選擇了這個課題。對音頻解碼技術進行研究，有助于理解其內在的原理，能夠幫助我們更好的實現代碼功能。 系統(tǒng)目標 系統(tǒng)開發(fā)的總任務是設計并實現一個音頻管理系統(tǒng)。 通過本系統(tǒng)可以添加音頻文件，以演唱者管理音頻文件，以專輯管理 音頻文件 [2,4]。你可以有一個播放列表，方便用戶知道系統(tǒng)中有哪些音樂文件。當然了有播放列表，就要有播放功能。選中歌曲，用戶可以點擊播放按鈕，播放音樂文件。當然有相應的控制功能，上一曲，下一曲?；镜囊袅靠刂?，音量的高低調節(jié)，靜音功能。 基于 Qt 程序的音頻管理系統(tǒng)的設計的必要性 隨著計算機技術、電子技術和通信技術的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經成為最熱門、最有前途的 IT 應用領域之一，成為通訊和消費產品的共同發(fā)展方向。它廣泛應用于人北京郵電大學畢業(yè)設計 2 們在工作生活的各個方面，幾乎包括了所有的電器設備。在嵌入式技術快速發(fā)展的同 時，嵌入式音頻設備已然成為當今人類生活中的熱點。對于這些音樂文件的管理也將成為程序員考慮的重點。各種設備中的操作系統(tǒng)的種類不同，程序員在開發(fā)的時候總是要做重復的工作，不能把工作的重點放在設計上。基于 Qt 的平臺正好給大家提供了一個這樣的平臺。代碼不需要太多的改動，就可以運行在各種操作系統(tǒng)上。而且 Qt 是基于模塊的設計思想，只需要加載你所需要的模塊，符合嵌入式定制性強，模塊簡單的特點。所以基于 Qt 的音頻管理系統(tǒng)非常的設計與實現非常必要。 本系統(tǒng)主要基于 Qt 跨平臺的圖形用戶界面應用程序框架，用的是 C++開發(fā)語言，當 前的計算機硬件配置也完全能滿足開發(fā)的需求，因此在技術上是絕對可行的。軟件方面：由于目前單機模式相對發(fā)展成熟，故軟件的開發(fā)平臺成熟可行 ,它們速度快、容量大、可靠性能高、價格低，完全能滿足系統(tǒng)的需求。 北京郵電大學畢業(yè)設計 3 2 關鍵技術介紹 音頻編碼的簡單概念 采樣率和采樣大小 聲音其實是一種能量波，因此也有頻率和振幅的特征，頻率對應于時間軸線，振幅對應于電平軸線。波是無限光滑的，弦線可以看成由無數點組成，由于存儲空間是相對有限的，數字編碼過程中，必須對弦線的點進行采樣。采樣的過程就是抽取某點的頻率值， 很顯然，在一秒中內抽取的點越多，獲取得頻率信息更豐富，為了復原波形，一次振動中，必須有 2 個點的采樣，人耳能夠感覺到的最高頻率為 20kHz，因此要滿足人耳的聽覺要求，則需要至少每秒進行 40k 次采樣，用 40kHz 表達，這個 40kHz 就是采樣率。采樣率和采樣大小的值越大，記錄的波形更接近原始信號。 有損和無損 根據采樣率和采樣大小可以得知，相對自然界的信號，音頻編碼最多只能做到無限接近，至少目前的技術只能這樣了，相對自然界的信號，任何數字音頻編碼方案都是有損的，因為無法完全還原。在計算機應用中，能夠 達到最高保真水平的就是 PCM 編碼，被廣泛用于素材保存及音樂欣賞， CD、 DVD 以及我們常見的 WAV 文件中均有應用。因此， PCM 約定俗成了無損編碼，因為 PCM 代表了數字音頻中最佳的保真水準，并不意味著 PCM 就能夠確保信號絕對保真， PCM 也只能做到最大程度的無限接近。我們而習慣性的把 MP3 列入有損音頻編碼范疇，是相對 PCM 編碼的。 音頻壓縮技術 PCM 音頻流的碼率，采樣率值 采樣大小值 聲道數 bps。一個采樣率為 ，采樣大小為 16bit，雙聲道的 PCM 編碼的 WAV 文件，它的數據速率則為 162 = Kbps。我們常說 128K 的 MP3，對應的 WAV的參數，就是這個 Kbps，這個參數也被稱為數據帶寬，它和 ADSL 中的帶寬是一個概念。將碼率除以 8,就可以得到這個 WAV 的數據速率，即 。這表示存儲一秒鐘采樣率為 ，采樣大小為 16bit，雙聲道的 PCM 編碼的音頻信號，需要 的空間， 1 分鐘則約為，這對大部分用戶是不可接受的，尤其是喜歡在電腦上聽音樂的朋友，要降低磁盤占用，只有 2 種方法，降低采樣指標或者壓縮。降 低指標是不可取的，各種音頻壓縮編碼所達到的音質和壓縮比都不一樣。 頻率和采樣率 采樣率表示了每秒對原始信號采樣的次數，我們常見到的音頻文件采樣率多為，假設我們有 2 段正弦波信號，分別為 20Hz 和 20KHz，長度均為一秒鐘，以對應我們能聽到的最低頻和最高頻，分別對這兩段信號進行 40KHz 的采樣，結果是：20Hz 的信號每次振動被采樣了 40K/20=2020 次，而 20K 的信號每次振動只有 2 次采樣。顯然，在相同的采樣率下，記錄低頻的信息遠比高頻的詳細。這也是 CD 數碼聲不夠真實的原因， CD 的 采樣也無法保證高頻信號被較好記錄。要較好的記錄高頻信號，看來需要更高的采樣率，在捕捉 CD 音軌的時候使用 48KHz 的采樣率，這是不可取的！這其實對音質沒有任何好處，對抓軌軟件來說，保持和 CD 提供的 一樣北京郵電大學畢業(yè)設計 4 的采樣率 才是最佳音質的保證之一，而不是去提高它。較高的采樣率只有相對模擬信號的時候才有用，如果被采樣的信號是數字的，不要去嘗試提高采樣率。 流特征 隨著網絡的發(fā)展，人們對在線收聽音樂提出了要求，因此也要求音頻文件能夠一邊讀一邊播放，而不需要把這個文件全部讀出后然后回放，這 樣就可以做到不用下載就可以實現收聽了。也可以做到一邊編碼一邊播放，正是這種特征，可以實現在線的直播，架設自己的數字廣播電臺成為了現實。 音頻編碼 PCM 編碼 PCM 脈沖編碼調制是 Pulse Code Modulation 的縮寫。我們不需要關心 PCM 最終編碼采用的是什么計算方式，我們只需要知道 PCM 編碼的音頻流的優(yōu)點和缺點就可以了。 PCM 編碼的最大的優(yōu)點就是音質好，最大的缺點就是體積大。我們常見的 Audio CD就采用了 PCM 編碼，一張光盤的容量只能容納 72 分鐘的音樂信息。 WAV 這是一種古老的音頻文件格式，由微軟開發(fā)。 WAV 是一種文件格式，符合 RIFF (Resource Interchange File Format) 規(guī)范。所有的 WAV都有一個文件頭，這個文件頭包含了音頻流的編碼參數。 WAV 對音頻流的編碼沒有硬性規(guī)定，除了 PCM 之外，還有幾乎所有支持 ACM 規(guī)范的編碼都可以為 WAV 的音頻流進行編碼。 WAV 可以使用多種音頻編碼來壓縮其音頻流，不過我們常見的都是音頻流被 PCM 編碼處理的 WAV，但這不表示 WAV