Компьютерный звук в компьютере представлен в виде (сюрприз-сюрприз!) массива чисел. Минимальная единица звука в компьютере — это семпл — одно число. Частота дискретизации — это количество семплов в одной секунде. Всем известная цифра 44100 — это всего лишь сорок четыре тысячи сто семплов в секунду. Семпл может быть в разных форматах и их достаточно много, чтобы описывать в этой статье. Лично я встречался с форматом float32 и с одним байтом (std::uint8_t) на семпл.
Расскажу в общих словах алгоритм проигрывание звука на компьютере. Я так делал, друзья делали всем понравилось и, в целом, везде одинаковый принцип. Алгоритм такой:
- Создать два буфера (A и B) в нужном формате
- Заполнить буфер A семплами
- Отдать буфер A на проигрывание звуковой карте
- Заполнить буфер B семплами
- Отдать буфер B на проигрывание звуковой карте
- Перейти к шагу 2.
Когда звуковая карта заканчивает проигрывать буфер, она запрашивает новый, который должен быть готов к этому моменту. Таким образом, как только вы отдали один буфер на проигрывание, немедленно надо заполнять следующий. Всё это, разумеется, делается в отдельном потоке с максимальным приоритетом, потому что пользователь зараза сразу слышит помехи своими ушами. Понизить FPS и немного схалтурить тут не получится.
Буферов должно быть не меньше двух, но может быть и гораздо больше. Как правило буфер для проигрывания — это указатель на кусок памяти и его длина в семплах или байтах. Про размер буфера ничего не скажу — я встречал размер буфер как 512 байт, так и миллион (один мегабайт) и все работали вроде бы одинаково. Возможно, кто-нибудь знает тру размер буфера и будет так любезен, чтобы написать о нём в комментариях.
«А как же второй канал, стерео и звук вокруг?», — спросит внимательный читатель. Лично я сталкивался только со стерео звуком, поэтому про пяти и более канальный звук не расскажу. Семплы для стерео звука располагаются в буфере interleaved, по очереди: LRLRLRLR. А значит для стерео звука количество семплов на секунду в буфере удваивается. И на одну секунду для частоты 44100 надо уже 88200 семплов.