在 Windows 操作系统中,要实现同时录制麦克风和电脑内部播放的声音(通常称为“What U Hear”或“Stereo Mix”),需要借助音频录制 API 和相关的系统设置。以下将详细介绍几种常用的方法和实现思路,并附带代码示例和解释。
核心概念:
音频输入设备 (Audio Input Devices): 麦克风、线路输入等。
音频输出设备 (Audio Output Devices): 扬声器、耳机等。
What U Hear / Stereo Mix: 这是一个特殊的虚拟音频驱动程序(如果您的声卡支持),它能捕获电脑内部正在播放的音频信号,并将其作为输入源提供给应用程序。
Windows Audio Session API (WASAPI): Windows Vista 及更高版本中推荐的低级音频 API,提供了对音频流的精细控制,是实现这一目标最强大和灵活的方式。
DirectSound / WaveOut: 较旧的音频 API,虽然仍然可用,但在 WASAPI 面前功能和性能上有所限制。
前提条件:
1. 声卡支持 Stereo Mix (或类似功能): 并非所有声卡都提供“Stereo Mix”或“What U Hear”选项。您需要检查声卡驱动程序的设置。
检查方法:
右键点击系统托盘中的音量图标。
选择“录音设备”。
在弹出的“录音”选项卡中,查看列表中是否有“Stereo Mix”、“What U Hear”、“What U Hear, Stereo Mix”或类似的选项。
如果未找到,您可能需要从声卡制造商的网站下载最新的驱动程序,有时更新的驱动会启用此功能。
如果驱动仍然不支持,则无法直接实现此功能,您可能需要考虑虚拟音频线缆等第三方软件。
2. 设置 Stereo Mix 为默认录音设备(如果需要): 为了方便,您可以将“Stereo Mix”设置为默认录音设备,这样应用程序就可以直接选择它。
在“录音”选项卡中,右键点击“Stereo Mix”,然后选择“设为默认设备”和“设为默认通信设备”。
实现方法:
方法一:使用 WASAPI (推荐)
WASAPI 允许您直接访问音频引擎,从而更精细地控制音频捕获和播放。要同时录制麦克风和 Stereo Mix,我们需要创建两个独立的音频捕获客户端,分别指向麦克风和 Stereo Mix 设备。
关键 WASAPI 接口:
`IMMDeviceEnumerator`: 枚举音频设备。
`IMMDevice`: 代表一个音频设备。
`IAudioClient`: 用于初始化音频会话和管理音频流。
`IAudioCaptureClient`: 用于从音频流捕获数据。
`IAudioSessionManager2` (可选): 用于管理音频会话,例如静音、音量控制等。
实现步骤:
1. 初始化 COM: `CoInitializeEx`
2. 枚举音频设备:
使用 `IMMDeviceEnumerator` 获取所有音频设备。
根据设备的属性(如 `PKEY_Device_Role` 和 `PKEY_Device_FriendlyName`)找到麦克风设备和 Stereo Mix 设备。通常,麦克风的角色是 `ERole::eConsole` 或 `ERole::eCommunications`,而 Stereo Mix 的角色可能是 `ERole::eConsole`,但名字会包含“Stereo Mix”。
3. 为每个设备创建音频客户端:
使用 `IMMDevice::Activate` 将设备激活为 `IAudioClient` 接口。
4. 配置音频流:
对于每个 `IAudioClient`,调用 `GetMixFormat` 获取音频格式(采样率、位深度、通道数)。
调用 `Initialize` 方法,指定流的模式(`eCapture`),共享模式(`AUDCLNT_SHAREMODE_SHARED`),以及缓冲区的大小。
5. 创建捕获客户端:
使用 `IAudioClient::GetService` 获取 `IAudioCaptureClient` 接口。
6. 启动音频流:
调用 `IAudioClient::Start`。
7. 循环捕获音频数据:
在一个循环中,调用 `IAudioCaptureClient::GetNextPacketSize` 获取下一个数据包的大小。
如果数据包大小大于 0,调用 `IAudioCaptureClient::GetBuffer` 获取音频数据。
处理捕获到的音频数据(例如,写入文件,进行处理等)。
处理完数据后,调用 `IAudioCaptureClient::ReleaseBuffer`。
8. 停止和清理:
调用 `IAudioClient::Stop`。
释放所有 COM 对象 (`Release`)。
Uninitialize COM: `CoUninitialize`
C++ 代码示例 (框架性,需要完整实现):
```cpp
include
include
include
include
include
// 定义设备标识符 (GUID)
define REFIID_AUDIOCLIENT IID_IAudioClient
define REFIID_AUDIOCAPTURECLIENT IID_IAudioCaptureClient
// Helper function to get device by role and name substring
IMMDevice GetAudioDevice(EDataFlow flow, const WCHAR nameSubstring)
{
IMMDeviceEnumerator pEnumerator = NULL;
IMMDeviceCollection pCollection = NULL;
IMMDevice pDevice = NULL;
IPropertyStore pProperties = NULL;
LPWSTR pwszID = NULL;
LPWSTR pwszFriendlyName = NULL;
HRESULT hr = CoCreateInstance(__uuidof(MMDeviceEnumerator), NULL, CLSCTX_ALL, __uuidof(IMMDeviceEnumerator), (void)&pEnumerator);
if (FAILED(hr)) return NULL;
hr = pEnumerator>EnumAudioEndpoints(flow, DEVICE_STATE_ACTIVE, &pCollection);
pEnumerator>Release();
if (FAILED(hr)) return NULL;
UINT count;
hr = pCollection>GetCount(&count);
if (FAILED(hr)) {
pCollection>Release();
return NULL;
}
for (UINT i = 0; i < count; i++)
{
hr = pCollection>Item(i, &pDevice);
if (FAILED(hr)) continue;
hr = pDevice>OpenPropertyStore(STGM_READ, &pProperties);
if (FAILED(hr)) {
pDevice>Release();
continue;
}
// Get the friendly name
PROPVARIANT varName;
PropVariantInit(&varName);
hr = pProperties>GetValue(PKEY_Device_FriendlyName, &varName);
if (SUCCEEDED(hr)) {
pwszFriendlyName = varName.pwszVal;
// Check if the name contains the substring
if (wcsstr(pwszFriendlyName, nameSubstring) != NULL)
{
pProperties>Release();
pCollection>Release();
// Return the device ID, which will be used later to activate the client
return pDevice;
}
}
PropVariantClear(&varName);
pProperties>Release();
pDevice>Release();
}
pCollection>Release();
return NULL;
}
// Placeholder for audio data processing
void ProcessAudioData(const BYTE buffer, UINT32 numFrames, WAVEFORMATEX format)
{
// Here you would process the captured audio data.
// For example, write to a WAV file, send over network, apply effects.
// For demonstration, just print a message.
// std::cout << "Captured " << numFrames << " frames." << std::endl;
}
// Function to start capturing from a specific device
HRESULT CaptureAudio(IMMDevice pDevice, const WCHAR deviceName)
{
IAudioClient pAudioClient = NULL;
IAudioCaptureClient pCaptureClient = NULL;
WAVEFORMATEX pwfx = NULL;
HANDLE hEvent = NULL;
BOOL bDone = FALSE;
HRESULT hr = S_OK;
// 1. Activate the IMMDevice as an IAudioClient
hr = pDevice>Activate(REFIID_AUDIOCLIENT, CLSCTX_ALL, NULL, (void)&pAudioClient);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error activating audio client for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
return hr;
}
// 2. Get the default audio format
hr = pAudioClient>GetMixFormat(&pwfx);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error getting mix format for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
pAudioClient>Release();
return hr;
}
// You might want to resample or convert the format if needed.
// For simplicity, we'll use the default mix format.
// 3. Initialize the audio client for capture
// Use AUDCLNT_SHAREMODE_SHARED for shared mode
hr = pAudioClient>Initialize(AUDCLNT_SHAREMODE_SHARED, AUDCLNT_STREAMFLAGS_EVENTCALLBACK, 0, 0, pwfx, NULL);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error initializing audio client for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
CoTaskMemFree(pwfx);
pAudioClient>Release();
return hr;
}
// 4. Get the IAudioCaptureClient interface
hr = pAudioClient>GetService(REFIID_AUDIOCAPTURECLIENT, (void)&pCaptureClient);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error getting audio capture client for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
CoTaskMemFree(pwfx);
pAudioClient>Release();
return hr;
}
// 5. Create an event handle for buffer notification
hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
if (hEvent == NULL)
{
std::wcerr << L"Error creating event for " << deviceName << L": " << GetLastError() << std::endl;
CoTaskMemFree(pwfx);
pAudioClient>Release();
return HRESULT_FROM_WIN32(GetLastError());
}
// Set the event handle for the client
hr = pAudioClient>SetEventHandle(hEvent);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error setting event handle for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
CloseHandle(hEvent);
CoTaskMemFree(pwfx);
pAudioClient>Release();
return hr;
}
// 6. Start the audio stream
hr = pAudioClient>Start();
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error starting audio stream for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
CloseHandle(hEvent);
CoTaskMemFree(pwfx);
pAudioClient>Release();
return hr;
}
std::wcout << L"Started capturing from: " << deviceName << std::endl;
// 7. Capture loop
UINT32 packetSize;
const int bufferSizeFactor = 2; // Adjust buffer size if needed
const int numBufferFrames = 4096; // Example buffer size
BYTE buffer[numBufferFrames pwfx>nBlockAlign]; // Allocate buffer
while (!bDone)
{
// Wait for the buffer to be ready
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
// Get the next packet from the capture client
hr = pCaptureClient>GetNextPacketSize(&packetSize);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error getting packet size for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
break;
}
while (packetSize != 0)
{
BYTE pData;
UINT32 numFramesAvailable;
DWORD dwFlags;
hr = pCaptureClient>GetBuffer(&pData, &numFramesAvailable, &dwFlags);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error getting buffer for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
break;
}
// Check for buffer underrun or other errors
if (dwFlags & AUDCLNT_BUFFERFLAGS_SILENT)
{
// Buffer is silent, no data to process
pData = NULL; // Mark as processed without data
}
if (pData != NULL)
{
// Process the captured audio data
ProcessAudioData(pData, numFramesAvailable, pwfx);
}
// Release the buffer back to the capture client
hr = pCaptureClient>ReleaseBuffer(numFramesAvailable);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error releasing buffer for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
break;
}
// Get the size of the next packet
hr = pCaptureClient>GetNextPacketSize(&packetSize);
if (FAILED(hr))
{
std::wcerr << L"Error getting next packet size for " << deviceName << L": " << hr << std::endl;
break;
}
}
}
// Cleanup
pAudioClient>Stop();
CloseHandle(hEvent);
pCaptureClient>Release();
pAudioClient>Release();
CoTaskMemFree(pwfx);
return hr;
}
int main()
{
HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED);
if (FAILED(hr))
{
std::cerr << "Failed to initialize COM: " << hr << std::endl;
return 1;
}
// Find microphone (example: look for "Microphone" in its name)
IMMDevice pMicDevice = GetAudioDevice(eCapture, L"Microphone");
if (pMicDevice == NULL)
{
std::cerr << "Microphone not found." << std::endl;
// Continue to try Stereo Mix anyway
}
// Find Stereo Mix (example: look for "Stereo Mix" in its name)
IMMDevice pStereoMixDevice = GetAudioDevice(eCapture, L"Stereo Mix");
if (pStereoMixDevice == NULL)
{
std::cerr << "Stereo Mix not found. Please ensure your sound card supports it and it's enabled in recording devices." << std::endl;
// If Stereo Mix is not found, we cannot proceed with this method.
if (pMicDevice) pMicDevice>Release();
CoUninitialize();
return 1;
}
// Now, you would ideally start capturing from both devices concurrently.
// This example focuses on capturing from Stereo Mix as it's often the more complex part.
// To capture both simultaneously, you would typically need separate threads
// or a more sophisticated audio graph management.
// For demonstration, let's capture from Stereo Mix
if (pStereoMixDevice) {
CaptureAudio(pStereoMixDevice, L"Stereo Mix");
pStereoMixDevice>Release();
}
if (pMicDevice) {
// You would call CaptureAudio for the microphone as well,
// potentially in a separate thread.
// CaptureAudio(pMicDevice, L"Microphone");
pMicDevice>Release();
}
std::cout << "Press Enter to stop." << std::endl;
std::cin.get(); // Keep program running until Enter is pressed
// In a real application, you would call Stop on both audio clients here
// and release all resources properly.
CoUninitialize();
return 0;
}
```
重要说明 (WASAPI):
多线程: 为了同时录制,您需要为每个音频设备(麦克风和 Stereo Mix)启动一个单独的线程。每个线程负责初始化和处理来自其分配的音频设备的音频数据。
错误处理: 上述代码是一个框架,包含了基本的 WASAPI 调用。在实际应用中,您需要更健壮的错误检查和资源管理。
数据处理: `ProcessAudioData` 函数是您需要实现核心逻辑的地方,例如将音频数据保存到文件(如 WAV 文件)、进行实时分析或处理。
设备查找: `GetAudioDevice` 函数中的设备名称匹配是示例性的。您可能需要更精确的逻辑来根据设备属性(如 Manufacturer、FriendlyName、DeviceID 等)来识别目标设备。有时,设备的友好名称可能因语言或驱动程序版本而异。
方法二:使用第三方虚拟音频线缆软件 (无需编程,但需要额外软件)
如果您不想深入编程,或者声卡驱动不支持 Stereo Mix,最简单的方法是使用第三方虚拟音频线缆软件。这些软件会在系统中创建一个虚拟的音频设备,允许您将一个应用程序的音频输出路由到另一个应用程序的音频输入。
常用软件:
VBAudio Virtual Cable: 免费且功能强大,提供多个虚拟音频线缆。
VoiceMeeter (Banana/Potato): 更高级的虚拟音频混音器,可以处理多个输入和输出,并进行混音。
工作流程 (以 VBAudio Virtual Cable 为例):
1. 安装 VBAudio Virtual Cable: 从 VBAudio 官网下载并安装。安装完成后,您会在录音设备中看到“CABLE Input”等虚拟麦克风设备。
2. 设置默认播放设备: 将您的声卡(例如 Realtek High Definition Audio)设置为默认播放设备。
3. 设置虚拟线缆的录音设备: 在录音设备列表中,将“CABLE Input”(或您安装的虚拟线缆的名称)设置为默认录音设备。
4. 路由应用程序音频:
找到您要录制电脑内部声音的应用程序(例如媒体播放器、浏览器)。
在该应用程序的音频输出设置中,选择“CABLE Output”(或其他虚拟线缆的输出端)作为其音频输出设备。
这样,应用程序播放的声音就会被路由到虚拟线缆的输出端。
5. 录制:
在录音软件(如 Audacity、您自己编写的程序)中,选择“CABLE Input”作为录音设备。
同时,您还需要将麦克风也设置为录音设备。如果您的录音软件支持多通道录音,它可以直接录制这两个输入。
如果录音软件只支持一个设备,您可能需要使用 VoiceMeeter 来混合麦克风和虚拟线缆的输入,然后将混合后的输出录制到您的录音软件中。
优点:
无需编写复杂的音频代码。
兼容性更广,即使声卡不支持 Stereo Mix 也能实现。
缺点:
依赖第三方软件。
设置可能稍微复杂一些。
对音频质量可能有一些轻微影响(通常可忽略)。
方法三:使用 DirectSound 或 WaveOut (不推荐用于此场景)
虽然 DirectSound 和 WaveOut 也是 Windows 的音频 API,但它们在捕获不同音频源的混合流方面功能相对有限。
WaveOut: 主要用于播放音频,捕获功能非常基本,不适合混合录音。
DirectSound: 提供了一些捕获能力,但要同时捕获麦克风和系统声音,通常需要利用其“混音器”功能或复杂的设备管理,这比 WASAPI 要麻烦得多,并且在现代 Windows 系统中不如 WASAPI 灵活和高效。
如果您一定要使用它们(不推荐用于同时录制):
您需要枚举 DirectSound 的捕获设备。
找到麦克风设备和 Stereo Mix 设备。
分别初始化 DirectSound 对象和捕获缓冲区。
管理两个独立的捕获循环。
总结:
对于在 Windows 上同时录制麦克风和电脑内部播放的声音,强烈建议使用 WASAPI,因为它提供了最灵活和强大的控制能力,是现代 Windows 应用程序的推荐 API。如果您是开发者并且熟悉 C++ 或 C,可以考虑使用 WASAPI。
如果您只是想简单实现这一功能而不想编写代码,那么使用第三方虚拟音频线缆软件(如 VBAudio Virtual Cable 或 VoiceMeeter)是最直接和有效的方式。
无论选择哪种方法,核心挑战在于正确识别和访问系统中的音频输入设备,特别是“Stereo Mix”或等效设备,并以能够接收和处理两个独立音频流的方式管理它们。