Few years ago, I wrote a simple DAW software on macOS and Windows, it was almost start from scartch, using C++ language, JUCE library and no any 3rd library. In audio filed of C++ program, JUCE is the best solution i’ve ever met.
I encounted the same problem as you mentioned above.
Hardly to remember the details how I struggled and finally improved it… The core was: I wrote 3 classes for multi-track playback.
These are the classes’ h file (the comments are in Chinese, please translate them by any trans-app):
- PositionableResamplingAudioSource class
#ifndef __POSITIONABLERESAMPLINGAUDIOSOURCE_H_
#define __POSITIONABLERESAMPLINGAUDIOSOURCE_H_
/** 本类相当于 ResamplingAudioSource 和 PositionAudioSource 的“二合一”版本，可改变所持有的 PositionAudioSource 的采样率。
@see SequenceAudioSource, PositionableMixerAudioSource
*/
class PositionableResamplingAudioSource : public PositionableAudioSource
{
public:
/** 构造1参：本类可改变该AudioSource的采样率。2参：本类是否托管1参 */
PositionableResamplingAudioSource (PositionableAudioSource* const inputSource,
const bool deleteInputWhenDeleted);
~PositionableResamplingAudioSource();
//=================================================================================================
/** 设置所持有的AudioSource的重采样比率。可随时调用此函数，即使执行期间亦可。
@param samplesInPerOutputSample 此值必须大于0。值为1.0 相当于“直通”，不做任何改变。
大于1.0相当于速度加快，音调增高。小于1.0相当于速度减慢，音调降低
*/
void setResamplingRatio (const double samplesInPerOutputSample)
{ resamplingAudioSource->setResamplingRatio(samplesInPerOutputSample); }
/** 返回当前所设置的重采样比率。返回值由 setResamplingRatio()所设置. */
double getResamplingRatio() const throw() { return resamplingAudioSource->getResamplingRatio(); }
/** 设置是否循环播放 */
void setLooping(bool shouldLoop) { source->setLooping(shouldLoop); }
/** 如果当前处于循环，则返回true */
bool isLooping() const { return looping; }
//=================================================================================================
/** 实现基类AudioSource的纯虚函数 */
void prepareToPlay (int samplesPerBlockExpected, double sampleRate);
void releaseResources();
void getNextAudioBlock (const AudioSourceChannelInfo& bufferToFill);
/** 实现基类PositionableAudioSource的纯虚函数 */
void setNextReadPosition (int64 newPosition);
int64 getNextReadPosition() const;
int64 getTotalLength() const;
private:
//=================================================================================================
PositionableAudioSource* source;
ResamplingAudioSource* resamplingAudioSource;
int64 volatile nextPlayPos;
const bool looping;
JUCE_DECLARE_NON_COPYABLE_WITH_LEAK_DETECTOR(PositionableResamplingAudioSource)
};
#endif // __POSITIONABLERESAMPLINGAUDIOSOURCE_H_
- SequenceAudioSource class
#ifndef __SEQUENCEAUDIOSOURCE_H_
#define __SEQUENCEAUDIOSOURCE_H_
class PositionableResamplingAudioSource;
/** 可持有多个 AudioFormatReader 的音频数据，并对所持有的音频数据按其起始时间点的先后自动排序的 PositionableAudioSource.
本类在产生音频数据流期间，可随时添加或移除新的 AudioFormatReader. 前提是需提前调用该音频数据的resampleSource->prepareToPlay()。
所持有的每个音频数据均有一个开始播放的起始时间点（以采样为单位）。
将本类设置为音频来源的AudioTransportSource，在设置当前播放时间点时，需先将时间点设置为本类的结束处，而后再设置为正确位置。
这么做的原因是：防止在当前正在播放的Clip上无法定位播放时间点。
@see PositionableResamplingAudioSource, PositionableMixerAudioSource
*/
class SequenceAudioSource : public PositionableAudioSource
{
public:
SequenceAudioSource();
~SequenceAudioSource();
//=================================================================================================
/** 该嵌套类代表某个音频Clip所持有的音频数据，亦即 SequenceAudioSource中的某个音频数据.
@see SequenceAudioSource::getEventPointer()
*/
class AudioEventHolder
{
public:
/** 构造1参： 建议设置为AudioFormatPartReader。2参：本数据在时间标尺中的偏移量（采样数）。
3参：1参采样率与项目采样率的比值。 4参：本类是否托管1参 */
AudioEventHolder (AudioFormatReader* const sourceReader,
const int64 startOffset,
const double resampleRatio = 1.0,
const bool deleteWhenRemoved = false);
~AudioEventHolder ();
public:
//=============================================================================================
AudioFormatReader* sourceReader; /**< AudioFormat读取器*/
PositionableResamplingAudioSource* resampleSource; /**< 本类所持有的可定位、可重采样AudioSource */
int64 startOffset; /**< 所持有的音频数据的开始偏移量（采样数）*/
int64 sampleNums; /**< 所持有的音频数据的总采样数 */
double resampleRatio; /**< 所持有的音频数据的重采样比率 */
private:
//=============================================================================================
friend class SequenceAudioSource;
JUCE_DECLARE_NON_COPYABLE_WITH_LEAK_DETECTOR(AudioEventHolder)
};
//=================================================================================================
/** 添加一个音频数据。2参偏移量的单位为采样，即1参的播放起始位置。4参为本类是否托管1参。
执行成功返回所添加AudioEventHolder，否则返回nullptr。注意：所添加的AudioEventHolder由调用方负责销毁 */
AudioEventHolder* addAudioEvent (AudioFormatReader* const sourceReader,
const int64 startOffset,
const double resampleRatio = 1.0,
const bool deleteWhenRemoved = true);
/** 添加一个音频数据，自动排序。所添加的AudioEventHolder由调用方负责销毁 */
void addAudioEvent (AudioEventHolder* event);
/** 基于给出的索引移除本类所持有的某个音频数据 */
void removeAudioEvent (const int index);
/** 基于给出的AudioEventHolder移除本类所持有的某个音频数据 */
void removeAudioEvent(AudioEventHolder* event);
/** 对本类所持有的所有音频数据进行排序 */
void sort() { list.sort (*this); }
//=================================================================================================
/** 返回本类所持有的音频数据的数量 */
const int getNumEvents() const { return list.size(); }
/** 基于给出的索引返回封装该音频数据的 AudioEventHolder 堆对象 */
AudioEventHolder* getAudioEventHolder (const int index) const { return list [index]; }
/** 返回某个音频数据的索引 */
const int getIndexOf (AudioEventHolder* const event) const { return list.indexOf (event); }
/** 返回给出的采样数或其后的第一个音频数据的索引。如果给出的时间点超出整个序列的结束时间，则返回值为本类所持有的音频数据的数量 */
const int getNextIndexAtTime (const double samples) const;
/** 清除所有的音频数据 */
void clear();
/** 返回本类所持有的第一个音频数据的播放起始点（单位：采样） */
int64 getStartTime() const { return (list.size() > 0) ? list.getUnchecked(0)->startOffset : 0; }
/** 返回本类所持有的最后一个音频数据的播放起始点（单位：采样） */
int64 getEndTime() const { return (list.size() > 0) ? list.getLast()->startOffset : 0; }
/** 基于给出的索引获取某个音频数据的起始点和长度（单位：采样）。索引越界，则二者的返回值为0 */
void getEventTimeAndLength (const int index,
int64& sampleOffset,
int64& sampleDuration) const;
//=================================================================================================
/** 本类产生音频数据流之前，持有本类对象的类需调用此函数 */
void prepareToPlay (int samplesPerBlockExpected, double sampleRate);
/** 本类停止产生音频数据流后，持有本类对象的类需调用此函数 */
void releaseResources();
/** 本类开始产生音频数据流，此函数供持有本类对象的类在需要音频数据流时调用 */
void getNextAudioBlock (const AudioSourceChannelInfo& bufferToFill);
//=================================================================================================
void setNextReadPosition (int64 newPosition); /**< @internal */
int64 getNextReadPosition() const { return currentPlayingPosition; }
int64 getTotalLength() const; /**< @internal */
bool isLooping() const { return isPlayingLoop; }
//=================================================================================================
/** @internal */
static int compareElements (const SequenceAudioSource::AudioEventHolder* const first,
const SequenceAudioSource::AudioEventHolder* const second) throw()
{
return (first->startOffset - second->startOffset == 0) ? 0
: ((first->startOffset - second->startOffset > 0) ? 1 : -1);
}
private:
//=================================================================================================
/** 在此更新下一个要播放的音频数据的索引，和播放的位置 */
void updatePlayingEvent (const int64 newPosition);
//=================================================================================================
Array <AudioEventHolder*> list; /**< 存储和管理AudioEventHolder的数组 */
AudioSampleBuffer tempBuffer; /**< 混合两个AudioEventHolder所需的音频采样缓冲 */
CriticalSection lock; /**< 作用域锁 */
double currentSampleRate; /**< 当前采样率，添加AudioEventHolder时所需 */
int64 currentPlayingPosition; /**< 当前播放位置 */
int bufferSizeExpected; /**< 当前的缓冲大小，添加AudioEventHolder时所需 */
int currentPlayingPart; /**< 当前正在播放的AudioEventHolder的索引 */
bool isPlayingLoop; /**< 当前是否处于循环模式 */
JUCE_DECLARE_NON_COPYABLE_WITH_LEAK_DETECTOR(SequenceAudioSource)
};
#endif // __SEQUENCEAUDIOSOURCE_H_
- PositionableMixerAudioSource class
#ifndef __POSITIONABLEMIXERAUDIOSOURCE_H_
#define __POSITIONABLEMIXERAUDIOSOURCE_H_
/** 本类相当于 MixerAudioSource 和 PositionableAudioSource 的“二合一”版本，可将一到多个 PositionableAudioSource
混合为一个，而后产生混合后的音频数据。
@see PositionableResamplingAudioSource, SequenceAudioSource
*/
class PositionableMixerAudioSource : public PositionableAudioSource
{
public:
PositionableMixerAudioSource();
~PositionableMixerAudioSource();
//=================================================================================================
/** 添加一个需混合的 PositionableAudioSource. 2参为本类是否托管之 */
void addInputSource (PositionableAudioSource* newInput, const bool deleteWhenRemoved);
/** 移除已经添加的某个 PositionableAudioSource。2参为移除后是否销毁之 */
void removeInputSource (PositionableAudioSource* input, const bool deleteSource);
/** 移除所有已经添加的 PositionableAudioSource。是否一并销毁，由添加该 PositionableAudioSource 的2参来确定 */
void removeAllInputs();
//=================================================================================================
void prepareToPlay (int samplesPerBlockExpected, double sampleRate);
void releaseResources();
void getNextAudioBlock (const AudioSourceChannelInfo& bufferToFill);
void setNextReadPosition (int64 newPosition);
int64 getNextReadPosition() const;
int64 getTotalLength() const;
bool isLooping() const;
private:
//=================================================================================================
Array<PositionableAudioSource*> inputs;
BigInteger inputsToDelete;
CriticalSection lock;
AudioSampleBuffer tempBuffer;
int64 currentPlayingPosition;
double currentSampleRate;
int bufferSizeExpected;
bool isPlayingLoop;
JUCE_DECLARE_NON_COPYABLE_WITH_LEAK_DETECTOR(PositionableMixerAudioSource)
};
#endif // __POSITIONABLEMIXERAUDIOSOURCE_H_
