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Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼
2021-09-24 14:45:43

音視頻在開發(fā)中，最重要也是最復(fù)雜的就是編解碼的過程，我們說音頻的編碼根據(jù)大小劃分有兩種：壓縮編碼和非壓縮編碼，那到底是怎么實現(xiàn)的這兩中編碼的呢？這一次就詳細(xì)了解Android中如何使用這兩種方式進(jìn)行音頻編碼

前景提要

這里先回顧一下音頻的壓縮編碼和非壓縮編碼:

  • 非壓縮編碼：音頻裸數(shù)據(jù)，也即是我們所說的PCM
  • 壓縮編碼：對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，壓縮不能被人耳感知到的冗余信號

因為非壓縮編碼實在是太大了，所以我們生活中所接觸的音頻編碼格式都是壓縮編碼，而且是有損壓縮，比如 MP3或AAC。

那如何操作PCM數(shù)據(jù)呢？Android SDK中提供了一套對PCM操作的API：??AudioRecord?? 和 ??AudioTrack??；

由于??AudioRecord(錄音)?? 和 ??AudioTrack(播放)??操作過于底層而且過于復(fù)雜，所以Android SDK 還提供了一套與之對應(yīng)更加高級的API：??MediaRecorder(錄音)??和??MediaPlayer(播放)??，用于音視頻的操作，當(dāng)然其更加簡單方便。我們這里只介紹前者，通過它來實現(xiàn)對PCM數(shù)據(jù)的操作。

對于壓縮編碼，我們則通過??MediaCodec??和??Lame??來分別實現(xiàn)AAC音頻和Mp3音頻壓縮編碼。話不多說，請往下看！

AudioRecord

由于??AudioRecord??更加底層，能夠更好的并且直接的管理通過音頻錄制硬件設(shè)備錄制后的PCM數(shù)據(jù)，所以對數(shù)據(jù)處理更加靈活，但是同時也需要我們自己處理編碼的過程。

AudioRecord的使用流程大致如下：

  • 根據(jù)音頻參數(shù)創(chuàng)建??AudioRecord??
  • 調(diào)用??startRecording??開始錄制
  • 開啟錄制線程，通過??AudioRecord??將錄制的音頻數(shù)據(jù)從緩存中讀取并寫入文件
  • 釋放資源

在使用??AudioRecord??前需要先注意添加??RECORD_AUDIO??錄音權(quán)限。

創(chuàng)建AudioRecord

我們先看看??AudioRecord??構(gòu)造方法

public AudioRecord (int audioSource, 
                int sampleRateInHz, 
                int channelConfig, 
                int audioFormat, 
                int bufferSizeInBytes)


  • audioSource，從字面意思可知音頻來源，由MediaRecorder.AudioSource提供，主要有以下內(nèi)容
    · CAMCORDER 與照相機(jī)方向相同的麥克風(fēng)音頻源
    · DEFAULT 默認(rèn)
    · MIC 麥克風(fēng)音頻源
    · VOICE_CALL 語音通話
    這里采用MIC麥克風(fēng)音頻源
  • sampleRateInHz，采樣率，即錄制的音頻每秒鐘會有多少次采樣，可選用的采樣頻率列表為：8000、16000、22050、24000、32000、44100、48000等，一般采用人能聽到最大音頻的2倍，也就是44100Hz。
  • channelConfig，聲道數(shù)的配置，可選值以常量的形式配置在類AudioFormat中，常用的是CHANNEL_IN_MONO（單聲道）、CHANNEL_IN_STEREO（雙聲道）
  • audioFormat，采樣格式，可選值以常量的形式定義在類AudioFormat中，分別為ENCODING_PCM_16BIT（16bit）、ENCODING_PCM_8BIT（8bit），一般采用16bit。
  • bufferSizeInBytes，其配置的是AudioRecord內(nèi)部的音頻緩沖區(qū)的大小，可能會因為生產(chǎn)廠家的不同而有所不同，為了方便AudioRecord提供了一個獲取該值最小緩沖區(qū)大小的方法getMinBufferSize。
public static int getMinBufferSize (int sampleRateInHz, 
                int channelConfig, 
                int audioFormat)

在開發(fā)過程中需使用??getMinBufferSize??此方法計算出最小緩存大小。

切換錄制狀態(tài)

首先通過調(diào)用??getState??判斷AudioRecord是否初始化成功，然后通過??startRecording??切換成錄制狀態(tài)

if (null!=audioRecord && audioRecord?.state!=AudioRecord.STATE_UNINITIALIZED){
    audioRecord?.startRecording()
}

開啟錄制線程

thread = Thread(Runnable {
   writeData2File()
})
thread?.start()

開啟錄音線程將錄音數(shù)據(jù)通過AudioRecord寫入文件

private fun writeData2File() {
    var ret = 0
    val byteArray = ByteArray(bufferSizeInBytes)
    val file = File(externalCacheDir?.absolutePath + File.separator + filename)

    if (file.exists()) {
        file.delete()
    } else {
        file.createNewFile()
    }
    val fos = FileOutputStream(file)
    while (status == Status.STARTING) {
        ret = audioRecord?.read(byteArray, 0, bufferSizeInBytes)!!
        if (ret!=AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE || ret!=AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION|| ret!=AudioRecord.ERROR_DEAD_OBJECT){
            fos.write(byteArray)
        }
    }
    fos.close()
}

釋放資源

首先停止錄制

if (null!=audioRecord && audioRecord?.state!=AudioRecord.STATE_UNINITIALIZED){
    audioRecord?.stop()
}

然后停止線程

if (thread!=null){
    thread?.join()
    thread =null
}

最后釋放AudioRecord

if (audioRecord != null) {
    audioRecord?.release()
    audioRecord = null
}

通過以上一個流程之后，就可以得到一個非壓縮編碼的PCM數(shù)據(jù)了。

但是這個數(shù)據(jù)在音樂播放器上一般是播放不了的，那么怎么驗證我是否錄制成功呢？當(dāng)然是使用我們的??AudioTrack??進(jìn)行播放看看是不是剛剛我們錄制的聲音了。

AudioTrack

由于??AudioTrack??是由Android SDK提供比較底層的播放API，也只能操作PCM裸數(shù)據(jù)，通過直接渲染PCM數(shù)據(jù)進(jìn)行播放。當(dāng)然如果想要使用??AudioTrack??進(jìn)行播放，那就需要自行先將壓縮編碼格式文件解碼。

AudioTrack的使用流程大致如下：

  • 根據(jù)音頻參數(shù)創(chuàng)建??AudioTrack??
  • 調(diào)用??play??開始播放
  • 開啟播放線程，循環(huán)想??AudioTrack??緩存區(qū)寫入音頻數(shù)據(jù)
  • 釋放資源

創(chuàng)建AudioTrack

我們來看看??AudioTrack??的構(gòu)造方法

public AudioTrack (int streamType, 
                int sampleRateInHz, 
                int channelConfig, 
                int audioFormat, 
                int bufferSizeInBytes, 
                int mode, 
                int sessionId)

  • streamType，Android手機(jī)上提供音頻管理策略，按下音量鍵我們會發(fā)現(xiàn)由媒體聲音管理，鬧鈴聲音管理，通話聲音管理等等，當(dāng)系統(tǒng)有多個進(jìn)程需要播放音頻的時候，管理策略會決定最終的呈現(xiàn)效果，該參數(shù)的可選值將以常量的形式定義在類AudioManager中，主要包括以下內(nèi)容：
    · STREAM_VOCIE_CALL：電話聲音
    · STREAM_SYSTEM：系統(tǒng)聲音
    · STREAM_RING：鈴聲
    · STREAM_MUSCI：音樂聲
    · STREAM_ALARM：警告聲
    · STREAM_NOTIFICATION：通知聲

因為這里是播放音頻，所以我們選擇??STREAM_MUSCI??。

  • sampleRateInHz，采樣率，即播放的音頻每秒鐘會有多少次采樣，可選用的采樣頻率列表為：8000、16000、22050、24000、32000、44100、48000等，一般采用人能聽到最大音頻的2倍，也就是44100Hz。
  • channelConfig，聲道數(shù)的配置，可選值以常量的形式配置在類AudioFormat中，常用的是CHANNEL_IN_MONO（單聲道）、CHANNEL_IN_STEREO（立體雙聲道）
  • audioFormat，采樣格式，可選值以常量的形式定義在類AudioFormat中，分別為ENCODING_PCM_16BIT（16bit）、ENCODING_PCM_8BIT（8bit），一般采用16bit。
  • bufferSizeInBytes，其配置的是AudioTrack內(nèi)部的音頻緩沖區(qū)的大小，可能會因為生產(chǎn)廠家的不同而有所不同，為了方便AudioTrack提供了一個獲取該值最小緩沖區(qū)大小的方法getMinBufferSize。
  • mode，播放模式，AudioTrack提供了兩種播放模式，可選的值以常量的形式定義在類AudioTrack中，一個是MODE_STATIC，需要一次性將所有的數(shù)據(jù)都寫入播放緩沖區(qū)中，簡單高效，通常用于播放鈴聲、系統(tǒng)提醒的音頻片段；另一個是MODE_STREAM，需要按照一定的時間間隔不間斷地寫入音頻數(shù)據(jù)，理論上它可以應(yīng)用于任何音頻播放的場景。
  • sessionId，AudioTrack都需要關(guān)聯(lián)一個會話Id，在創(chuàng)建AudioTrack時可直接使用AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE，或者在構(gòu)造之前通過AudioManager.generateAudioSessionId獲取。

上面這種構(gòu)造方法已經(jīng)被棄用了，現(xiàn)在基本使用如下構(gòu)造（最小skd 版本需要>=21）,參數(shù)內(nèi)容與上基本一致：

public AudioTrack (AudioAttributes attributes, 
                AudioFormat format, 
                int bufferSizeInBytes, 
                int mode, 
                int sessionId)

通過??AudioAttributes.Builder??設(shè)置參數(shù)streamType

var audioAttributes = AudioAttributes.Builder()
    .setLegacyStreamType(AudioManager.STREAM_MUSIC)
    .build()

通過??AudioFormat.Builder??設(shè)置channelConfig，sampleRateInHz，audioFormat參數(shù)

var mAudioFormat = AudioFormat.Builder()
    .setChannelMask(channel)
    .setEncoding(audioFormat)
    .setSampleRate(sampleRate)
    .build()

切換播放狀態(tài)

首先通過調(diào)用??getState??判斷AudioRecord是否初始化成功，然后通過??play??切換成錄播放狀態(tài)

if (null!=audioTrack && audioTrack?.state != AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED){
    audioTrack?.play()
}

開啟播放線程

開啟播放線程

thread= Thread(Runnable {
    readDataFromFile()
})
thread?.start()

將數(shù)據(jù)不斷的送入緩存區(qū)并通過AudioTrack播放

private fun readDataFromFile() {
    val byteArray = ByteArray(bufferSizeInBytes)

    val file = File(externalCacheDir?.absolutePath + File.separator + filename)
    if (!file.exists()) {
        Toast.makeText(this, "請先進(jìn)行錄制PCM音頻", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        return
    }
    val fis = FileInputStream(file)
    var read: Int
    status = Status.STARTING

    while ({ read = fis.read(byteArray);read }() > 0) {
        var ret = audioTrack?.write(byteArray, 0, bufferSizeInBytes)!!
        if (ret == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE || ret == AudioTrack.ERROR_INVALID_OPERATION || ret == AudioManager.ERROR_DEAD_OBJECT) {
            break
        }
    }
    fis.close()
}

釋放資源

首先停止播放

if (audioTrack != null && audioTrack?.state != AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED) {
    audioTrack?.stop()
}

然后停止線程

if (thread!=null){
    thread?.join()
    thread =null
}

最后釋放AudioTrack

if (audioTrack != null) {
    audioTrack?.release()
    audioTrack = null
}

經(jīng)過這樣幾個步驟，我們就可以聽到剛剛我們錄制的PCM數(shù)據(jù)聲音啦！這就是使用Android提供的??AudioRecord??和??AudioTrack??對PCM數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

但是僅僅這樣是不夠的，因為我們生活中肯定不是使用PCM進(jìn)行音樂播放，那么怎么才能讓音頻在主流播放器上播放呢？這就需要我們進(jìn)行壓縮編碼了，比如mp3或aac壓縮編碼格式。

MediaCodec編碼AAC

??AAC??壓縮編碼是一種高壓縮比的音頻壓縮算法，AAC壓縮比通常為18：1；采樣率范圍通常是8KHz～96KHz，這個范圍比MP3更廣一些（MP3的范圍一般是：16KHz～48KHz），所以在16bit的采樣格式上比MP3更精細(xì)。

方便我們處理AAC編碼，Android SDK中提供了??MediaCodec??API，可以將PCM數(shù)據(jù)編碼成AAC數(shù)據(jù)。大概需要以下幾個步驟：

  • 創(chuàng)建??MediaCodec??
  • 為??MediaCodec??配置音頻參數(shù)
  • 啟動線程，循環(huán)往緩沖區(qū)送入數(shù)據(jù)
  • 通過??MediaCodec??將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并寫入文件
  • 釋放資源

創(chuàng)建MediaCodec

通過??MediaCodec.createEncoderByType??創(chuàng)建編碼MediaCodec

mediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC)

配置音頻參數(shù)

// 配置采樣率和聲道數(shù)
mediaFormat = MediaFormat.createAudioFormat(MINE_TYPE,sampleRate,channel)
// 配置比特率
mediaFormat?.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE,bitRate)
// 配置PROFILE，其中屬AAC-LC兼容性最好
mediaFormat?.setInteger(MediaFormat.KEY_AAC_PROFILE, MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AACObjectLC)
// 最大輸入大小
mediaFormat?.setInteger(MediaFormat.KEY_MAX_INPUT_SIZE, 10 * 1024)

mediaCodec!!.configure(mediaFormat,null,null,MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE)
mediaCodec?.start()

inputBuffers = mediaCodec?.inputBuffers
outputBuffers = mediaCodec?.outputBuffers

啟動線程

啟動線程，循環(huán)讀取PCM數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)

thread = Thread(Runnable {
    val fis = FileInputStream(pcmFile)
    fos = FileOutputStream(aacFile)
    var read: Int
    while ({ read = fis.read(byteArray);read }() > 0) {
        encode(byteArray)
    }
})
thread?.start()

AAC編碼

將送入的PCM數(shù)據(jù)通過??MediaCodec??進(jìn)行編碼，大致流程如下：

  • 通過可用緩存去索引，獲取可用輸入緩沖區(qū)
  • 將pcm數(shù)據(jù)放入輸入緩沖區(qū)并提交
  • 根據(jù)輸出緩沖區(qū)索引，獲取輸出緩沖區(qū)
  • 創(chuàng)建輸出數(shù)據(jù)??data??，并添加ADTS頭部信息(有7byte)
  • 將??outputBuffer??編碼后數(shù)據(jù)寫入??data??（data有7byte偏移）
  • 將編碼數(shù)據(jù)??data??寫入文件
  • 重復(fù)以上過程
private fun encode(byteArray: ByteArray){
    mediaCodec?.run {
        //返回要用有效數(shù)據(jù)填充的輸入緩沖區(qū)的索引， -1 無限期地等待輸入緩沖區(qū)的可用性
        val inputIndex = dequeueInputBuffer(-1)
        if (inputIndex > 0){
            // 根據(jù)索引獲取可用輸入緩存區(qū)
            val inputBuffer = this@AACEncoder.inputBuffers!![inputIndex]
            // 清空緩沖區(qū)
            inputBuffer.clear()
            // 將pcm數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)
            inputBuffer.put(byteArray)
            // 提交放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)索引以及大小
            queueInputBuffer(inputIndex,0,byteArray.size,System.nanoTime(),0)
        }
        // 指定編碼器緩沖區(qū)中有效數(shù)據(jù)范圍
        val bufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()
        // 獲取輸出緩沖區(qū)索引
        var outputIndex = dequeueOutputBuffer(bufferInfo,0)

        while (outputIndex>0){
            // 根據(jù)索引獲取可用輸出緩存區(qū)
            val outputBuffer =this@AACEncoder.outputBuffers!![outputIndex]
            // 測量輸出緩沖區(qū)大小
            val bufferSize = bufferInfo.size
            // 輸出緩沖區(qū)實際大小，ADTS頭部長度為7
            val bufferOutSize = bufferSize+7

            // 指定輸出緩存區(qū)偏移位置以及限制大小
            outputBuffer.position(bufferInfo.offset)
            outputBuffer.limit(bufferInfo.offset+bufferSize)
            // 創(chuàng)建輸出空數(shù)據(jù)
            val data = ByteArray(bufferOutSize)
            // 向空數(shù)據(jù)先增加ADTS頭部
            addADTStoPacket(data, bufferOutSize)
            // 將編碼輸出數(shù)據(jù)寫入已加入ADTS頭部的數(shù)據(jù)中
            outputBuffer.get(data,7,bufferInfo.size)
            // 重新指定輸出緩存區(qū)偏移
            outputBuffer.position(bufferInfo.offset)
            // 將獲取的數(shù)據(jù)寫入文件
            fos?.write(data)
            // 釋放輸出緩沖區(qū)
            releaseOutputBuffer(outputIndex,false)
            // 重新獲取輸出緩沖區(qū)索引
            outputIndex=dequeueOutputBuffer(bufferInfo,0)
        }
    }
}

釋放資源

編碼完成后，一定要釋放所有資源，首先關(guān)閉輸入輸出流

fos?.close()
fis.close()

停止編碼

if (mediaCodec!=null){
     mediaCodec?.stop()
}

然后就是關(guān)閉線程

if (thread!=null){
    thread?.join()
    thread =null
}

最后釋放MediaCodec

if (mediaCodec!=null){
    mediaCodec?.release()
    mediaCodec = null

    mediaFormat = null
    inputBuffers = null
    outputBuffers = null
}

通過以上一個流程，我們就可以得到一個AAC壓縮編碼的音頻文件，可以聽一聽是不是自己剛剛錄制的。我聽了一下我自己唱的一首歌，覺得我的還是可以的嘛，也不是那么五音不全～～

Android NDK

雖然我們通過壓縮編碼生成了AAC音頻文件，但是有個問題：畢竟AAC音頻不是主流的音頻文件呀，我們最常見的是MP3的嘛，可不可以將PCM編碼成MP3呢？

當(dāng)然是可以的，但是Android SDK沒有直接提供這樣的API，只能使用Android NDK，通過交叉編譯其他C或C++庫來進(jìn)行實現(xiàn)。

Android NDK 是由Google提供一個工具集，可讓您使用 C 和 C++ 等語言實現(xiàn)應(yīng)用。

Android NDK 一般有兩個用途，一個是進(jìn)一步提升設(shè)備性能，以降低延遲，或運(yùn)行計算密集型應(yīng)用，如游戲或物理模擬；另一個是重復(fù)使用您自己或其他開發(fā)者的 C 或 C++ 庫。當(dāng)然我們使用最多的應(yīng)該還是后者。

想使用Android NDK調(diào)試代碼需要以下工具：

  • Android 原生開發(fā)套件 (NDK)：這套工具使您能在 Android 應(yīng)用中使用 C 和 C++ 代碼。
  • CMake：一款外部編譯工具，可與 Gradle 搭配使用來編譯原生庫。如果您只計劃使用 ndk-build，則不需要此組件。
  • LLDB：Android Studio 用于調(diào)試原生代碼的調(diào)試程序。

可以進(jìn)入Tools > SDK Manager > SDK Tools 選擇 NDK (Side by side) 和 CMake 應(yīng)用安裝

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_音視頻

在應(yīng)用以上選項之后，我們可以看到SDK的目錄中多了一個??ndk-bundle??的文件夾，大致目錄結(jié)構(gòu)如下

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_移動開發(fā)_02

  • ndk-build：該Shell腳本是Android NDK構(gòu)建系統(tǒng)的起始點，一般在項目中僅僅執(zhí)行這一個命令就可以編譯出對應(yīng)的動態(tài)鏈接庫了，后面的編譯mp3lame 就會使用到。
  • platforms：該目錄包含支持不同Android目標(biāo)版本的頭文件和庫文件，NDK構(gòu)建系統(tǒng)會根據(jù)具體的配置來引用指定平臺下的頭文件和庫文件。
  • toolchains：該目錄包含目前NDK所支持的不同平臺下的交叉編譯器——ARM、x86、MIPS，其中比較常用的是ARM和x86。不論是哪個平臺都會提供以下工具：
    ·CC：編譯器，對C源文件進(jìn)行編譯處理，生成匯編文件。
    ·AS：將匯編文件生成目標(biāo)文件（匯編文件使用的是指令助記符，AS將它翻譯成機(jī)器碼）。
    ·AR：打包器，用于庫操作，可以通過該工具從一個庫中刪除或者增加目標(biāo)代碼模塊。
    ·LD：鏈接器，為前面生成的目標(biāo)代碼分配地址空間，將多個目標(biāo)文件鏈接成一個庫或者是可執(zhí)行文件。
    ·GDB：調(diào)試工具，可以對運(yùn)行過程中的程序進(jìn)行代碼調(diào)試工作。
    ·STRIP：以最終生成的可執(zhí)行文件或者庫文件作為輸入，然后消除掉其中的源碼。
    ·NM：查看靜態(tài)庫文件中的符號表。
    ·Objdump：查看靜態(tài)庫或者動態(tài)庫的方法簽名。

了解Android NDK 之后，就可新建一個支持C/C++ 的Android項目了：

  • 在向?qū)У?Choose your project 部分中，選擇 Native C++ 項目類型。
  • 點擊 Next。
  • 填寫向?qū)乱徊糠种械乃衅渌侄巍?/li>
  • 點擊 Next。
  • 在向?qū)У?Customize C++ Support 部分中，您可以使用 C++ Standard 字段來自定義項目。使用下拉列表選擇您想要使用哪種 C++ 標(biāo)準(zhǔn)化。選擇 Toolchain Default 可使用默認(rèn)的 CMake 設(shè)置。
  • 點擊 Finish，同步完成之后會出現(xiàn)如下圖所示的目錄結(jié)構(gòu)，即表示原生項目創(chuàng)建完成

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_android_03

編譯Lame

LAME是一個開源的MP3音頻壓縮庫，當(dāng)前是公認(rèn)有損質(zhì)量MP3中壓縮效果最好的編碼器，所以我們選擇它來進(jìn)行壓縮編碼，那如何進(jìn)行壓縮編碼呢？主流的由兩種方式：

  • Cmake
  • ndk-build

下面就詳細(xì)講解這兩種方式

Cmake編譯Lame

配置Cmake之后可以直接將Lame代碼運(yùn)行于Android中

準(zhǔn)備

下載??Lame-3.100??并解壓大概得到如下目錄

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_c++_04

然后將里面的??libmp3lame??文件夾拷貝到我們上面創(chuàng)建的支持c/c++項目，刪除其中的i386和vector文件夾，以及其他非.c 和 .h 后綴的文件

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_移動開發(fā)_05

需要將以下文件進(jìn)行修改，否則會報錯

  • 將util.h中570行
extern ieee754_float32_t fast_log2(ieee754_float32_t x)

替換成

extern float fast_log2(float x)

  • 在id3tag.c和machine.h兩個文件中，將??HAVE_STRCHR??和??HAVE_MEMCPY??注釋
#ifdef STDC_HEADERS
# include <stddef.h>
# include <stdlib.h>
# include <string.h>
# include <ctype.h>
#else

/*# ifndef HAVE_STRCHR
#  define strchr index
#  define strrchr rindex
# endif
 */
char *strchr(), *strrchr();

/*# ifndef HAVE_MEMCPY
#  define memcpy(d, s, n) bcopy ((s), (d), (n))
# endif*/
#endif

  • 在fft.c中，將47行注釋
//#include "vector/lame_intrin.h"

  • 將set_get.h中24行
#include <lame.h>

替換成

#include "lame.h"

編寫Mp3編碼器

首先在自己的包下（我這里是??com.coder.media??，這個很重要，后面會用到），新建??Mp3Encoder??的文件，大概如下幾個方法

  • init，將聲道，比特率，采樣率等信息傳入
  • encode，根據(jù)init中提供的信息進(jìn)行編碼
  • destroy，釋放資源
class Mp3Encoder {

    companion object {
        init {
            System.loadLibrary("mp3encoder")
        }
    }

    external fun init(
        pcmPath: String,
        channel: Int,
        bitRate: Int,
        sampleRate: Int,
        mp3Path: String
    ): Int

    external fun encode()

    external fun destroy()
}

在cpp目錄下新建兩個文件

  • mp3-encoder.h
  • mp3-encoder.cpp

這兩個文件中可能會提示錯誤異常，先不要管它，這是因為我們還沒有配置??CMakeList.txt??導(dǎo)致的。

在??mp3-encoder.h??中定義三個變量

FILE* pcmFile;
FILE* mp3File;
lame_t lameClient;

然后在??mp3-encoder.c??中分別實現(xiàn)我們在??Mp3Encoder??中定義的三個方法

首先導(dǎo)入需要的文件

#include <jni.h>
#include <string>
#include "android/log.h"
#include "libmp3lame/lame.h"
#include "mp3-encoder.h"

#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG  , "mp3-encoder", __VA_ARGS__)

然后實現(xiàn)init方法

extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_coder_media_Mp3Encoder_init(JNIEnv *env, jobject obj, jstring pcmPathParam, jint channels,
                                     jint bitRate, jint sampleRate, jstring mp3PathParam) {
    LOGD("encoder init");
    int ret = -1;
    const char* pcmPath = env->GetStringUTFChars(pcmPathParam, NULL);
    const char* mp3Path = env->GetStringUTFChars(mp3PathParam, NULL);
    pcmFile = fopen(pcmPath,"rb");
    if (pcmFile){
        mp3File = fopen(mp3Path,"wb");
        if (mp3File){
            lameClient = lame_init();
            lame_set_in_samplerate(lameClient, sampleRate);
            lame_set_out_samplerate(lameClient,sampleRate);
            lame_set_num_channels(lameClient,channels);
            lame_set_brate(lameClient,bitRate);
            lame_init_params(lameClient);
            ret = 0;
        }
    }
    env->ReleaseStringUTFChars(mp3PathParam, mp3Path);
    env->ReleaseStringUTFChars(pcmPathParam, pcmPath);
    return ret;
}

這個方法的作用就是將我們的音頻參數(shù)信息送入??lameClient??

需要注意我這里的方法??Java_com_coder_media_Mp3Encoder_init??中的??com_coder_media??需要替換成你自己的對應(yīng)包名，下面的encode和destroy也是如此，切記?。?！

實現(xiàn)通過??lame??編碼encode

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_coder_media_Mp3Encoder_encode(JNIEnv *env, jobject obj) {
    LOGD("encoder encode");
    int bufferSize = 1024 * 256;
    short* buffer = new short[bufferSize / 2];
    short* leftBuffer = new short[bufferSize / 4];
    short* rightBuffer = new short[bufferSize / 4];

    unsigned char* mp3_buffer = new unsigned char[bufferSize];
    size_t readBufferSize = 0;

    while ((readBufferSize = fread(buffer, 2, bufferSize / 2, pcmFile)) > 0) {
        for (int i = 0; i < readBufferSize; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                leftBuffer[i / 2] = buffer[i];
            } else {
                rightBuffer[i / 2] = buffer[i];
            }
        }
        size_t wroteSize = lame_encode_buffer(lameClient, (short int *) leftBuffer, (short int *) rightBuffer,
                                              (int)(readBufferSize / 2), mp3_buffer, bufferSize);
        fwrite(mp3_buffer, 1, wroteSize, mp3File);
    }
    delete[] buffer;
    delete[] leftBuffer;
    delete[] rightBuffer;
    delete[] mp3_buffer;
}

最后釋放資源

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_coder_media_Mp3Encoder_destroy(JNIEnv *env, jobject obj) {
    LOGD("encoder destroy");
    if(pcmFile) {
        fclose(pcmFile);
    }
    if(mp3File) {
        fclose(mp3File);
        lame_close(lameClient);
    }
}

配置Cmake

打開CPP目錄下的CMakeList.txt文件，向其中添加如下代碼

// 引入目錄
include_directories(libmp3lame)
// 將libmp3lame下所有文件路徑賦值給 SRC_LIST
aux_source_directory(libmp3lame SRC_LIST)

// 加入libmp3lame所有c文件
add_library(mp3encoder
        SHARED
        mp3-encoder.cpp ${SRC_LIST})

并且向??target_link_libraries??添加??mp3encoder??

target_link_libraries( 
        mp3encoder
        native-lib
        ${log-lib})

修改CMakeList.txt之后，點擊右上角??Sync Now??就可以看到我們??mp3-encoder.cpp??和??mp3-encoder.h??中的錯誤提示不見了，至此已基本完成

然后在我們的代碼中調(diào)用??Mp3Encoder??中的方法就可以將??PCM??編碼成??Mp3??了

private fun encodeAudio() {
    var pcmPath = File(externalCacheDir, "record.pcm").absolutePath
    var target = File(externalCacheDir, "target.mp3").absolutePath
    var encoder = Mp3Encoder()
    if (!File(pcmPath).exists()) {
        Toast.makeText(this, "請先進(jìn)行錄制PCM音頻", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        return
    }
    var ret = encoder.init(pcmPath, 2, 128, 44100, target)
    if (ret == 0) {
        encoder.encode()
        encoder.destroy()
        Toast.makeText(this, "PCM->MP3編碼完成", Toast.LENGTH_SHORT).show()
    } else {
        Toast.makeText(this, "Lame初始化失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
    }
}

ndk-build編譯Lame

ndk-build編譯Lame，其實就是生成一個.so后綴的動態(tài)文件庫供大家使用

  • 首先在任何目錄下創(chuàng)建??jni??文件夾

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_c++_06

  • 將上面Android項目中cpp目錄下修改好的libmp3lame、mp3-encoder.cpp和mp3-encoder.h拷貝至??jni??下

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_音視頻_07

  • 創(chuàng)建??Android.mk??文件

其中有幾個重要配置說明如下

· LOCAL_PATH：=$（call my-dir），返回當(dāng)前文件在系統(tǒng)中的路徑，Android.mk文件開始時必須定義該變量。

· include$（CLEAR_VARS），表明清除上一次構(gòu)建過程的所有全局變量，因為在一個Makefile編譯腳本中，會使用大量的全局變量，使用這行腳本表明需要清除掉所有的全局變量

· LOCAL_MODULE，編譯目標(biāo)項目名，如果是so文件，則結(jié)果會以lib項目名.so呈現(xiàn)

· LOCAL_SRC_FILES，要編譯的C或者Cpp的文件，注意這里不需要列舉頭文件，構(gòu)建系統(tǒng)會自動幫助開發(fā)者依賴這些文件。

· LOCAL_LDLIBS，所依賴的NDK動態(tài)和靜態(tài)庫。

· Linclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)，構(gòu)建動態(tài)庫

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := mp3encoder

LOCAL_SRC_FILES := mp3-encoder.cpp 
                 libmp3lame/bitstream.c 
                 libmp3lame/psymodel.c 
                 libmp3lame/lame.c 
                 libmp3lame/takehiro.c 
                 libmp3lame/encoder.c 
                 libmp3lame/quantize.c 
                 libmp3lame/util.c 
                 libmp3lame/fft.c 
                 libmp3lame/quantize_pvt.c 
                 libmp3lame/vbrquantize.c 
                 libmp3lame/gain_analysis.c 
                 libmp3lame/reservoir.c 
                 libmp3lame/VbrTag.c 
                 libmp3lame/mpglib_interface.c 
                 libmp3lame/id3tag.c 
                 libmp3lame/newmdct.c 
                 libmp3lame/set_get.c 
                 libmp3lame/version.c 
                 libmp3lame/presets.c 
                 libmp3lame/tables.c 

LOCAL_LDLIBS := -llog -ljnigraphics -lz -landroid -lm -pthread -L$(SYSROOT)/usr/lib

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

  • 創(chuàng)建??Application.mk?? 
APP_ABI := all 
APP_PLATFORM := android-21
APP_OPTIM := release
APP_STL := c++_static

最終效果如下：

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_移動開發(fā)_08

最后在當(dāng)前目錄下以command命令運(yùn)行??ndk-build??

/home/relo/Android/Sdk/ndk-bundle/ndk-build

如果不出意外，就可以在??jni??同級目錄??libs??下面看到各個平臺的so文件

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_移動開發(fā)_09

將so文件拷貝至我們普通Android項目jniLibs下面，然后在自己的包下（我這里是??com.coder.media??），新建如上??Mp3Encoder??的文件，最后在需要使用編碼MP3的位置使用??Mp3Encoder??中的三個方法就可以了。

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_android_10

但是需要注意的是需要在app下的build.gradle配置與jniLibs下對應(yīng)的APP_ABI

Android音視頻開發(fā)之——音頻非壓縮編碼和壓縮編碼_移動開發(fā)_11

到此音頻非壓縮編碼和壓縮編碼基本講解完畢了。

本文摘自 ：https://blog.51cto.com/u

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