1# 音频编码 2 3开发者可以调用本模块的Native API接口，完成音频编码，即将音频PCM编码压缩成不同的格式。 4 5接口不限制PCM数据的来源，开发者可以调用麦克风录制获取、也可以导入编辑后的PCM数据，通过音频编码，输出对应格式的码流，最后封装为目标格式文件。 6 7当前支持的编码能力如下： 8 9| 容器规格 | 音频编码类型 | 10| -------- | :--------------- | 11| mp4 | AAC、Flac | 12| m4a | AAC | 13| flac | Flac | 14| aac | AAC | 15| amr | AMR(amrnb、amrwb)| 16| raw | G711mu | 17 18**适用场景** 19 20- 音频录制 21 22 通过录制传入PCM，然后编码出对应格式的码流，最后封装成想要的格式 23- 音频编辑 24 25 编辑PCM后导出音频文件的场景，需要编码成对应音频格式后再封装成文件 26 27## 开发指导 28 29详细的API说明请参考[API文档](../../reference/apis-avcodec-kit/_audio_codec.md)。 30 31参考以下示例代码，完成音频编码的全流程，包括：创建编码器，设置编码参数（采样率/码率/声道数等），开始，刷新，重置，销毁资源。 32 33在应用开发过程中，开发者应按一定顺序调用方法，执行对应操作，否则系统可能会抛出异常或生成其他未定义的行为。具体顺序可参考下列开发步骤及对应说明。 34 35如下为音频编码调用关系图： 36 37 38### 在 CMake 脚本中链接动态库 39 40```cmake 41target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_codecbase.so) 42target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_core.so) 43target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_acodec.so) 44``` 45 46### 开发步骤 47 481. 添加头文件。 49 50 ```cpp 51 #include <multimedia/player_framework/native_avcodec_audiocodec.h> 52 #include <multimedia/native_audio_channel_layout.h> 53 #include <multimedia/player_framework/native_avcapability.h> 54 #include <multimedia/player_framework/native_avcodec_base.h> 55 #include <multimedia/player_framework/native_avformat.h> 56 #include <multimedia/player_framework/native_avbuffer.h> 57 ``` 58 592. 创建编码器实例对象，OH_AVCodec *为编码器实例指针。 60 61 应用可以通过名称或媒体类型创建编码器。 62 63 ```cpp 64 // c++标准库命名空间 65 using namespace std; 66 // 通过 codecname 创建编码器 67 OH_AVCapability *capability = OH_AVCodec_GetCapability(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_AAC, true); 68 const char *name = OH_AVCapability_GetName(capability); 69 OH_AVCodec *audioEnc_ = OH_AudioCodec_CreateByName(name); 70 ``` 71 72 ```cpp 73 // 设置判定是否为编码；设置true表示当前是编码。 74 bool isEncoder = true; 75 // 通过媒体类型创建编码器 76 OH_AVCodec *audioEnc_ = OH_AudioCodec_CreateByMime(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_AAC, isEncoder); 77 ``` 78 79 ```cpp 80 // 初始化队列 81 class AEncBufferSignal { 82 public: 83 std::mutex inMutex_; 84 std::mutex outMutex_; 85 std::mutex startMutex_; 86 std::condition_variable inCond_; 87 std::condition_variable outCond_; 88 std::condition_variable startCond_; 89 std::queue<uint32_t> inQueue_; 90 std::queue<uint32_t> outQueue_; 91 std::queue<OH_AVBuffer *> inBufferQueue_; 92 std::queue<OH_AVBuffer *> outBufferQueue_; 93 }; 94 AEncBufferSignal *signal_; 95 ``` 96 973. 调用OH_AudioCodec_RegisterCallback()注册回调函数。 98 注册回调函数指针集合OH_AVCodecCallback，包括： 99 100 - OH_AVCodecOnError：编码器运行错误。 101 - OH_AVCodecOnStreamChanged：码流信息变化，如声道变化等。 102 - OH_AVCodecOnNeedInputBuffer：运行过程中需要新的输入数据，即编码器已准备好，可以输入PCM数据。 103 - OH_AVCodecOnNewOutputBuffer：运行过程中产生了新的输出数据，即编码完成。 104 105 开发者可以通过处理该回调报告的信息，确保编码器正常运转。 106 107 ```cpp 108 // OH_AVCodecOnError回调函数的实现 109 static void OnError(OH_AVCodec *codec, int32_t errorCode, void *userData) 110 { 111 (void)codec; 112 (void)errorCode; 113 (void)userData; 114 } 115 // OH_AVCodecOnStreamChanged回调函数的实现 116 static void OnOutputFormatChanged(OH_AVCodec *codec, OH_AVFormat *format, void *userData) 117 { 118 (void)codec; 119 (void)format; 120 (void)userData; 121 } 122 // OH_AVCodecOnNeedInputBuffer回调函数的实现 123 static void OnInputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData) 124 { 125 (void)codec; 126 // 编码输入码流送入InputBuffer队列 127 AEncBufferSignal *signal = static_cast<AEncBufferSignal *>(userData); 128 unique_lock<mutex> lock(signal->inMutex_); 129 signal->inQueue_.push(index); 130 signal->inBufferQueue_.push(data); 131 signal->inCond_.notify_all(); 132 } 133 // OH_AVCodecOnNewOutputBuffer回调函数的实现 134 static void OnOutputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData) 135 { 136 (void)codec; 137 // 将对应输出buffer的index送入OutputQueue_队列 138 // 将对应编码完成的数据data送入outBuffer队列 139 AEncBufferSignal *signal = static_cast<AEncBufferSignal *>(userData); 140 unique_lock<mutex> lock(signal->outMutex_); 141 signal->outQueue_.push(index); 142 signal->outBufferQueue_.push(data); 143 if (attr) { 144 signal->attrQueue_.push(*attr); 145 } 146 } 147 signal_ = new AEncBufferSignal(); 148 OH_AVCodecCallback cb_ = {&OnError, &OnOutputFormatChanged, &OnInputBufferAvailable, &OnOutputBufferAvailable}; 149 // 配置异步回调 150 int32_t ret = OH_AudioCodec_RegisterCallback(audioEnc_, cb_, signal_); 151 if (ret != AV_ERR_OK) { 152 // 异常处理 153 } 154 ``` 155 1564. 调用OH_AudioCodec_Configure设置编码器。 157 158 设置必选项：采样率，码率，以及声道数，声道类型、位深。 159 160 可选项：最大输入长度。 161 162 flac编码： 需要额外标识兼容性级别(Compliance Level)和采样精度。 163 164 例AAC调用流程： 165 166 ```cpp 167 int32_t ret; 168 // 配置音频采样率（必须） 169 constexpr uint32_t DEFAULT_SAMPLERATE = 44100; 170 // 配置音频码率（必须） 171 constexpr uint64_t DEFAULT_BITRATE = 32000; 172 // 配置音频声道数（必须） 173 constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 174 // 配置音频声道类型（必须） 175 constexpr AudioChannelLayout CHANNEL_LAYOUT = AudioChannelLayout::STEREO; 176 // 配置音频位深（必须）aac只有SAMPLE_F32P 177 constexpr OH_BitsPerSample SAMPLE_FORMAT = OH_BitsPerSample::SAMPLE_F32LE; 178 // 配置音频compliance level (默认值0，取值范围-2~2) 179 constexpr int32_t COMPLIANCE_LEVEL = 0; 180 // 配置音频精度（必须） SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S24LE和SAMPLE_S32LE 181 constexpr OH_BitsPerSample BITS_PER_CODED_SAMPLE = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S24LE; 182 // 配置最大输入长度（可选） 183 constexpr uint32_t DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE = 1024 * DEFAULT_CHANNEL_COUNT * sizeof(float); // aac 184 OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create(); 185 // 写入format 186 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT); 187 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SAMPLERATE); 188 OH_AVFormat_SetLongValue(format,OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE); 189 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT, SAMPLE_FORMAT); 190 OH_AVFormat_SetLongValue(format,OH_MD_KEY_CHANNEL_LAYOUT, CHANNEL_LAYOUT); 191 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_MAX_INPUT_SIZE, DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE); 192 // 配置编码器 193 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 194 if (ret != AV_ERR_OK) { 195 // 异常处理 196 } 197 ``` 198 199 例FLAC调用流程： 200 201 ```cpp 202 int32_t ret; 203 // 配置音频采样率（必须） 204 constexpr uint32_t DEFAULT_SMAPLERATE = 44100; 205 // 配置音频码率（必须） 206 constexpr uint64_t DEFAULT_BITRATE = 261000; 207 // 配置音频声道数（必须） 208 constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 209 // 配置音频声道类型（必须） 210 constexpr AudioChannelLayout CHANNEL_LAYOUT = AudioChannelLayout::STEREO; 211 // 配置音频位深（必须） flac 只有SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S32LE 212 constexpr OH_BitsPerSample SAMPLE_FORMAT = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S32LE; 213 // 配置音频compliance level (默认值0，取值范围-2~2) 214 constexpr int32_t COMPLIANCE_LEVEL = 0; 215 // 配置音频精度（必须） SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S24LE和SAMPLE_S32LE 216 constexpr OH_BitsPerSample BITS_PER_CODED_SAMPLE = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S24LE; 217 OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create(); 218 // 写入format 219 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT); 220 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SMAPLERATE); 221 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE); 222 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_BITS_PER_CODED_SAMPLE, BITS_PER_CODED_SAMPLE); 223 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT, SAMPLE_FORMAT); 224 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_CHANNEL_LAYOUT, CHANNEL_LAYOUT); 225 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_COMPLIANCE_LEVEL, COMPLIANCE_LEVEL); 226 // 配置编码器 227 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 228 if (ret != AV_ERR_OK) { 229 // 异常处理 230 } 231 ``` 232 2335. 调用OH_AudioCodec_Prepare()，编码器就绪。 234 235 ```cpp 236 ret = OH_AudioCodec_Prepare(audioDec_); 237 if (ret != AV_ERR_OK) { 238 // 异常处理 239 } 240 ``` 241 2426. 调用OH_AudioCodec_Start()启动编码器，进入运行态。 243 244 ```c++ 245 unique_ptr<ifstream> inputFile_ = make_unique<ifstream>(); 246 unique_ptr<ofstream> outFile_ = make_unique<ofstream>(); 247 // 打开待编码二进制文件路径 248 inputFile_->open(inputFilePath.data(), ios::in | ios::binary); 249 // 配置编码文件输出路径 250 outFile_->open(outputFilePath.data(), ios::out | ios::binary); 251 // 开始编码 252 ret = OH_AudioCodec_Start(audioEnc_); 253 if (ret != AV_ERR_OK) { 254 // 异常处理 255 } 256 ``` 257 2587. 调用OH_AudioCodec_PushInputBuffer()，写入待编码器的数据。 259 如果是结束，需要对flag标识成AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS 260 261 aac： 样点数(FRAME_SIZE)固定为1024 262 263 flac： 样点数(FRAME_SIZE)比较特殊需要，根据如下表格进行设置 264 265 | 采样率 | 样点数 | 266 | :----: | :----: | 267 | 8000 | 576 | 268 | 16000 | 1152 | 269 | 22050 | 2304 | 270 | 24000 | 2304 | 271 | 32000 | 2304 | 272 | 44100 | 4608 | 273 | 48000 | 4608 | 274 | 88200 | 8192 | 275 | 96000 | 8192 | 276 277 > **说明：** 278 > aac的样点数固定为1024，其他值会直接返回错误码，flac的样点数建议根据采样率按照表格传入，大于这个值也会返回错误码，如果小于有可能出现编码文件损坏问题。 279 280 ```c++ 281 constexpr int32_t FRAME_SIZE = 1024; // aac 282 constexpr int32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 283 constexpr int32_t INPUT_FRAME_BYTES = DEFAULT_CHANNEL_COUNT * FRAME_SIZE * sizeof(float); // aac 284 uint32_t index = signal_->inQueue_.front(); 285 auto buffer = signal_->inBufferQueue_.front(); 286 OH_AVCodecBufferAttr attr = {0}; 287 if (!inputFile_->eof()) { 288 inputFile_->read((char *)OH_AVBuffer_GetAddr(buffer), INPUT_FRAME_BYTES); 289 attr.size = INPUT_FRAME_BYTES; 290 attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_NONE; 291 } else { 292 attr.size = 0; 293 attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS; 294 } 295 OH_AVBuffer_SetBufferAttr(buffer, &attr); 296 // 送入编码输入队列进行编码, index为对应队列下标 297 ret = OH_AudioCodec_PushInputBuffer(audioEnc_, index); 298 if (ret != AV_ERR_OK) { 299 // 异常处理 300 } 301 ``` 302 3038. 调用OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer()，输出编码格式码流 304 305 ```c++ 306 uint32_t index = signal_->outQueue_.front(); 307 OH_AVBuffer *avBuffer = signal_->outBufferQueue_.front(); 308 // 获取buffer attributes 309 OH_AVCodecBufferAttr attr = {0}; 310 ret = OH_AVBuffer_GetBufferAttr(avBuffer, &attr); 311 if (ret != AV_ERR_OK) { 312 // 异常处理 313 } 314 // 将编码完成数据data写入到对应输出文件中 315 outputFile_->write(reinterpret_cast<char *>(OH_AVBuffer_GetAddr(avBuffer)), attr.size); 316 // 释放已完成写入的数据 317 ret = OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer(audioEnc_, index); 318 if (ret != AV_ERR_OK) { 319 // 异常处理 320 } 321 if (attr.flags == AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) { 322 // 结束 323 } 324 ``` 325 3269. （可选）调用OH_AudioCodec_Flush()刷新编码器。 327 调用OH_AudioCodec_Flush()后，编码器处于Flush状态，会将当前编码队列清空。 328 此时需要调用OH_AudioCodec_Start()重新开始编码。 329 使用情况： 330 331 * 在文件EOS之后，需要调用刷新 332 * 在执行过程中遇到可继续执行的错误时（即OH_AudioCodec_IsValid 为true）可以调用，然后重新调用OH_AudioCodec_Start 333 334 ```c++ 335 // 刷新编码器 audioEnc_ 336 ret = OH_AudioCodec_Flush(audioEnc_); 337 if (ret != AV_ERR_OK) { 338 // 异常处理 339 } 340 // 重新开始编码 341 ret = OH_AudioCodec_Start(audioEnc_); 342 if (ret != AV_ERR_OK) { 343 // 异常处理 344 } 345 ``` 346 34710. （可选）调用OH_AudioCodec_Reset()重置编码器。 348 调用OH_AudioCodec_Reset()后，编码器回到初始化的状态，需要调用OH_AudioCodec_Configure()重新配置，然后调用OH_AudioCodec_Start()重新开始编码。 349 350 ```c++ 351 // 重置编码器 audioEnc_ 352 ret = OH_AudioCodec_Reset(audioEnc_); 353 if (ret != AV_ERR_OK) { 354 // 异常处理 355 } 356 // 重新配置编码器参数 357 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 358 if (ret != AV_ERR_OK) { 359 // 异常处理 360 } 361 ``` 362 36311. 调用OH_AudioCodec_Stop()停止编码器。 364 365 ```c++ 366 // 终止编码器 audioEnc_ 367 ret = OH_AudioCodec_Stop(audioEnc_); 368 if (ret != AV_ERR_OK) { 369 // 异常处理 370 } 371 ``` 372 37312. 调用OH_AudioCodec_Destroy()销毁编码器实例，释放资源。 374 375 > **说明：** 376 > 资源不能重复销毁 377 378 ```c++ 379 // 调用OH_AudioCodec_Destroy, 注销编码器 380 ret = OH_AudioCodec_Destroy(audioEnc_); 381 if (ret != AV_ERR_OK) { 382 // 异常处理 383 } else { 384 audioEnc_ = NULL; // 不可重复destroy 385 } 386 ``` 387 388## 相关实例 389 390针对音频编码，有以下相关实例可供参考： 391 392- [音频编码](https://gitee.com/openharmony/multimedia_av_codec/blob/master/test/nativedemo/audio_demo/avcodec_audio_avbuffer_aac_encoder_demo.cpp) 393
