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| mp3 | MP3 | 16| raw | G711mu | 17<!--RP1--><!--RP1End--> 18 19**适用场景** 20 21- 音频录制 22 23 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。 24- 音频编辑 25 26 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。 27> **说明：** 28> 29> AAC编码器默认采用的VBR可变码率模式，与配置的预期参数可能存在偏差。 30 31## 开发指导 32 33详细的API说明请参考[API文档](../../reference/apis-avcodec-kit/_audio_codec.md)。 34 35参考以下示例代码，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。 36 37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。 38 39如下为音频编码调用关系图： 40 41- 虚线表示可选。 42 43- 实线表示必选。 44 45 46 47### 在 CMake 脚本中链接动态库 48 49```cmake 50target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_codecbase.so) 51target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_core.so) 52target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_acodec.so) 53``` 54 55### 开发步骤 56 571. 添加头文件。 58 59 ```cpp 60 #include <multimedia/player_framework/native_avcodec_audiocodec.h> 61 #include <multimedia/native_audio_channel_layout.h> 62 #include <multimedia/player_framework/native_avcapability.h> 63 #include <multimedia/player_framework/native_avcodec_base.h> 64 #include <multimedia/player_framework/native_avformat.h> 65 #include <multimedia/player_framework/native_avbuffer.h> 66 ``` 67 682. 创建编码器实例对象，OH_AVCodec *为编码器实例指针。 69 70 应用可以通过名称或媒体类型创建编码器。 71 72 ```cpp 73 // c++标准库命名空间 74 using namespace std; 75 // 通过 codecname 创建编码器 76 OH_AVCapability *capability = OH_AVCodec_GetCapability(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_AAC, true); 77 const char *name = OH_AVCapability_GetName(capability); 78 OH_AVCodec *audioEnc_ = OH_AudioCodec_CreateByName(name); 79 ``` 80 81 ```cpp 82 // 设置判定是否为编码；设置true表示当前是编码。 83 bool isEncoder = true; 84 // 通过媒体类型创建编码器 85 OH_AVCodec *audioEnc_ = OH_AudioCodec_CreateByMime(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_AAC, isEncoder); 86 ``` 87 88 ```cpp 89 // 初始化队列 90 class AEncBufferSignal { 91 public: 92 std::mutex inMutex_; 93 std::mutex outMutex_; 94 std::mutex startMutex_; 95 std::condition_variable inCond_; 96 std::condition_variable outCond_; 97 std::condition_variable startCond_; 98 std::queue<uint32_t> inQueue_; 99 std::queue<uint32_t> outQueue_; 100 std::queue<OH_AVBuffer *> inBufferQueue_; 101 std::queue<OH_AVBuffer *> outBufferQueue_; 102 }; 103 AEncBufferSignal *signal_; 104 ``` 105 1063. 调用OH_AudioCodec_RegisterCallback()注册回调函数。 107 注册回调函数指针集合OH_AVCodecCallback，包括： 108 109 - OH_AVCodecOnError：编码器运行错误。 110 - OH_AVCodecOnStreamChanged：码流信息变化，如声道变化等。 111 - 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。 112 - OH_AVCodecOnNewOutputBuffer：运行过程中产生了新的输出数据，即编码完成。 113 114 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。 115 116 ```cpp 117 // OH_AVCodecOnError回调函数的实现 118 static void OnError(OH_AVCodec *codec, int32_t errorCode, void *userData) 119 { 120 (void)codec; 121 (void)errorCode; 122 (void)userData; 123 } 124 // OH_AVCodecOnStreamChanged回调函数的实现 125 static void OnOutputFormatChanged(OH_AVCodec *codec, OH_AVFormat *format, void *userData) 126 { 127 (void)codec; 128 (void)format; 129 (void)userData; 130 } 131 // OH_AVCodecOnNeedInputBuffer回调函数的实现 132 static void OnInputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData) 133 { 134 (void)codec; 135 // 编码输入码流送入InputBuffer队列 136 AEncBufferSignal *signal = static_cast<AEncBufferSignal *>(userData); 137 unique_lock<mutex> lock(signal->inMutex_); 138 signal->inQueue_.push(index); 139 signal->inBufferQueue_.push(data); 140 signal->inCond_.notify_all(); 141 } 142 // OH_AVCodecOnNewOutputBuffer回调函数的实现 143 static void OnOutputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData) 144 { 145 (void)codec; 146 // 将对应输出buffer的index送入OutputQueue_队列 147 // 将对应编码完成的数据data送入outBuffer队列 148 AEncBufferSignal *signal = static_cast<AEncBufferSignal *>(userData); 149 unique_lock<mutex> lock(signal->outMutex_); 150 signal->outQueue_.push(index); 151 signal->outBufferQueue_.push(data); 152 } 153 signal_ = new AEncBufferSignal(); 154 OH_AVCodecCallback cb_ = {&OnError, &OnOutputFormatChanged, &OnInputBufferAvailable, &OnOutputBufferAvailable}; 155 // 配置异步回调 156 int32_t ret = OH_AudioCodec_RegisterCallback(audioEnc_, cb_, signal_); 157 if (ret != AV_ERR_OK) { 158 // 异常处理 159 } 160 ``` 161 1624. 调用OH_AudioCodec_Configure设置编码器。 163 164 设置必选项：采样率，码率，以及声道数，声道类型、位深。 165 166 可选项：最大输入长度。 167 168 flac编码： 需要额外标识兼容性级别(Compliance Level)和采样精度。 169 170 各音频编码类型参数范围说明： 171 | 音频编码类型 | 采样率(Hz) | 声道数 | 172 | ----------- | ------------------------------------------------------------------------------- | :----------------: | 173 | AAC | 8000、11025、12000、16000、22050、24000、32000、44100、48000、64000、88200、96000 | 1、2、3、4、5、6、8 | 174 | Flac | 8000、11025、12000、16000、22050、24000、32000、44100、48000、64000、88200、96000 | 1~8 | 175 | MP3 | 8000、11025、12000、16000、22050、24000、32000、44100、48000 | 1~2 | 176 | G711mu | 8000 | 1 | 177 <!--RP3--><!--RP3End--> 178 179 对于44100Hz采样率、2声道立体声、SAMPLE_S16LE采样格式的PCM音频，以32000bps的码率进行AAC编码的调用流程如下： 180 181 ```cpp 182 int32_t ret; 183 // 配置音频采样率（必须） 184 constexpr uint32_t DEFAULT_SAMPLERATE = 44100; 185 // 配置音频码率（必须） 186 constexpr uint64_t DEFAULT_BITRATE = 32000; 187 // 配置音频声道数（必须） 188 constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 189 // 配置音频声道类型（必须） 190 constexpr OH_AudioChannelLayout CHANNEL_LAYOUT = OH_AudioChannelLayout::CH_LAYOUT_STEREO; 191 // 配置音频位深（必须） 192 constexpr OH_BitsPerSample SAMPLE_FORMAT = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S16LE; 193 // 配置音频compliance level (默认值0，取值范围-2~2) 194 constexpr int32_t COMPLIANCE_LEVEL = 0; 195 // 配置音频精度（必须） SAMPLE_S16LE 196 constexpr OH_BitsPerSample BITS_PER_CODED_SAMPLE = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S16LE; 197 // 每20ms一帧音频数据 198 constexpr float TIME_PER_FRAME = 0.02; 199 // 配置最大输入长度, 每帧音频数据的大小（可选） 200 constexpr uint32_t DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE = DEFAULT_SAMPLERATE * TIME_PER_FRAME * DEFAULT_CHANNEL_COUNT * sizeof(short); // aac 201 OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create(); 202 // 写入format 203 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT); 204 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SAMPLERATE); 205 OH_AVFormat_SetLongValue(format,OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE); 206 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT, SAMPLE_FORMAT); 207 OH_AVFormat_SetLongValue(format,OH_MD_KEY_CHANNEL_LAYOUT, CHANNEL_LAYOUT); 208 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_MAX_INPUT_SIZE, DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE); 209 // 配置编码器 210 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 211 if (ret != AV_ERR_OK) { 212 // 异常处理 213 } 214 ``` 215 216 例FLAC调用流程： 217 218 ```cpp 219 int32_t ret; 220 // 配置音频采样率（必须） 221 constexpr uint32_t DEFAULT_SAMPLERATE = 44100; 222 // 配置音频码率（必须） 223 constexpr uint64_t DEFAULT_BITRATE = 261000; 224 // 配置音频声道数（必须） 225 constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 226 // 配置音频声道类型（必须） 227 constexpr OH_AudioChannelLayout CHANNEL_LAYOUT = OH_AudioChannelLayout::CH_LAYOUT_STEREO; 228 // 配置音频位深（必须） flac 只有SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S32LE 229 constexpr OH_BitsPerSample SAMPLE_FORMAT = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S32LE; 230 // 配置音频compliance level (默认值0，取值范围-2~2) 231 constexpr int32_t COMPLIANCE_LEVEL = 0; 232 // 配置音频精度（必须） SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S24LE和SAMPLE_S32LE 233 constexpr OH_BitsPerSample BITS_PER_CODED_SAMPLE = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S24LE; 234 OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create(); 235 // 写入format 236 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT); 237 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SAMPLERATE); 238 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE); 239 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_BITS_PER_CODED_SAMPLE, BITS_PER_CODED_SAMPLE); 240 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT, SAMPLE_FORMAT); 241 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_CHANNEL_LAYOUT, CHANNEL_LAYOUT); 242 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_COMPLIANCE_LEVEL, COMPLIANCE_LEVEL); 243 // 配置编码器 244 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 245 if (ret != AV_ERR_OK) { 246 // 异常处理 247 } 248 ``` 249 250 <!--RP2--><!--RP2End--> 251 2525. 调用OH_AudioCodec_Prepare()，编码器就绪。 253 254 ```cpp 255 ret = OH_AudioCodec_Prepare(audioEnc_); 256 if (ret != AV_ERR_OK) { 257 // 异常处理 258 } 259 ``` 260 2616. 调用OH_AudioCodec_Start()启动编码器，进入运行态。 262 263 ```c++ 264 unique_ptr<ifstream> inputFile_ = make_unique<ifstream>(); 265 unique_ptr<ofstream> outFile_ = make_unique<ofstream>(); 266 // 打开待编码二进制文件路径（此处以输入为PCM文件为例） 267 inputFile_->open(inputFilePath.data(), ios::in | ios::binary); 268 // 配置编码文件输出路径（此处以输出为编码码流文件为例） 269 outFile_->open(outputFilePath.data(), ios::out | ios::binary); 270 // 开始编码 271 ret = OH_AudioCodec_Start(audioEnc_); 272 if (ret != AV_ERR_OK) { 273 // 异常处理 274 } 275 ``` 276 2777. 调用OH_AudioCodec_PushInputBuffer()，写入待编码器的数据。 278 279 aac： 每帧样点数(SAMPLES_PER_FRAME)建议使用20ms的PCM样点数，即采样率*0.02。 280 281 flac： 每帧样点数(SAMPLES_PER_FRAME)比较特殊需要，根据如下表格进行设置。 282 283 | 采样率 | 样点数 | 284 | :----: | :----: | 285 | 8000 | 576 | 286 | 16000 | 1152 | 287 | 22050 | 2304 | 288 | 24000 | 2304 | 289 | 32000 | 2304 | 290 | 44100 | 4608 | 291 | 48000 | 4608 | 292 | 88200 | 8192 | 293 | 96000 | 8192 | 294 295 > **说明：** 296 > aac编码的每帧样点数建议使用20ms的PCM样点数，即采样率*0.02。flac编码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。 297 298 ```c++ 299 // 每帧样点数 300 constexpr int32_t SAMPLES_PER_FRAME = DEFAULT_SAMPLERATE * TIME_PER_FRAME; 301 // 声道数，对于amr编码声道数只支持单声道的音频输入 302 constexpr int32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 303 // 每帧输入数据的长度，声道数 * 每帧样点数 * 每个样点的字节数（以采样格式SAMPLE_S16LE为例） 304 constexpr int32_t INPUT_FRAME_BYTES = DEFAULT_CHANNEL_COUNT * SAMPLES_PER_FRAME * sizeof(short); 305 uint32_t index = signal_->inQueue_.front(); 306 auto buffer = signal_->inBufferQueue_.front(); 307 OH_AVCodecBufferAttr attr = {0}; 308 if (!inputFile_->eof()) { 309 inputFile_->read((char *)OH_AVBuffer_GetAddr(buffer), INPUT_FRAME_BYTES); 310 attr.size = INPUT_FRAME_BYTES; 311 attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_NONE; 312 } else { 313 attr.size = 0; 314 attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS; 315 } 316 OH_AVBuffer_SetBufferAttr(buffer, &attr); 317 // 送入编码输入队列进行编码, index为对应队列下标 318 ret = OH_AudioCodec_PushInputBuffer(audioEnc_, index); 319 if (ret != AV_ERR_OK) { 320 // 异常处理 321 } 322 ``` 323 在上方案例中，attr.flags代表缓冲区标记的类别。 324 如果是结束，需要将flags标识成AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS。 325 | 枚举值 | 描述 | 326 | -------- | -------- | 327 | AVCODEC_BUFFER_FLAGS_NONE | 表示为普通帧。 | 328 | AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS | 表示缓冲区是流结束帧。 | 329 | AVCODEC_BUFFER_FLAGS_CODEC_DATA | 表示缓冲区包含编解码特定数据。 | 330 3318. 调用OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer()，输出编码格式码流。 332 333 ```c++ 334 uint32_t index = signal_->outQueue_.front(); 335 OH_AVBuffer *avBuffer = signal_->outBufferQueue_.front(); 336 // 获取buffer attributes 337 OH_AVCodecBufferAttr attr = {0}; 338 ret = OH_AVBuffer_GetBufferAttr(avBuffer, &attr); 339 if (ret != AV_ERR_OK) { 340 // 异常处理 341 } 342 // 将编码完成数据data写入到对应输出文件中 343 outputFile_->write(reinterpret_cast<char *>(OH_AVBuffer_GetAddr(avBuffer)), attr.size); 344 // 释放已完成写入的数据 345 ret = OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer(audioEnc_, index); 346 if (ret != AV_ERR_OK) { 347 // 异常处理 348 } 349 if (attr.flags == AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) { 350 // 结束 351 } 352 ``` 353 3549. （可选）调用OH_AudioCodec_Flush()刷新编码器。 355 调用OH_AudioCodec_Flush()后，编码器处于Flush状态，会将当前编码队列清空。 356 此时需要调用OH_AudioCodec_Start()重新开始编码。 357 使用情况： 358 359 * 在文件EOS之后，需要调用刷新 360 * 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 361 362 ```c++ 363 // 刷新编码器 audioEnc_ 364 ret = OH_AudioCodec_Flush(audioEnc_); 365 if (ret != AV_ERR_OK) { 366 // 异常处理 367 } 368 // 重新开始编码 369 ret = OH_AudioCodec_Start(audioEnc_); 370 if (ret != AV_ERR_OK) { 371 // 异常处理 372 } 373 ``` 374 37510. （可选）调用OH_AudioCodec_Reset()重置编码器。 376 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。 377 378 ```c++ 379 // 重置编码器 audioEnc_ 380 ret = OH_AudioCodec_Reset(audioEnc_); 381 if (ret != AV_ERR_OK) { 382 // 异常处理 383 } 384 // 重新配置编码器参数 385 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 386 if (ret != AV_ERR_OK) { 387 // 异常处理 388 } 389 ``` 390 39111. 调用OH_AudioCodec_Stop()停止编码器。 392 393 ```c++ 394 // 终止编码器 audioEnc_ 395 ret = OH_AudioCodec_Stop(audioEnc_); 396 if (ret != AV_ERR_OK) { 397 // 异常处理 398 } 399 ``` 400 40112. 调用OH_AudioCodec_Destroy()销毁编码器实例，释放资源。 402 403 > **说明：** 404 > 资源不能重复销毁 405 406 ```c++ 407 // 调用OH_AudioCodec_Destroy, 注销编码器 408 ret = OH_AudioCodec_Destroy(audioEnc_); 409 if (ret != AV_ERR_OK) { 410 // 异常处理 411 } else { 412 audioEnc_ = NULL; // 不可重复destroy 413 } 414 ``` 415 416## 相关实例 417 418针对音频编码，有以下相关实例可供参考： 419 420- [音频编码](https://gitee.com/openharmony/multimedia_av_codec/blob/master/test/nativedemo/audio_demo/avcodec_audio_avbuffer_aac_encoder_demo.cpp) 421
