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请参考[AVCodec支持的格式](avcodec-support-formats.md#音频编码)。 8 9**适用场景** 10 11- 音频录制 12 13 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。 14- 音频编辑 15 16 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。 17> **说明：** 18> 19> 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。 20 21## 开发指导 22 23详细的API说明请参考[API文档](../../reference/apis-avcodec-kit/_audio_codec.md)。 24 25参考以下示例代码，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。 26 27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。 28 29如下为音频编码调用关系图： 30 31- 虚线表示可选。 32 33- 实线表示必选。 34 35 36 37### 在 CMake 脚本中链接动态库 38 39```cmake 40target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_codecbase.so) 41target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_core.so) 42target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_acodec.so) 43``` 44 45### 开发步骤 46 471. 添加头文件。 48 49 ```cpp 50 #include <multimedia/player_framework/native_avcodec_audiocodec.h> 51 #include <multimedia/native_audio_channel_layout.h> 52 #include <multimedia/player_framework/native_avcapability.h> 53 #include <multimedia/player_framework/native_avcodec_base.h> 54 #include <multimedia/player_framework/native_avformat.h> 55 #include <multimedia/player_framework/native_avbuffer.h> 56 ``` 57 582. 创建编码器实例对象，OH_AVCodec *为编码器实例指针。 59 60 应用可以通过名称或媒体类型创建编码器。 61 62 ```cpp 63 // c++标准库命名空间 64 using namespace std; 65 // 通过 codecname 创建编码器 66 OH_AVCapability *capability = OH_AVCodec_GetCapability(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_AAC, true); 67 const char *name = OH_AVCapability_GetName(capability); 68 OH_AVCodec *audioEnc_ = OH_AudioCodec_CreateByName(name); 69 ``` 70 71 ```cpp 72 // 设置判定是否为编码；设置true表示当前是编码。 73 bool isEncoder = true; 74 // 通过媒体类型创建编码器 75 OH_AVCodec *audioEnc_ = OH_AudioCodec_CreateByMime(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_AAC, isEncoder); 76 ``` 77 78 ```cpp 79 // 初始化队列 80 class AEncBufferSignal { 81 public: 82 std::mutex inMutex_; 83 std::mutex outMutex_; 84 std::mutex startMutex_; 85 std::condition_variable inCond_; 86 std::condition_variable outCond_; 87 std::condition_variable startCond_; 88 std::queue<uint32_t> inQueue_; 89 std::queue<uint32_t> outQueue_; 90 std::queue<OH_AVBuffer *> inBufferQueue_; 91 std::queue<OH_AVBuffer *> outBufferQueue_; 92 }; 93 AEncBufferSignal *signal_; 94 ``` 95 963. 调用OH_AudioCodec_RegisterCallback()注册回调函数。 97 注册回调函数指针集合OH_AVCodecCallback，包括： 98 99 - OH_AVCodecOnError：编码器运行错误。 100 - OH_AVCodecOnStreamChanged：码流信息变化，如声道变化等。 101 - 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。 102 - OH_AVCodecOnNewOutputBuffer：运行过程中产生了新的输出数据，即编码完成。 103 104 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。 105 106 ```cpp 107 // OH_AVCodecOnError回调函数的实现 108 static void OnError(OH_AVCodec *codec, int32_t errorCode, void *userData) 109 { 110 (void)codec; 111 (void)errorCode; 112 (void)userData; 113 } 114 // OH_AVCodecOnStreamChanged回调函数的实现 115 static void OnOutputFormatChanged(OH_AVCodec *codec, OH_AVFormat *format, void *userData) 116 { 117 (void)codec; 118 (void)format; 119 (void)userData; 120 } 121 // OH_AVCodecOnNeedInputBuffer回调函数的实现 122 static void OnInputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData) 123 { 124 (void)codec; 125 // 编码输入码流送入InputBuffer队列 126 AEncBufferSignal *signal = static_cast<AEncBufferSignal *>(userData); 127 unique_lock<mutex> lock(signal->inMutex_); 128 signal->inQueue_.push(index); 129 signal->inBufferQueue_.push(data); 130 signal->inCond_.notify_all(); 131 } 132 // OH_AVCodecOnNewOutputBuffer回调函数的实现 133 static void OnOutputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData) 134 { 135 (void)codec; 136 // 将对应输出buffer的index送入OutputQueue_队列 137 // 将对应编码完成的数据data送入outBuffer队列 138 AEncBufferSignal *signal = static_cast<AEncBufferSignal *>(userData); 139 unique_lock<mutex> lock(signal->outMutex_); 140 signal->outQueue_.push(index); 141 signal->outBufferQueue_.push(data); 142 } 143 signal_ = new AEncBufferSignal(); 144 OH_AVCodecCallback cb_ = {&OnError, &OnOutputFormatChanged, &OnInputBufferAvailable, &OnOutputBufferAvailable}; 145 // 配置异步回调 146 int32_t ret = OH_AudioCodec_RegisterCallback(audioEnc_, cb_, signal_); 147 if (ret != AV_ERR_OK) { 148 // 异常处理 149 } 150 ``` 151 1524. 调用OH_AudioCodec_Configure设置编码器。 153 154 设置必选项：采样率，码率，以及声道数，声道类型、位深。 155 156 可选项：最大输入长度。 157 158 flac编码： 需要额外标识兼容性级别(Compliance Level)和采样精度。 159 160 各音频编码类型参数范围说明： 161 | 音频编码类型 | 采样率(Hz) | 声道数 | 162 | ----------- | ------------------------------------------------------------------------------- | :----------------: | 163 | AAC | 8000、11025、12000、16000、22050、24000、32000、44100、48000、64000、88200、96000 | 1、2、3、4、5、6、8 | 164 | Flac | 8000、11025、12000、16000、22050、24000、32000、44100、48000、64000、88200、96000 | 1~8 | 165 | MP3 | 8000、11025、12000、16000、22050、24000、32000、44100、48000 | 1~2 | 166 | G711mu | 8000 | 1 | 167 <!--RP3--><!--RP3End--> 168 169 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： 170 <!--RP4--> 171 ```cpp 172 int32_t ret; 173 // 配置音频采样率（必须） 174 constexpr uint32_t DEFAULT_SAMPLERATE = 44100; 175 // 配置音频码率（必须） 176 constexpr uint64_t DEFAULT_BITRATE = 32000; 177 // 配置音频声道数（必须） 178 constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 179 // 配置音频声道类型（必须） 180 constexpr OH_AudioChannelLayout CHANNEL_LAYOUT = OH_AudioChannelLayout::CH_LAYOUT_STEREO; 181 // 配置音频位深（必须） 182 constexpr OH_BitsPerSample SAMPLE_FORMAT = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S16LE; 183 // 每20ms一帧音频数据 184 constexpr float TIME_PER_FRAME = 0.02; 185 // 配置最大输入长度, 每帧音频数据的大小（可选） 186 constexpr uint32_t DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE = DEFAULT_SAMPLERATE * TIME_PER_FRAME * DEFAULT_CHANNEL_COUNT * sizeof(short); // aac 187 OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create(); 188 // 写入format 189 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT); 190 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SAMPLERATE); 191 OH_AVFormat_SetLongValue(format,OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE); 192 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT, SAMPLE_FORMAT); 193 OH_AVFormat_SetLongValue(format,OH_MD_KEY_CHANNEL_LAYOUT, CHANNEL_LAYOUT); 194 OH_AVFormat_SetIntValue(format,OH_MD_KEY_MAX_INPUT_SIZE, DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE); 195 // 配置编码器 196 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 197 if (ret != AV_ERR_OK) { 198 // 异常处理 199 } 200 ``` 201 <!--RP4End--> 202 例FLAC调用流程： 203 204 ```cpp 205 int32_t ret; 206 // 配置音频采样率（必须） 207 constexpr uint32_t DEFAULT_SAMPLERATE = 44100; 208 // 配置音频码率（必须） 209 constexpr uint64_t DEFAULT_BITRATE = 261000; 210 // 配置音频声道数（必须） 211 constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 212 // 配置音频声道类型（必须） 213 constexpr OH_AudioChannelLayout CHANNEL_LAYOUT = OH_AudioChannelLayout::CH_LAYOUT_STEREO; 214 // 配置音频位深（必须） flac 只有SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S32LE 215 constexpr OH_BitsPerSample SAMPLE_FORMAT = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S32LE; 216 // 配置音频compliance level (默认值0，取值范围-2~2) 217 constexpr int32_t COMPLIANCE_LEVEL = 0; 218 // 配置音频精度（必须） SAMPLE_S16LE和SAMPLE_S24LE和SAMPLE_S32LE 219 constexpr OH_BitsPerSample BITS_PER_CODED_SAMPLE = OH_BitsPerSample::SAMPLE_S24LE; 220 OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create(); 221 // 写入format 222 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT); 223 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SAMPLERATE); 224 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE); 225 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_BITS_PER_CODED_SAMPLE, BITS_PER_CODED_SAMPLE); 226 OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT, SAMPLE_FORMAT); 227 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_CHANNEL_LAYOUT, CHANNEL_LAYOUT); 228 OH_AVFormat_SetLongValue(format, OH_MD_KEY_COMPLIANCE_LEVEL, COMPLIANCE_LEVEL); 229 // 配置编码器 230 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 231 if (ret != AV_ERR_OK) { 232 // 异常处理 233 } 234 ``` 235 236 <!--RP2--><!--RP2End--> 237 2385. 调用OH_AudioCodec_Prepare()，编码器就绪。 239 240 ```cpp 241 ret = OH_AudioCodec_Prepare(audioEnc_); 242 if (ret != AV_ERR_OK) { 243 // 异常处理 244 } 245 ``` 246 2476. 调用OH_AudioCodec_Start()启动编码器，进入运行态。 248 249 ```c++ 250 unique_ptr<ifstream> inputFile_ = make_unique<ifstream>(); 251 unique_ptr<ofstream> outFile_ = make_unique<ofstream>(); 252 // 打开待编码二进制文件路径（此处以输入为PCM文件为例） 253 inputFile_->open(inputFilePath.data(), ios::in | ios::binary); 254 // 配置编码文件输出路径（此处以输出为编码码流文件为例） 255 outFile_->open(outputFilePath.data(), ios::out | ios::binary); 256 // 开始编码 257 ret = OH_AudioCodec_Start(audioEnc_); 258 if (ret != AV_ERR_OK) { 259 // 异常处理 260 } 261 ``` 262 2637. 调用OH_AudioCodec_PushInputBuffer()，写入待编码器的数据。 264 265 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。 266 267 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。 268 269 | 采样率 | 样点数 | 270 | :----: | :----: | 271 | 8000 | 576 | 272 | 16000 | 1152 | 273 | 22050 | 2304 | 274 | 24000 | 2304 | 275 | 32000 | 2304 | 276 | 44100 | 4608 | 277 | 48000 | 4608 | 278 | 88200 | 8192 | 279 | 96000 | 8192 | 280 281 > **说明：** 282 > 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。 283 284 ```c++ 285 // 每帧样点数 286 constexpr int32_t SAMPLES_PER_FRAME = DEFAULT_SAMPLERATE * TIME_PER_FRAME; 287 // 声道数，对于amr编码声道数只支持单声道的音频输入 288 constexpr int32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2; 289 // 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） 290 constexpr int32_t INPUT_FRAME_BYTES = DEFAULT_CHANNEL_COUNT * SAMPLES_PER_FRAME * sizeof(short); 291 uint32_t index = signal_->inQueue_.front(); 292 auto buffer = signal_->inBufferQueue_.front(); 293 OH_AVCodecBufferAttr attr = {0}; 294 if (!inputFile_->eof()) { 295 inputFile_->read((char *)OH_AVBuffer_GetAddr(buffer), INPUT_FRAME_BYTES); 296 attr.size = INPUT_FRAME_BYTES; 297 attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_NONE; 298 } else { 299 attr.size = 0; 300 attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS; 301 } 302 OH_AVBuffer_SetBufferAttr(buffer, &attr); 303 // 送入编码输入队列进行编码, index为对应队列下标 304 ret = OH_AudioCodec_PushInputBuffer(audioEnc_, index); 305 if (ret != AV_ERR_OK) { 306 // 异常处理 307 } 308 ``` 309 在上方案例中，attr.flags代表缓冲区标记的类别。 310 如果是结束，需要将flags标识成AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS。 311 | 枚举值 | 描述 | 312 | -------- | -------- | 313 | AVCODEC_BUFFER_FLAGS_NONE | 表示为普通帧。 | 314 | AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS | 表示缓冲区是流结束帧。 | 315 | AVCODEC_BUFFER_FLAGS_CODEC_DATA | 表示缓冲区包含编解码特定数据。 | 316 3178. 调用OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer()，输出编码格式码流。 318 319 ```c++ 320 uint32_t index = signal_->outQueue_.front(); 321 OH_AVBuffer *avBuffer = signal_->outBufferQueue_.front(); 322 // 获取buffer attributes 323 OH_AVCodecBufferAttr attr = {0}; 324 ret = OH_AVBuffer_GetBufferAttr(avBuffer, &attr); 325 if (ret != AV_ERR_OK) { 326 // 异常处理 327 } 328 // 将编码完成数据data写入到对应输出文件中 329 outputFile_->write(reinterpret_cast<char *>(OH_AVBuffer_GetAddr(avBuffer)), attr.size); 330 // 释放已完成写入的数据 331 ret = OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer(audioEnc_, index); 332 if (ret != AV_ERR_OK) { 333 // 异常处理 334 } 335 if (attr.flags == AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) { 336 // 结束 337 } 338 ``` 339 3409. （可选）调用OH_AudioCodec_Flush()刷新编码器。 341 调用OH_AudioCodec_Flush()后，编码器处于Flush状态，会将当前编码队列清空。 342 此时需要调用OH_AudioCodec_Start()重新开始编码。 343 使用情况： 344 345 * 在文件EOS之后，需要调用刷新 346 * 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 347 348 ```c++ 349 // 刷新编码器 audioEnc_ 350 ret = OH_AudioCodec_Flush(audioEnc_); 351 if (ret != AV_ERR_OK) { 352 // 异常处理 353 } 354 // 重新开始编码 355 ret = OH_AudioCodec_Start(audioEnc_); 356 if (ret != AV_ERR_OK) { 357 // 异常处理 358 } 359 ``` 360 36110. （可选）调用OH_AudioCodec_Reset()重置编码器。 362 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。 363 364 ```c++ 365 // 重置编码器 audioEnc_ 366 ret = OH_AudioCodec_Reset(audioEnc_); 367 if (ret != AV_ERR_OK) { 368 // 异常处理 369 } 370 // 重新配置编码器参数 371 ret = OH_AudioCodec_Configure(audioEnc_, format); 372 if (ret != AV_ERR_OK) { 373 // 异常处理 374 } 375 ``` 376 37711. 调用OH_AudioCodec_Stop()停止编码器。 378 379 ```c++ 380 // 终止编码器 audioEnc_ 381 ret = OH_AudioCodec_Stop(audioEnc_); 382 if (ret != AV_ERR_OK) { 383 // 异常处理 384 } 385 ``` 386 38712. 调用OH_AudioCodec_Destroy()销毁编码器实例，释放资源。 388 389 > **说明：** 390 > 资源不能重复销毁 391 392 ```c++ 393 // 调用OH_AudioCodec_Destroy, 注销编码器 394 ret = OH_AudioCodec_Destroy(audioEnc_); 395 if (ret != AV_ERR_OK) { 396 // 异常处理 397 } else { 398 audioEnc_ = NULL; // 不可重复destroy 399 } 400 ``` 401 402## 相关实例 403 404针对音频编码，有以下相关实例可供参考： 405 406- [音频编码](https://gitee.com/openharmony/multimedia_av_codec/blob/master/test/nativedemo/audio_demo/avcodec_audio_avbuffer_aac_encoder_demo.cpp) 407
