音频编码之opus
栏目：综合技术时间：2014-12-08 08:19:03
最近项目中用到了语音编码opus，在网上搜了1下，资料非常少，而且没有1个完全的教程，现在简单记录下来opus的使用方法。
首先介绍1下opus
Opus
Opus编码器 是1个有损声音编码的格式，由互联网工程任务组（IETF）进来开发，适用于网络上的实时声音传输，标准格式为RFC 6716。Opus 格式是1个开放格式，使用上没有任何专利或限制。
特性
Opus的前身是celt编码器。在现今的有损音频格式争取上，具有众多不同编码器的AAC格式打败了一样很有潜力的Musepack、Vorbis等格式，而在Opus格式诞生后，情况似乎不同了。通过诸多的对照测试，低码率下Opsu完胜曾优势明显的HE AAC，中码率就已可以媲敌码率高出30%左右的AAC格式，而高码率下更接近原始音频。
以上来自百度百科（PS：百度百科对opus的介绍都很少）
简单来讲，opus是1个高保真的合适在网络中传输的开源的语音编码格式，相对其他编码格式来说，保真性更好，但体积会略微大1些。官网地址：http://www.opus-codec.org/
怎样用呢？
首先你可使用编译好的so库直接使用，或也能够使用源码自己根据需求生成so库来使用，固然，你也能够直接将源码使用到自己工程各中，这就是开源的好处。好了下面介绍如何编译。
我是通过Eclipse来编译的，首先在opus官网下载源代码，解压。
编码工作需要ndk编程所以需要1些NDK编程的知识。
在工程中创建OpusTool类，该类用于调用native层的方法。
package com.ione.opustool;
public class OpusTool {
public native String nativeGetString();
public native int encode_wav_file(String in_path, String out_path);
public native int decode_opus_file(String in_path, String out_path);
}
其中nativeGetString()方法是用来测试jni调用是不是成功的测试方法，encode_wav_file(String in_path, String out_path);和 decode_opus_file(String in_path, String out_path);分别是用来编解码。以上3个方法均需声明为native，用来调用jni的c函数。然后在项目根目录下打开命令行，使用javah命令生成.h文件，即：
javah -classpath .inclasses -d jni com.ione.opustool.OpusTool
其中.inclasses为指定OpusTool.class的路径，-d jni为在当前目录下生成jni文件夹，用来寄存native层代码。回车以后便在工程的根目录下生成了jni文件夹和com_ione_opustool_OpusTool.h文件。如：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_ione_opustool_OpusTool */
#ifndef _Included_com_ione_opustool_OpusTool
#define _Included_com_ione_opustool_OpusTool
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_ione_opustool_OpusTool
* Method: nativeGetString
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_ione_opustool_OpusTool_nativeGetString
(JNIEnv *, jobject);
/*
* Class: com_ione_opustool_OpusTool
* Method: encode_wav_file
* Signature: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_ione_opustool_OpusTool_encode_1wav_1file
(JNIEnv *, jobject, jstring, jstring);
/*
* Class: com_ione_opustool_OpusTool
* Method: decode_opus_file
* Signature: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_ione_opustool_OpusTool_decode_1opus_1file
(JNIEnv *, jobject, jstring, jstring);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
接下来复制1份com_ione_opustool_OpusTool.h文件到jni目录，修改名称为com_ione_opustool_OpusTool.c修改内容为：
#include <com_ione_opustool_OpusTool.h>
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_ione_opustool_OpusTool_nativeGetString
JNIEnv * env, jobject obj) {
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello Opus");
}
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_ione_opustool_OpusTool_encode_1wav_1file(
JNIEnv *env, jobject obj, jstring wav_path, jstring opus_path) {
return 0;
}
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_ione_opustool_OpusTool_decode_1opus_1file(
JNIEnv *env, jobject obj, jstring wav_path, jstring opus_path) {
return 0;
}
然后创建并配置makefile和android.mk文件，后面会给出。记得配置NDK_Builder。此时可以调用OpusTool类的nativeGetString()方法查看返回数据是不是正常，若为Hello Opus 则jni调用成功。可以继续下面的工作。
在jni目录下创建libopus文件夹，将Opus源码粘贴到该文件夹下，即celt、include、silk、src文件夹和config文件，固然不是所有的文件都用的上，可以根据自记得需求进行拷贝。配置好makefile等配置文件后便可编译工程，如果编译顺利，则说明配置文件没有问题，继续操作。在src文件加下创建opus_tool.c文件用来进行音频文件的编解码的c实现。
opus_tool.c
/*****************************************************************************
# -*- coding:utf⑻ -*-
# author: ione
# create date: 2014⑴1⑵7
*****************************************************************************/
#include "android_log.h"
#include "opus.h"
#include "opus_types.h"
#include "opus_multistream.h"
#define SAMPLE_RATE 16000
#define CHANNEL_NUM 1
#define BIT_RATE 16000
#define BIT_PER_SAMPLE 16
#define WB_FRAME_SIZE 320
#define DATA_SIZE 1024 * 1024 * 4
int encode(char* in, int len, unsigned char* opus, int* opus_len) {
int err = 0;
opus_int32 skip = 0;
OpusEncoder *enc = opus_encoder_create(SAMPLE_RATE, CHANNEL_NUM,
OPUS_APPLICATION_VOIP, &err);
if (err != OPUS_OK) {
fprintf(stderr, "cannnot create opus encoder: %s
",
opus_strerror(err));
enc = NULL;
return ⑴;
}
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_BANDWIDTH(OPUS_BANDWIDTH_WIDEBAND));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_BITRATE(BIT_RATE));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_VBR(1));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_COMPLEXITY(10));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_INBAND_FEC(0));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_FORCE_CHANNELS(OPUS_AUTO));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_DTX(0));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_PACKET_LOSS_PERC(0));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_GET_LOOKAHEAD(&skip));
opus_encoder_ctl(enc, OPUS_SET_LSB_DEPTH(16));
short frame_size = WB_FRAME_SIZE;
int frame_bytes = (frame_size << 1);
opus_int16 *frame = (opus_int16 *) in;
unsigned char *cbits = opus;
while (len > frame_bytes) {
int nbytes = opus_encode(enc, frame, frame_size, cbits + sizeof(char),
640 - sizeof(short));
if (nbytes > frame_size * 2 || nbytes < 0) {
return ⑴;
}
cbits[0] = nbytes;
frame += WB_FRAME_SIZE;
cbits += nbytes + sizeof(char);
len -= frame_bytes;
*opus_len += nbytes + sizeof(char);
}
opus_encoder_destroy(enc);
return 0;
}
int decode(unsigned char* in, int len, short* out, int* out_len) {
int err = 0;
opus_int32 skip = 0;
*out_len = 0;
OpusDecoder *dec = opus_decoder_create(SAMPLE_RATE, 1, &err);
if (err != OPUS_OK) {
fprintf(stderr, "cannnot decode opus: %s
", opus_strerror(err));
dec = NULL;
return ⑴;
}
short frame_size = WB_FRAME_SIZE;
opus_int16 *frame = (opus_int16 *) in;
while (len > 0) {
int nbytes = in[0];
if (nbytes <= 0) {
return ⑴;
}
int decode_len = opus_decode(dec, in + sizeof(char), nbytes, out,
frame_size, 0);
if (decode_len != frame_size) {
return ⑴;
}
in += sizeof(char) + nbytes;
out += frame_size;
len -= nbytes - sizeof(char);
*out_len += frame_size;
}
opus_decoder_destroy(dec);
return 0;
}
int encode_wav_file(char *in_file_path, char *out_file_path) {
FILE *fin = fopen(in_file_path, "rb");
if (fin == NULL || fin == 0) {
return ⑴;
}
char *in = (char*) malloc(DATA_SIZE);
memset(in, 0, DATA_SIZE);
int len = fread(in, 1, DATA_SIZE, fin);
if (len == 0) {
return ⑴;
}
FILE *fout = fopen(out_file_path, "wb");
if (fout == NULL || fout == 0) {
return ⑴;
}
unsigned char *out = (unsigned char*) malloc(DATA_SIZE);
memset(out, 0, DATA_SIZE);
int out_len = 0;
encode(in, len, out, &out_len);
if (len < 0) {
return ⑴;
}
fwrite(out, 1, out_len * sizeof(unsigned char), fout);
free(in);
free(out);
fclose(fin);
fclose(fout);
return len;
}
int make_wav_header(FILE *out, int len) {
int size = 0;
int *sz = &size;
int number;
int * nm = &number;
// RIFF 4 bytes
fseek(out, 0, SEEK_SET);
fputs("RIFF", out);
// len 4 bytes
len = (len + 44 - 8);
fwrite(&len, 2, 1, out);
number = 0;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// WAVE 4 bytes + "fmt " 4 bytes
fputs("WAVEfmt ", out);
// size1 4 bytes
number = 16;
fwrite(nm, 2, 1, out);
number = 0;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// format tag 2 bytes
number = 1;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// channel 2 bytes
number = CHANNEL_NUM;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// sample rate 4 bytes
number = SAMPLE_RATE;
fwrite(nm, 2, 1, out);
number = 0;
fwrite(nm, 2, 1, out);
//byte per seconds 4 bytes
number = 22664;
fwrite(nm, 2, 1, out);
number = 0;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// block align 2 bytes
number = CHANNEL_NUM * BIT_PER_SAMPLE / 8;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// bitPerSample 2 bytes
number = 16;
fwrite(nm, 2, 1, out);
// "data" 4 bytes
fputs("data", out);
// size2 4 bytes
size = (size - 36);
fwrite(sz, 2, 1, out);
number = 0;
fwrite(nm, 2, 1, out);
return 0;
}
int decode_opus_file(char *in_file_path, char *out_file_path) {
printf("%s
", in_file_path);
FILE *fin = fopen(in_file_path, "rb");
if (fin == NULL || fin == 0) {
return ⑴;
}
unsigned char *in = (unsigned char *) malloc(DATA_SIZE);
memset(in, 0, DATA_SIZE);
int len = fread(in, 1, DATA_SIZE, fin);
FILE *fout = fopen(out_file_path, "wb");
if (fout == NULL || fout == 0) {
return ⑴;
}
short *out = (short *) malloc(DATA_SIZE);
memset(out, 0, DATA_SIZE);
int out_len = 0;
out += 44;
decode(in, len, (short *) out, &out_len);
if (len < 0) {
return ⑴;
}
fwrite(out, 1, out_len * sizeof(short), fout);
int err = make_wav_header(fout, out_len);
free(in);
free(out);
fclose(fin);
fclose(fout);
return out_len;
}
配置makefile文件添加opus_tool.c文件，然后编译，便可在libs目录下生成.so文件
至此，native层操作已完成，so库也已通过编译得到。
下1篇将会介绍如何使用该so库。
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