音视频编解码——LAME
一、LAME简介
LAME是目前非常优秀的一种MP3编码引擎，在业界，转码成Mp3格式的音频文件时，最常用的就是LAME库。当达到320Kbit/s时，LAME编码出来的音频质量几乎可以和CD的音质相媲美，并且还能保证整个音频文件的体积非常小，因此若要在移动端平台上编码MP3文件，使用LAME便成为唯一的选择。
二、使用场景
操作系统：Android。
场景：
1.录音时保存Mp3格式的文件
2. 将wav无损音频文件转码成mp3这种体积相对较小的音频文件。
3.可以将获取到的音频流进行录制保存为mp3格式。
附：如何录制wav文件，在之前的博客里面我们讲过：Android 音视频开发(二)：使用 AudioRecord 采集音频PCM并保存到文件
三、开发准备
LAME的源码是托管到sourceforge.net上的，我们开发一个基于LAME的项目，就不得不下载其源码用于编译。
LAME主页：http://lame.sourceforge.net/
LAME下载：http://sourceforge.net/projects/lame/files/lame/3.99/
如果需要集成到Android系统上，就需要开发者具备一些NDK开发的能力。
四、开发过程
下面针对Android使用Lame做了基本的封装，供实际开发过程中进行参考：
首先，在java类中定义native方法。
private static native long nInit(int inSampleRate, int inChannels, int outSampleRate, int outBitrate, int model, int quality); private static native int nGetVersion(long lamePtr); private static native int mGetMp3bufferSize(long lamePtr); private static native int mGetMp3bufferSizeWithSamples(long lamePtr, int samples); private static native int nEncodeShortInterleaved(long lamePtr, short[] bufLR, int samples, byte[] outMp3buf); private static native int nEncodeShort(long lamePtr, short[] bufL, short[] bufR, int samples, byte[] outMp3buf); private static native int nFlush(long lamePtr, byte[] outBuf); private static native void nClose(long lamePtr);
生成相应的.h的头文件，并实现该头文件，完成整体逻辑的编写。
#include <jni.h> #include <cwchar> #include <math.h> #include "com_renhui_lame_Lame.h" #include "libmp3lame/lame.h" extern "C" JNIEXPORT jlong JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_nInit(JNIEnv *env, jclass type, jint inSampleRate, jint inChannels,
jint outSampleRate, jint outBitrate, jint model, jint quality) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = lame_init(); lame_set_in_samplerate(lameFlags, inSampleRate); lame_set_num_channels(lameFlags, inChannels); lame_set_out_samplerate(lameFlags, outSampleRate); lame_set_brate(lameFlags, outBitrate); lame_set_mode(lameFlags, (MPEG_mode) model); lame_set_quality(lameFlags, quality); int code = lame_init_params(lameFlags); if (code != 0) { lame_close(lameFlags); return code; } return (long) lameFlags; } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_nGetVersion(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; return lame_get_version(lameFlags); } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_mGetMp3bufferSize(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; return lame_get_size_mp3buffer(lameFlags); } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_mGetMp3bufferSizeWithSamples(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr, jint samples) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; int version = lame_get_version(lameFlags); int bitrate = lame_get_brate(lameFlags); int sampleRate = lame_get_out_samplerate(lameFlags); float p = (bitrate / 8.0f) / sampleRate; if (version == 0) { // MPEG2: num_samples*(bitrate/8)/samplerate + 4*576*(bitrate/8)/samplerate + 256 return (jint) ceil(samples * p + 4 * 576 * p + 256); } else if (version == 1) { // MPEG1: num_samples*(bitrate/8)/samplerate + 4*1152*(bitrate/8)/samplerate + 512 return (jint) ceil(samples * p + 4 * 1152 * p + 512); } else { return (jint) ceil((1.25 * samples + 7200)); } } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_nEncodeShortInterleaved(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr, jshortArray bufLR_, jint samples, jbyteArray outMp3buf_) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; jshort *bufLR = env->GetShortArrayElements(bufLR_, NULL); jbyte *outMp3buf = env->GetByteArrayElements(outMp3buf_, NULL); const jsize outMp3bufSize = env->GetArrayLength(outMp3buf_); int result = lame_encode_buffer_interleaved(lameFlags, bufLR, samples, (u_char *) outMp3buf, outMp3bufSize); env->ReleaseShortArrayElements(bufLR_, bufLR, 0); env->ReleaseByteArrayElements(outMp3buf_, outMp3buf, 0); return result; } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_nEncodeShort(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr, jshortArray bufL_, jshortArray bufR_, jint samples, jbyteArray outMp3buf_) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; jshort *bufL = env->GetShortArrayElements(bufL_, NULL); jshort *bufR = env->GetShortArrayElements(bufR_, NULL); jbyte *outMp3buf = env->GetByteArrayElements(outMp3buf_, NULL); const jsize outMp3bufSize = env->GetArrayLength(outMp3buf_); int result = lame_encode_buffer(lameFlags, bufL, bufR, samples, (u_char *) outMp3buf, outMp3bufSize); env->ReleaseShortArrayElements(bufL_, bufL, 0); env->ReleaseShortArrayElements(bufR_, bufR, 0); env->ReleaseByteArrayElements(outMp3buf_, outMp3buf, 0); return result; } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_nFlush(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr, jbyteArray outBuf_) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; jbyte *outBuf = env->GetByteArrayElements(outBuf_, NULL); const jsize outBufSize = env->GetArrayLength(outBuf_); int result = lame_encode_flush(lameFlags, (u_char *) outBuf, outBufSize); env->ReleaseByteArrayElements(outBuf_, outBuf, 0); return result; } JNIEXPORT void JNICALL Java_com_renhui_lame_Lame_nClose(JNIEnv *env, jclass type, jlong lamePtr) { lame_global_flags *lameFlags; lameFlags = (lame_global_flags *) lamePtr; lame_close(lameFlags); }
编写Android.mk和Application.mk，为ndk-build打包做准备。
Android.mk：
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE :=mp3lame
LAME_LIBMP3_DIR :=libmp3lame
LOCAL_SRC_FILES :=\
$(LAME_LIBMP3_DIR)/bitstream.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/fft.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/id3tag.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/mpglib_interface.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/presets.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/quantize.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/reservoir.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/tables.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/util.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/VbrTag.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/encoder.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/gain_analysis.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/lame.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/newmdct.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/psymodel.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/quantize_pvt.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/set_get.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/takehiro.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/vbrquantize.c \
$(LAME_LIBMP3_DIR)/version.c \
com_renhui_lame_Lame.cpp
LOCAL_C_INCLUDES += $(LOCAL_PATH)/mp3lame
LOCAL_LDLIBS := -llog -lz
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
Application.mk：
APP_ABI := all
#APP_ABI := armeabi armeabi-v7a x86
# APP_ABI :=armeabi
APP_PLATFORM := android-14
附：有关编译语法，整理了一篇文章，供大家参考：Android NDK学习（二）：编译脚本语法Android.mk和Application.mk。
五、Lame重点API说明
1. lame_init()
lame_init() 用于初始化lame引擎，初始化完成后可以设置输入的相关参数：比特率、通道数。
注意：这些参数需要了解清楚需求后进行设置，否则转码出来的音频可能出现时长或者播放的问题。
glf = lame_init();
lame_set_in_samplerate(glf, inSampleRate);
lame_set_num_channels(glf, outChannel);
lame_set_out_samplerate(glf, outSampleRate);
lame_set_brate(glf, outBitrate);
lame_set_quality(glf, quality);
lame_init_params(glf);
2. lame_encode_buffer()和 lame_encode_buffer_interleaved()
if (channels == 2) { write = lame_encode_buffer_interleaved(gfp, input_buffer, read, mp3_buffer,MP3BUFSIZE);//立体声用此方法编码 } else if (channels == 1) { write= lame_encode_buffer(gfp, input_buffer, input_buffer, read,mp3_buffer, MP3BUFSIZE);//单声道 }
3. lame_mp3_tags_fid(gfp,outfp)
在lame_encode_flush(gfp,mp3_buffer, sizeof(mp3_buffer))方法之后，lame_close(gfp)之前调用lame_mp3_tags_fid(gfp,outfp)方法为MP3文件添加vbr头，播放器才能正读取时间。
六、思维拓展
实战：
1. 录音为Mp3格式：（代码已转private）
https://github.com/renhui/LameAndroid-master/tree/master/lameRecordMp3
2. 将wav格式的音频文件转码为Mp3格式：(代码已转private)
https://github.com/renhui/LameAndroid-master/tree/master/lameWav2Mp3
推荐资料：
Android 使用 lame wav 转 mp3 、pcm 转 mp3 (边录边转)；使用 mad mp3 转 wav、mp3 转 pcm (边播边转)
