使用Lame庫實現Android平臺JNI中MP3和pcm互轉

基於Android Studio 4.0，使用CmakeList，感謝領路人East_Wu,如有疏漏歡迎指正。

1. 導入lame庫

可以編譯後直接導入相應的SO文件，但是不知道爲什麼我編譯後提示缺少x86_64的一個什麼東西，找半天無果，所以直接導入所有的包。希望有好心人編譯後甩個SO鏈接共享一下，感謝(直接導入的話build有很多警告，看着不爽)。

MP3轉PCM貌似涉及版權問題，lame默認屏蔽了相關代碼，把mpglib_interface.c中的下面代碼取消註釋即可，注意版權。

1.1 下載lame3.100

1.2 導入文件。

將libmp3lame文件夾下面的所有.c和.h文件(子文件夾不用管)拷貝到cpp文件夾下面的include文件夾(不帶s)，然後複製mpglib文件夾下面的所有.c和.h文件到include文件夾。

1.3 cMakeList引用該文件。

add_library( 
        # Sets the name of the library.
        native-lib
        # Sets the library as a shared library.
        SHARED
        # Provides a relative path to your source file(s).
        native-lib.cpp

        # MP3轉PCM需要的文件
        include/libmp3lame/common.c
        include/libmp3lame/common.h
        include/libmp3lame/huffman.h
        include/libmp3lame/interface.c
        include/libmp3lame/interface.h
        include/libmp3lame/l2tables.h
        include/libmp3lame/layer1.c
        include/libmp3lame/layer1.h
        include/libmp3lame/layer2.c
        include/libmp3lame/layer2.h
        include/libmp3lame/layer3.c
        include/libmp3lame/layer3.h
        include/libmp3lame/mpg123.h
        include/libmp3lame/mpglib.h
        include/libmp3lame/tabinit.c
        include/libmp3lame/tabinit.h
        include/libmp3lame/dct64_i386.c
        include/libmp3lame/dct64_i386.h
        include/libmp3lame/decode_i386.c
        include/libmp3lame/decode_i386.h


        # PCM轉MP3需要的文件
        include/libmp3lame/bitstream.c
        include/libmp3lame/encoder.c
        include/libmp3lame/fft.c
        include/libmp3lame/gain_analysis.c
        include/libmp3lame/id3tag.c
        include/libmp3lame/lame.c
        include/libmp3lame/mpglib_interface.c
        include/libmp3lame/newmdct.c
        include/libmp3lame/presets.c
        include/libmp3lame/psymodel.c
        include/libmp3lame/quantize.c
        include/libmp3lame/quantize_pvt.c
        include/libmp3lame/reservoir.c
        include/libmp3lame/set_get.c
        include/libmp3lame/tables.c
        include/libmp3lame/takehiro.c
        include/libmp3lame/util.c
        include/libmp3lame/vbrquantize.c
        include/libmp3lame/VbrTag.c
        include/libmp3lame/version.c
        )

2. 基本使用

2.1 PCM -> MP3

我的標準流程是，init -> encoder -> flush -> writeTag->close。

如果這個是一次性的，可以寫在一個函數裏面，因爲程序中可以多次開啓、關閉錄音，所以將其分開。

encoder用了shortArray是因爲我使用的是ENCODING_PCM_16BIT的format

flush的意義在於，比如說機器處理比較慢還有數據沒處理完，或者緩衝區還有剩餘的數據，我們需要將剩餘的數據寫入文件。

writeTag方法是在文件頭部寫入mp3的tag，給播放器標識用，lame默認會在開始的時候空出文件開頭部分。

2.2 MP3 -> PCM

菜雞算法不會寫這東西，要我們前端處理，因爲只要每次進入界面調用一次，所以這裏寫在一個函數裏面。

我的標準流程是，init -> encoder -> flush -> writeTag->close。

3 具體代碼

有一些是應項目要求做的一些處理，各位自動忽略。

static lame_global_flags *lame = nullptr;

extern "C" {

/************************************************************************
 *                              PCM 轉 MP3                              *
 ***********************************************************************/

void JNICALL xxx_RecordService_init(JNIEnv *env,jobject,jint sampleRate,
jint channelCount, jint audioFormatBit,jint quality){
    lame = lame_init();
    //輸入採樣率
    lame_set_in_samplerate(lame, sampleRate);
    //聲道數
    lame_set_num_channels(lame, channelCount);
    //輸出採樣率
    lame_set_out_samplerate(lame, sampleRate);
    //位寬
    lame_set_brate(lame, audioFormatBit);
    //音頻質量
    lame_set_quality(lame, quality);
    //初始化參數配置
    lame_init_params(lame);
}

//輸入PCM，輸出MP3
jint JNICALL xxx_RecordService_encoder(JNIEnv *env, jobject, jshortArray pcmBuffer, jbyteArray mp3Buffer, jint sample_num) {
    //lame轉換需要short指針參數
    jshort *pcmBuf = env->GetShortArrayElements(pcmBuffer, JNI_FALSE);
    //獲取MP3數組長度
    const jsize mp3_buff_len = env->GetArrayLength(mp3Buffer);
    //獲取buffer指針
    jbyte *mp3Buf =env->GetByteArrayElements(mp3Buffer, JNI_FALSE);

    //編譯後的bytes
    int encode_result;
    //根據輸入音頻聲道數判斷
    if (lame_get_num_channels(lame) == 2) {
        encode_result = lame_encode_buffer_interleaved(lame, pcmBuf, sample_num / 2,(unsigned char *) mp3Buf,mp3_buff_len);
    } else {
        encode_result = lame_encode_buffer(lame, pcmBuf, pcmBuf, sample_num,(unsigned char *) mp3Buf, mp3_buff_len);
    }
    //釋放資源
    env->ReleaseShortArrayElements(pcmBuffer, pcmBuf, 0);
    env->ReleaseByteArrayElements(mp3Buffer, mp3Buf, 0);
    return encode_result;
}
// 清除緩衝區
jint JNICALL xxx_RecordService_flush(JNIEnv *env,jobject, jbyteArray mp3Buffer) {
    //獲取MP3數組長度
    const jsize mp3_buff_len = env->GetArrayLength(mp3Buffer);
    //獲取buffer指針
    jbyte *mp3Buf = env->GetByteArrayElements(mp3Buffer, JNI_FALSE);
    //刷新編碼器緩衝，獲取殘留在編碼器緩衝裏的數據
    int flush_result = lame_encode_flush(lame, (unsigned char *)mp3Buf, mp3_buff_len);
    env->ReleaseByteArrayElements(mp3Buffer, mp3Buf, 0);
    return flush_result;
}
// 寫入MP3的Tag
void JNICALL xxx_RecordService_writeTag(JNIEnv *env,jobject,jstring mp3FilePath){
    FILE *mp3File = fopen(jstring2string(env,mp3FilePath).c_str(),"ab+");
    lame_mp3_tags_fid(lame, mp3File);
    fclose(mp3File);
}

//釋放編碼器
void JNICALL xxx_RecordService_close(JNIEnv *env,jobject) {
    lame_close(lame);
}

/************************************************************************
 *                              PCM 轉 MP3                              *
 ***********************************************************************/
 
// 可以不傳pcmPath，不要保存pcm文件
jboolean JNICALL xxx_RecordService_Mp3ToPcm(
        JNIEnv *env,
        jobject, jstring mp3Path,jstring pcmPath) {
    vector<short> forHH;
    int read, i, samples;

    long cumulative_read = 0;

    const int PCM_SIZE = 8192;
    const int MP3_SIZE = 8192;

    // 輸出左右聲道
    short int pcm_l[PCM_SIZE], pcm_r[PCM_SIZE];
    unsigned char mp3_buffer[MP3_SIZE];

    //input輸入MP3文件
    FILE *mp3 = fopen(jstring2string(env,mp3Path).c_str(), "rb");
    FILE *pcm = fopen(jstring2string(env,pcmPath).c_str(), "wb");
    fseek(mp3, 0, SEEK_SET);

    lame = lame_init();
    lame_set_decode_only(lame, 1);

    hip_t hip = hip_decode_init();

    mp3data_struct mp3data;
    memset(&mp3data, 0, sizeof(mp3data));

    int nChannels = -1;
    int mp3_len;

    while ((read = fread(mp3_buffer, sizeof(char), MP3_SIZE, mp3)) > 0) {
        mp3_len = read;
        cumulative_read += read * sizeof(char);
        do{
            samples = hip_decode1_headers(hip, mp3_buffer, mp3_len, pcm_l, pcm_r, &mp3data);
            // 頭部解析成功
            if(mp3data.header_parsed == 1){
                nChannels = mp3data.stereo;
            }

            if(samples > 0){
                for(i = 0 ; i < samples; i++){
                    forHH.push_back(pcm_l[i]);
                    fwrite((char*)&pcm_l[i], sizeof(char), sizeof(pcm_l[i]), pcm);
                    if(nChannels == 2){
                        forHH.push_back(pcm_r[i]);
                        fwrite((char*)&pcm_r[i], sizeof(char), sizeof(pcm_r[i]), pcm);
                    }
                }
            }
            mp3_len = 0;
        }while(samples>0);
    }
    hip_decode_exit(hip);
    lame_close(lame);
    fclose(mp3);
    fclose(pcm);
    
// 下面是將forHH中的short強轉爲float
    float* finalData = new float[forHH.size()];

    for(int z = 0;z<forHH.size();z++){
        finalData[z] = (float)forHH[z];
    }
    
    // 將數據給算法
    xxx_audio(finalData,forHH.size());
    return JNI_TRUE;
}
}