【Tech-Speex】語言聊天中的壓縮利器Speex【1】

語言聊天中的壓縮利器Speex

最近項目組在着手開發一個IM項目，即時聊天App.所以在工程師們正在搭建後臺服務器的時候，我必須解決一些前端和後端交互數據的一些事宜，例如協議，心跳包等。關於語音聊天的難點在於語音的壓縮加密。
參考了以下文章之後，決定是用Speex這個開源利器來壓縮語音吧。
http://code.csdn.net/news/313194

Google了以下Speex,很多demo信息都是13年12年的，所以我決定去他們Speex官網下載一個新的下來重新經過NDK編譯成.so的庫。

配置Speex，參考：http://www.phonesdevelopers.com/1787731/

解壓縮下載下來的壓縮包，我下載的是：speex-1.2rc1.tar.gz，把文件中的include和libspeex文件夾複製到工程的jni中。

1.

在工程中新建Speex.java類，利用javah的命令生成頭文件。

package com.park.speex;


public class Speex  {

    /* quality
     * 1 : 4kbps (very noticeable artifacts, usually intelligible)
     * 2 : 6kbps (very noticeable artifacts, good intelligibility)
     * 4 : 8kbps (noticeable artifacts sometimes)
     * 6 : 11kpbs (artifacts usually only noticeable with headphones)
     * 8 : 15kbps (artifacts not usually noticeable)
     */
    private static final int DEFAULT_COMPRESSION = 8;
    public Speex() {
    }

    public void init() {
        load(); 
        open(DEFAULT_COMPRESSION);
    }

    private void load() {
        try {
            System.loadLibrary("speex");
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public native int open(int compression);
    public native int getFrameSize();
    public native int decode(byte encoded[], short lin[], int size);
    public native int encode(short lin[], int offset, byte encoded[], int size);
    public native void close();

}

經過javaH之後生成了com_park_speex_Speex.h的頭文件，接着編寫speex.cpp文件用來真正實現壓縮解壓。

#include <jni.h>

#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <speex/speex.h>

static int codec_open = 0;

static int dec_frame_size;
static int enc_frame_size;

static SpeexBits ebits, dbits;
void *enc_state;
void *dec_state;

static JavaVM *gJavaVM;

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_park_speex_Speex_open
  (JNIEnv *env, jobject obj, jint compression) {
    int tmp;

    if (codec_open++ != 0)
        return (jint)0;

    speex_bits_init(&ebits);
    speex_bits_init(&dbits);

    enc_state = speex_encoder_init(&speex_nb_mode);
    dec_state = speex_decoder_init(&speex_nb_mode);
    tmp = compression;
    speex_encoder_ctl(enc_state, SPEEX_SET_QUALITY, &tmp);
    speex_encoder_ctl(enc_state, SPEEX_GET_FRAME_SIZE, &enc_frame_size);
    speex_decoder_ctl(dec_state, SPEEX_GET_FRAME_SIZE, &dec_frame_size);

    return (jint)0;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint Java_com_park_speex_Speex_encode
    (JNIEnv *env, jobject obj, jshortArray lin, jint offset, jbyteArray encoded, jint size) {

        jshort buffer[enc_frame_size];
        jbyte output_buffer[enc_frame_size];
    int nsamples = (size-1)/enc_frame_size + 1;
    int i, tot_bytes = 0;

    if (!codec_open)
        return 0;

    speex_bits_reset(&ebits);

    for (i = 0; i < nsamples; i++) {
        env->GetShortArrayRegion(lin, offset + i*enc_frame_size, enc_frame_size, buffer);
        speex_encode_int(enc_state, buffer, &ebits);
    }
    //env->GetShortArrayRegion(lin, offset, enc_frame_size, buffer);
    //speex_encode_int(enc_state, buffer, &ebits);

    tot_bytes = speex_bits_write(&ebits, (char *)output_buffer,
                     enc_frame_size);
    env->SetByteArrayRegion(encoded, 0, tot_bytes,
                output_buffer);

        return (jint)tot_bytes;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_park_speex_Speex_decode
    (JNIEnv *env, jobject obj, jbyteArray encoded, jshortArray lin, jint size) {

        jbyte buffer[dec_frame_size];
        jshort output_buffer[dec_frame_size];
        jsize encoded_length = size;

    if (!codec_open)
        return 0;

    env->GetByteArrayRegion(encoded, 0, encoded_length, buffer);
    speex_bits_read_from(&dbits, (char *)buffer, encoded_length);
    speex_decode_int(dec_state, &dbits, output_buffer);
    env->SetShortArrayRegion(lin, 0, dec_frame_size,
                 output_buffer);

    return (jint)dec_frame_size;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_park_speex_Speex_getFrameSize
    (JNIEnv *env, jobject obj) {

    if (!codec_open)
        return 0;
    return (jint)enc_frame_size;

}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_park_speex_Speex_close
    (JNIEnv *env, jobject obj) {

    if (--codec_open != 0)
        return;

    speex_bits_destroy(&ebits);
    speex_bits_destroy(&dbits);
    speex_decoder_destroy(dec_state);
    speex_encoder_destroy(enc_state);
}

注意：cpp文件中的方法必須與頭文件中的方法名稱一致

在其他工程中複製Android.mk和Application.mk到jni文件夾下面。
Android.mk如下：

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := speex
LOCAL_CFLAGS = -DFIXED_POINT -DUSE_KISS_FFT -DEXPORT="" -UHAVE_CONFIG_H  
LOCAL_C_INCLUDES := $(LOCAL_PATH)/include  

LOCAL_SRC_FILES := \
./speex_jni.cpp \
./libspeex/buffer.c \
./libspeex/bits.c \
./libspeex/cb_search.c \
./libspeex/exc_10_16_table.c \
./libspeex/exc_10_32_table.c \
./libspeex/exc_20_32_table.c \
./libspeex/exc_5_256_table.c \
./libspeex/exc_5_64_table.c \
./libspeex/exc_8_128_table.c \
./libspeex/fftwrap.c \
./libspeex/filterbank.c \
./libspeex/filters.c \
./libspeex/gain_table.c \
./libspeex/gain_table_lbr.c \
./libspeex/hexc_10_32_table.c \
./libspeex/hexc_table.c \
./libspeex/high_lsp_tables.c \
./libspeex/jitter.c \
./libspeex/kiss_fft.c \
./libspeex/kiss_fftr.c \
./libspeex/lpc.c \
./libspeex/lsp.c \
./libspeex/lsp_tables_nb.c \
./libspeex/ltp.c \
./libspeex/mdf.c \
./libspeex/modes.c \
./libspeex/modes_wb.c \
./libspeex/nb_celp.c \
./libspeex/preprocess.c \
./libspeex/quant_lsp.c \
./libspeex/resample.c \
./libspeex/sb_celp.c \
./libspeex/scal.c \
./libspeex/smallft.c \
./libspeex/speex.c \
./libspeex/speex_callbacks.c \
./libspeex/speex_header.c \
./libspeex/stereo.c \
./libspeex/vbr.c \
./libspeex/vq.c \
./libspeex/window.c \




include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

注意：在LOCAL_SRC_FILES後面接的文件名稱“\”後面不能跟空格，如下：

會發生這樣的“jni/Android.mk:26: * missing separator. Stop.”的編譯錯誤，這個錯誤說明在25行的“\”後面有空格了。

差不多了，可以進行編譯了，利用cygdrive的ndk-build命令進行jni的編譯，卻發現報錯:
jni/include/speex/speex_types.h:122:40: fatal error: speex/speex_config_types.h: No such file or directory

沒有找到speex_config_types.h的文件。

因此就去include\speex看看，發現只有一個命名爲：speex_config_types.h.in的文件。此時我心裏暗喜了一下，這都給我找到，這次應該可以編譯成功了吧。我把這個.in的文件直接複製命名爲：speex_config_types.h，再NDK,再報錯，我XXXXXXXX.

報錯信息爲：jni/include/speex/speex.h:325:35: error: ‘spx_int16_t’ has not been declared

說明這個文件裏面的“spx_int16_t”還未進行聲明就進行運用了。打開這個speex_config_types.h.in文件一看，果然存在一個叫“typedef @SIZE16@ spx_int16_t;”的東西，那麼如何改呢？參考了上述的文章，我直接複製他們的speex_config_types.h文件內容過來，如下：

#ifndef __SPEEX_TYPES_H__
#define __SPEEX_TYPES_H__

/* these are filled in by configure */
typedef short spx_int16_t;
typedef unsigned short spx_uint16_t;
typedef int spx_int32_t;
typedef unsigned int spx_uint32_t;

#endif

再進行NDK的編譯，終於順利的生成了libspeex.so文件了。

如果想了解這個C寫的Speex可以這篇文章來重新寫壓縮的和解壓的算法，有註釋說明。