diff --git a/README.md b/README.md index 3b545ab..a6c3fc8 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -13,7 +13,7 @@ allprojects { } //Module build.gradle dependencies { - implementation 'com.github.Jay-Goo:Mp3Converter:v0.0.1' + implementation 'com.github.Jay-Goo:Mp3Converter:v0.0.2' } ``` ## Methods @@ -66,7 +66,10 @@ You can use Android Studio `Make Module 'library'`to create your *.so files, the This library support `armeabi-v7a`, `arm64-v8a`, `mips`, `mips64`, `x86`, `x86_64` # Blog -You can learn how to build this library through this article. +You can learn how to build this library through [this article](https://github.com/Jay-Goo/Mp3Converter/blob/master/blog.md). + +# Future +Support amr format # License MIT License diff --git a/blog.md b/blog.md new file mode 100644 index 0000000..29e7068 --- /dev/null +++ b/blog.md @@ -0,0 +1,295 @@ +通过本文你可以学到以下知识： + + - 如何实现一个Android MP3转码库 + - 一些和音频转码相关的基础知识 + - 如何使用NDK将c/c++项目移植到Android端，并使用Java调用c/c++代码 + - 如何使用CMake构建NDK项目 + - 如何生成不同CPU架构所需的动态链接库 + + +# 工具简介 +### Lame + LAME 是最好的MP3编码器，速度快，效果好，特别是中高码率和VBR编码方面。 + +### NDK +原生开发工具包，即帮助开发原生代码的一系列工具，包括但不限于编译工具、一些公共库、开发IDE等。它提供了完整的一套将 c/c++ 代码编译成静态/动态库的工具，而 `Android.mk` 和 `Application.mk` 你可以认为是描述编译参数和一些配置的文件。比如指定使用c++11还是c++14编译，会引用哪些共享库，并描述关系等，还会指定编译的`abi`。只有有了这些 NDK 中的编译工具才能准确的编译 c/c++ 代码。 + +### CMake简介 +`CMake`是一个跨平台的编译工具，它并不会直接编译出对象，而是根据自定义的语言规则（`CMakeLists.txt`）生成 对应 makefile 或 project 文件，然后再调用底层的编译。Android Studio 2.2以后开始支持`CMake`，所以现在我们有2种方式来编译c/c++ 代码。一个是 `ndk-build + Android.mk + Application.mk` 组合，另一个是 `CMake + CMakeLists.txt` 组合，它们都不会影响我们的android代码和c/c++代码，只是构建方式和结构不同。 + +`CMake`相对传统`ndk-build`的优点在于：无需手动生成Java的头文件、相对于mk文件配置更简单、可以自动生成对应`abi`的`*.so`动态链接库、支持设置断点调试（我认为这是最方便的地方）、可以引用其他已经生成的so库。 + +# 准备工作 + + 1. 在Android Studio 上安装好NDK和CMake，网上教程很多这里就不在赘述。 + 2. 下载[Lame](http://lame.sourceforge.net/)源码。 + +# 项目结构 +通过这张项目结构可以先帮助我们更形象整体的理解CMake构建NDK的方式。 +![这里写图片描述](https://img-blog.csdn.net/20180419153555394?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE3NDc3ODE=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70) + +*Tips：如果你对CMake刚接触，可以先用Android Studio创建一个项目，然后勾选上`include c++`选项，去看下demo的结构，帮助理解，我就是这样做的，效果还不错。* + +# Lame源码移植 + + 1. 首先在`src/main/`目录下新建一个`cpp`文件夹，我们可以将Lame源码中`libmp3lame`拷贝到`cpp`文件夹下，当然这里我们也可以重命名，例如我命名为`lamemp3`（以下介绍我将沿用此名）。 + 2. 将Lame源码中的`include`文件夹下的`lame.h`复制到`lamemp3`文件夹中。 + 3. 剔除`lamemp3`中不必要的文件和目录，只保留`.c`和`.h`文件，因为其他文件大多都是批处理文件，对于Android不是必需的。 + 4. 修改`util.h`的源码。在570行找到`ieee754_float32_t`数据类型，将其修改为`float`类型，因为`ieee754_float32_t`是Linux或者是Unix下支持的数据类型，在Android下并不支持。 + 5. `set_get.h`中24行将`include `改为`include "lame.h"`。 + 6. 在`id3tag.c`和`machine.h`两个文件里，將`HAVE_STRCHR`和`HAVE_MEMCPY`的ifdef结构体注释掉，不然编译会报错。 + +``` +#ifdef STDC_HEADERS +# include +# include +#else +/* +# ifndef HAVE_STRCHR +# define strchr index +# define strrchr rindex +# endif +*/ +char *strchr(), *strrchr(); +/* +# ifndef HAVE_MEMCPY +# define memcpy(d, s, n) bcopy ((s), (d), (n)) +# define memmove(d, s, n) bcopy ((s), (d), (n)) +# endif +*/ +#endif +``` +# CMakeLists编写 +在`src`中新建一个名为`CMakeLists.txt`的文件（注意，这里的`CMakeLists.txt`不一定非要放到这里，只要它的位置和`build.gradle`文件的配置相对应就行）。 + +我们看下`CMakeLists.txt`的内容，这里我把注释已经写得很详细了，大家看下就很明白了： + +``` +# 指定CMake最低版本 +cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1) + +# 定义常量 +set(SRC_DIR main/cpp/lamemp3) + +# 指定关联的头文件目录 +include_directories(main/cpp/lamemp3) + +# 查找在某个路径下的所有源文件 +aux_source_directory(main/cpp/lamemp3 SRC_LIST) + +# 设置 *.so 文件输出路径，要放在在add_library之前，不然不会起作用 +set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/jniLibs/${ANDROID_ABI}) + +# 声明库名称、类型、源码文件 +add_library(lame-mp3-utils SHARED main/cpp/lame-mp3-utils.cpp ${SRC_LIST}) + +# 定位某个NDK库，这里定位的是log库 +find_library( # Sets the name of the path variable. + log-lib + + # Specifies the name of the NDK library that + # you want CMake to locate. + log ) + +# 将NDK库链接到native库中，这样native库才能调用NDK库中的函数 +target_link_libraries( # Specifies the target library. + lame-mp3-utils + + # Links the target library to the log library + # included in the NDK. + ${log-lib} ) +``` +# build.gradle配置 + +``` +android { + ...... + defaultConfig { + ...... + externalNativeBuild { + cmake { + cppFlags "" + abiFilters 'armeabi-v7a','arm64-v8a','mips','mips64','x86','x86_64' //要支持的abi + } + } + } + externalNativeBuild { + cmake { + path "src/CMakeLists.txt"//配置文件路径 + } + } +} +``` +# 编写Java native方法 +这里我在代码中注释已经写得非常详细了，关于一些参数我会在下面做更详细的解释。 +``` +public class Mp3Converter { + + static { + System.loadLibrary("lame-mp3-utils"); + } + + /** + * init lame + * @param inSampleRate + * input sample rate in Hz + * @param channel + * number of channels + * @param mode + * 0 = CBR, 1 = VBR, 2 = ABR. default = 0 + * @param outSampleRate + * output sample rate in Hz + * @param outBitRate + * rate compression ratio in KHz + * @param quality + * quality=0..9. 0=best (very slow). 9=worst.
+ * recommended:
+ * 2 near-best quality, not too slow
+ * 5 good quality, fast
+ * 7 ok quality, really fast + */ + public native static void init(int inSampleRate, int channel, int mode, + int outSampleRate, int outBitRate, int quality); + + + /** + * file convert to mp3 + * it may cost a lot of time and better put it in a thread + * @param input + * file path to be converted + * @param mp3 + * mp3 output file path + */ + public native static void convertMp3(String input, String mp3); + + + /** + * get converted bytes in inputBuffer + * @return + * converted bytes in inputBuffer + * to ignore the deviation of the file size,when return to -1 represents convert complete + */ + public native static long getConvertBytes(); + + /** + * get library lame version + * @return + */ + public native static String getLameVersion(); + +} +``` + +# 编写调用C/C++的cpp +先看一个上面Java文件中`native init(args...)` 方法在这里是如何实现的： + +``` +extern "C" JNIEXPORT void JNICALL +Java_jaygoo_library_converter_Mp3Converter_init(JNIEnv *env, jclass type, jint inSampleRate, + jint channel, jint mode, jint outSampleRate, + jint outBitRate, jint quality) { + lameInit(inSampleRate, channel, mode, outSampleRate, outBitRate, quality); +} +``` + + - `extern "C"`因为我们写的是cpp是c++文件，所以当我们调用一些c文件的方法时需要加上`extern "C"`，不然会提示找不到方法。 + - `Java_jaygoo_library_converter_Mp3Converter_init`这里方法名是和Java文件中的native方法一一对应的，这样才能让native方法找到对应的cpp方法。格式是：`Java_包名_类名_方法名`，这里包名的`.`用`_`代替，所以我们native的方法名命名尽量不要包含`_`，但如果真的包含了，那么在cpp文件中用`1`代替Java native 中的`_`。 + - `JNIEXPORT void JNICALL`是固定的格式，也是辅助native方法找到对应的cpp方法。 + - `JNIEnv *env`JNIEnv是指向JNINativeInterface结构的指针，当我们需要调用JNI方法时，都需要通过这个指针才能进行调用。 + +其实我们还可以通过Android Studio来自动生成这些方法和参数，在Android Studio中点击native方法名，快捷键`alt+enter`即可自动生成了。 + +看到这里，大家基本对如何编写cpp代码有一定的了解，接下来我来介绍下`lame-mp3-utils.cpp`的实现，由于篇幅有限，就不全上代码了，这里介绍几个比较关键的方法。 + + +---------- + + +## init +这里主要是对Lame进行一些初始化，主要的参数包括： + + 1. inSampleRate 要转换的音频文件采样率 + 2. mode 音频编码模式，包括VBR、ABR、CBR + 3. outSampleRate 转换后音频文件采样率 + 4. outBitRate 输出的码率 + 5. quality 压缩质量（具体数值上面注释已经写的很清楚了） + + +这里的代码没什么可看的，主要是调用一些lame自带的方法设置一些配置参数，最后调用`lame_init_params(lame)`完成初始化，这里我对上面几个参数出现的名词做下解释： + + - `采样率`每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，单位Hz。数值越高，音质越好，常见的如8000Hz、11025Hz、22050Hz、32000Hz、44100Hz等。 + - `码率`又称比特率是指每秒传送的比特(bit)数，单位kbps，越高音质越好（相同编码格式下）。 + - `CBR`常数比特率编码，码率固定，速度较快，但压缩的文件相比其他模式较大，音质也不会有很大提高，适用于流式播放方案，lame默认的方案是这种。 + - `VBR`动态比特率编码，码率不固定。适用于下载后在本地播放或者在读取速度有限的设备播放，体积和为`CBR`的一半左右，但是输出码率不可控 + - `ABR`平均比特率编码，是Lame针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创的编码模式。是一种折中方案，码率基本可控，但是好像用的不多。 + + ## convertMp3(jstring jInputPath, jstring jMp3Path) + 首先我们要将`jstring`转换为c++中的`char*`后才可以使用，我们可以通过JNI提供的`GetStringUTFChars`方法完成转换： + + +``` +const char* cInput = env->GetStringUTFChars(jInputPath, 0); +const char* cMp3 = env->GetStringUTFChars(jMp3Path, 0); +``` +然后我们通过`fopen`来打开需要操作的文件，用`rb`来读取输入文件，用`wb`来写转换后的文件。 + +``` + FILE* fInput = fopen(cInputPath,"rb"); + FILE* fMp3 = fopen(cMp3Path,"wb"); +``` +接下来我们申请两个buffer来缓存文件数据，我们边读边转换，然后再将转换后的数据写入文件。由于Lame的要求，这里的buffer数据必须要不小于7200，下面是具体的转换代码： + +``` + //convert to mp3 + do{ + //这里将输入文件内容读取到inputBuffer中，当全部读取会返回0 + read = static_cast(fread(inputBuffer, sizeof(short int) * 2, 8192, fInput)); + //这里用于计算读取的原文件的byte数，可以用于计算转换的进度 + total += read * sizeof(short int)*2; + nowConvertBytes = total; + if(read != 0){ + //这里用lame将inputBuffer转换为MP3格式的数据放入mp3Buffer中 + write = lame_encode_buffer_interleaved(lame, inputBuffer, read, mp3Buffer, BUFFER_SIZE); + //将转换好的mp3Buffer的数据写入文件 + fwrite(mp3Buffer, sizeof(unsigned char), static_cast(write), fMp3); + } + //最后全部读取完成后及时flush + if(read == 0){ + lame_encode_flush(lame,mp3Buffer, BUFFER_SIZE); + } + }while(read != 0); +``` +最后记得转换后释放资源： + +``` + resetLame(); + fclose(fInput); + fclose(fMp3); + env->ReleaseStringUTFChars(jInputPath, cInput); + env->ReleaseStringUTFChars(jMp3Path, cMp3); +``` +# 生成不同ABI下的so库 +为了支持不同的设备，我们需要根据不同的ABI生成不同的so库来调用，我们可以通过Android Studio的`Make`来调用`CMakeList.txt`脚本生成支持各种ABI版本的so库。文件输出路径可以通过配置`CMakeList.txt`来修改： + +``` +set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/jniLibs/${ANDROID_ABI}) +``` +其中`PROJECT_SOURCE_DIR`是指脚本所在目录，`ANDROID_ABI`是指在`build.gradle`中配置的`abiFilters`。 + +## ABI扩展知识 +ABI（Application binary interface）应用程序二进制接口。不同的CPU 与指令集的每种组合都有定义的 ABI (应用程序二进制接口)，一段程序只有遵循这个接口规范才能在该 CPU 上运行，所以同样的程序代码为了兼容多个不同的CPU，需要为不同的 ABI 构建不同的库文件。当然对于CPU来说，不同的架构并不意味着一定互不兼容。 + + - armeabi设备只兼容armeabi + - armeabi-v7a设备兼容armeabi-v7a、armeabi + - arm64-v8a设备兼容arm64-v8a、armeabi-v7a、armeabi + - x86设备兼容X86、armeabi + - mips64设备兼容mips64、mips + - mips只兼容mips； + +# 参考文献 + + https://blog.csdn.net/allen315410/article/details/42456661 + + https://www.jianshu.com/p/6332418b12b1 + +