一帕识、音頻基礎(chǔ)知識(shí)

• 【通道數(shù)】

  即聲音的通道的數(shù)目泛粹。常有單聲道和立體聲之分，單聲道的聲音只能使用一個(gè)喇叭發(fā)聲（有的也處理成兩個(gè)喇叭輸出同一個(gè)聲道的聲音）肮疗，立體聲可以使兩個(gè)喇叭都發(fā)聲（一般左右聲道有分工） ，更能感受到空間效果扒接，當(dāng)然還有更多的通道數(shù)伪货。

• 【采樣頻率】

  采樣頻率即取樣頻率, 指每秒鐘取得聲音樣本的次數(shù)。采樣頻率越高,聲音的質(zhì)量也就越好,聲音的還原也就越真實(shí)钾怔，但同時(shí)它占的資源比較多碱呼。由于人耳的分辨率很有限,太高的頻率并不能分辨出來。22050 的采樣頻率是常用的, 44100已是CD音質(zhì), 超過48000或96000的采樣對(duì)人耳已經(jīng)沒有意義宗侦。

  根據(jù)奈奎斯特采樣定理愚臀，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號(hào)中最高頻率fmax的2倍時(shí)(fs.max>2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息矾利。我們?nèi)硕梢月牭降穆曇纛l率在20Hz-220KHz之間的聲波姑裂，所以我們做音頻采樣時(shí)一般采用22000 * 2 + 100 = 44100 Hz（多采100Hz的偏差）

• 【采樣位數(shù)】

  采樣位數(shù)即采樣值或取樣值（就是將采樣樣本幅度量化）。它是用來衡量聲音波動(dòng)變化的一個(gè)參數(shù)男旗，也可以說是聲卡的分辨率舶斧。它的數(shù)值越大，分辨率也就越高察皇，所發(fā)出聲音的能力越強(qiáng)茴厉。

    每個(gè)采樣數(shù)據(jù)記錄的是振幅, 采樣精度取決于采樣位數(shù)的大小:
    1 字節(jié)(也就是8bit) 只能記錄 256 個(gè)數(shù), 也就是只能將振幅劃分成 256 個(gè)等級(jí);
    2 字節(jié)(也就是16bit) 可以細(xì)到 65536 個(gè)數(shù), 這已是 CD 標(biāo)準(zhǔn)了;
    4 字節(jié)(也就是32bit) 能把振幅細(xì)分到 4294967296 個(gè)等級(jí), 實(shí)在是沒必要了.
  

• 【音頻播放】

  原生的音頻格式為pcm，即我們平時(shí)的.MP3等音頻封裝格式文件最終到喇叭播放時(shí)已經(jīng)將其轉(zhuǎn)碼為pcm格式的音頻數(shù)據(jù)什荣，pcm的音頻數(shù)據(jù)體積比壓縮格式要大很多倍矾缓。

二、本地音頻轉(zhuǎn)碼成pcm輸出到文件

    extern "C" {
    //封裝格式
    #include "libavformat/avformat.h"
    //解碼
    #include "libavcodec/avcodec.h"
    //縮放
    #include "libswscale/swscale.h"
    //重采樣
    #include "libswresample/swresample.h"
    };
    /**
     * 將本地音頻文件轉(zhuǎn)碼為pcm格式并保存到一個(gè)新文件上
     * input: 本地音頻文件路徑
     * output:轉(zhuǎn)換后的硬盤存儲(chǔ)路徑
     */
    void musicPlayer(const char *input,const char *output){
        av_register_all();
        AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
        //打開音頻文件
        if (avformat_open_input(&pFormatCtx, input, NULL, NULL) != 0) {
            LOGI("%s", "無法打開音頻文件");
            return;
        }
        //獲取輸入文件信息
        if (avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL) < 0) {
            LOGI("%s", "無法獲取輸入文件信息");
            return;
        }
        //獲取音頻流索引位置
        int i = 0, audio_stream_idx = -1;
        for (; i < pFormatCtx->nb_streams; i++) {
            if (pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
                audio_stream_idx = i;
                break;
            }
        }
        //獲取解碼器
        AVCodecContext *codecCtx = pFormatCtx->streams[audio_stream_idx]->codec;
        AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codecCtx->codec_id);
        //打開解碼器
        if (avcodec_open2(codecCtx, codec, NULL) < 0) {
            LOGI("%s", "無法打開解碼器");
            return;
        }
        //壓縮數(shù)據(jù)
        AVPacket *packet = (AVPacket *) av_malloc(sizeof(AVPacket));
        //解壓縮數(shù)據(jù)
        AVFrame *frame = av_frame_alloc();
        //frame->16bit 44100 PCM 統(tǒng)一音頻采樣格式與采樣率
        SwrContext *swrContext = swr_alloc();
        //音頻格式  重采樣設(shè)置參數(shù)
        AVSampleFormat in_sample = codecCtx->sample_fmt;//原音頻的采樣位數(shù)
        //輸出采樣格式
        AVSampleFormat out_sample = AV_SAMPLE_FMT_S16;//16位
        int in_sample_rate = codecCtx->sample_rate;// 輸入采樣率
        int out_sample_rate = 44100;//輸出采樣
    
        //輸入聲道布局
        uint64_t in_ch_layout = codecCtx->channel_layout;
        //輸出聲道布局
        uint64_t out_ch_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;//2通道 立體聲
    
        /**
         * struct SwrContext *swr_alloc_set_opts(struct SwrContext *s,
          int64_t out_ch_layout, enum AVSampleFormat out_sample_fmt, int out_sample_rate,
          int64_t  in_ch_layout, enum AVSampleFormat  in_sample_fmt, int  in_sample_rate,
          int log_offset, void *log_ctx);
         */
        swr_alloc_set_opts(swrContext, out_ch_layout, out_sample, out_sample_rate, in_ch_layout, in_sample,
                           in_sample_rate, 0, NULL);
        swr_init(swrContext);
        int got_frame = 0;
        int ret;
        int out_channerl_nb = av_get_channel_layout_nb_channels(out_ch_layout);
        LOGE("聲道數(shù)量%d ", out_channerl_nb);
        int count = 0;
        //設(shè)置音頻緩沖區(qū)間 16bit   44100  PCM數(shù)據(jù)
        uint8_t *out_buffer = (uint8_t *) av_malloc(2 * 44100);
        FILE *fp_pcm = fopen(output, "wb");//輸出到文件
        while (av_read_frame(pFormatCtx, packet) >= 0) {
    
            ret = avcodec_decode_audio4(codecCtx, frame, &got_frame, packet);
            LOGE("正在解碼%d", count++);
            if (ret < 0) {
                LOGE("解碼完成");
            }
            //解碼一幀
            if (got_frame > 0) {
                /**
                 * int swr_convert(struct SwrContext *s, uint8_t **out, int out_count,
                                    const uint8_t **in , int in_count);
                 */
                swr_convert(swrContext, &out_buffer, 2 * 44100,
                            (const uint8_t **) frame->data, frame->nb_samples);
                /**
                 * int av_samples_get_buffer_size(int *linesize, int nb_channels, int nb_samples,
                                   enum AVSampleFormat sample_fmt, int align);
                 */
                int out_buffer_size = av_samples_get_buffer_size(NULL, out_channerl_nb, frame->nb_samples,
                                                                 out_sample, 1);
                fwrite(out_buffer, 1, out_buffer_size, fp_pcm);//輸出到文件
            }
        }
        fclose(fp_pcm);
        av_frame_free(&frame);
        av_free(out_buffer);
        swr_free(&swrContext);
        avcodec_close(codecCtx);
        avformat_close_input(&pFormatCtx);
    }