音頻變速 | libsonic 開源庫的介紹與實踐

在做音視頻編輯的時候,大家關注更多的是視頻開發,熱衷于 FFmpeg、OpenGL 這些技巧,實際上音頻開發也是很重要的,甚至可以說音頻開發比視頻開發更難一點。

對音頻的常見處理就是變速、變調、混音這些,一般都是用開源庫來搞定,常見的就是 libsonic 和 libsoundtouch 兩個,當然有實力的公司會自己研發音頻算法。

本篇文章會簡單介紹 libsonic 的使用。

libsonic 獲取

libsonic 是一個支持音頻倍速播放的開源庫,并且支持大于 2 倍速的播放,它的主頁地址如下:

https://android.googlesource.com/platform/external/sonic/+/refs/heads/master/doc/index.md

可以通過該鏈接下載 libsonic 庫:

git clone git://github.com/waywardgeek/sonic.git

這個倉庫里面內容還挺全的,包含了 Java 和 C 版本的實現和使用演示,很方便做移植。

image

如果你只需要用到變速和音量調整,那么使用 sonic_lite.h 和 sonic_lite.c 兩個文件就行了,這里面對功能做了裁剪。

libsonic 主頁上還提供了一個 Android NDK 版本的倉庫,通過該鏈接可下載:

git clone git://github.com/waywardgeek/sonic-ndk.git

不過這個版本有的太老舊了,還是 Android.mk 的接入方式,現在都換成 CMake 接入了。

有興趣的同學可以寫一個 sonic-ndk CMake 版本的封裝庫,說不定能在 Github 上刷一波 star 呢。

libsonic 使用

libsonic 的調用接口不多,具體使用完全可以參考給的代碼演示。

以下是一個音頻倍速的使用代碼:

/* Run sonic_lite. */
static void runSonic(char* inFileName, char* outFileName, float speed, float volume) {
  waveFile inFile, outFile = NULL;
  // 定義輸入和輸出的 buffer 
  short inBuffer[SONIC_INPUT_SAMPLES], outBuffer[SONIC_INPUT_SAMPLES];
  int samplesRead, samplesWritten, sampleRate, numChannels;
  // 打開輸入文件,并且獲取輸入文件的相關信息
  inFile = openInputWaveFile(inFileName, &sampleRate, &numChannels);
  if (numChannels != 1) {
    fprintf(stderr, "sonic_lite only processes mono wave files.  This file has %d channels.\n",
        numChannels);
    exit(1);
  }
  if (sampleRate != SONIC_SAMPLE_RATE) {
    fprintf(stderr,
        "sonic_lite only processes wave files with a sample rate of %d Hz.  This file uses %d\n",
        SONIC_SAMPLE_RATE, sampleRate);
    exit(1);
  }
  if (inFile == NULL) {
    fprintf(stderr, "Unable to read wave file %s\n", inFileName);
    exit(1);
  }
  // 打開輸出文件
  outFile = openOutputWaveFile(outFileName, sampleRate, 1);
  if (outFile == NULL) {
    closeWaveFile(inFile);
    fprintf(stderr, "Unable to open wave file %s for writing\n", outFileName);
    exit(1);
  }
  // 初始化 sonic 并且設置速度 speed 和音量 volume 
  sonicInit();
  sonicSetSpeed(speed);
  sonicSetVolume(volume);
  do {
   // 從輸入文件中讀取 sample
    samplesRead = readFromWaveFile(inFile, inBuffer, SONIC_INPUT_SAMPLES);
    if (samplesRead == 0) {
      sonicFlushStream();
    } else {
      // 將讀取的 sample 給到 sonic 中的 sonicStream
      // sonicStream 會根據 speed 和 volume 做相應處理
      sonicWriteShortToStream(inBuffer, samplesRead);
    }
    // 將 sonic 中 sonicStream 處理后的數據給到 outBuffer
    // 并將 outBuffer 寫入到輸出文件中
    do {
      samplesWritten = sonicReadShortFromStream(outBuffer, SONIC_INPUT_SAMPLES);
      if (samplesWritten > 0) {
        writeToWaveFile(outFile, outBuffer, samplesWritten);
      }
    } while (samplesWritten > 0);
  } while (samplesRead > 0);
  closeWaveFile(inFile);
  closeWaveFile(outFile);
}

這個代碼示例還是比較簡單易懂的。

首先是檢查輸入和輸出文件是不是有問題,這一點很基礎但也非常重要。

代碼中用到的示例文件是 wav 格式的,libsonic 倉庫中有對應的資源可以下載,不用自己滿世界找文件了。

wav 文件的讀取可以用倉庫中的 wave.c 和 wave.h 文件操作。

接下來就是從輸入文件中讀取 sample ,并交由 libsonic 處理,最后將處理好 sample 寫入到輸出文件中。

這有個概念就是:視頻的處理,我們都是說一幀一幀的,音頻就沒有幀的概念,一般都是說采樣點,比如要處理多少個采樣點之類的說法。

代碼示例中,readFromWaveFile 方法從文件中讀取 sample ,sonicWriteShortToStream 方法將 sample 交由 libsonic 處理。

libsonic 中有個 sonicStream 的結構,它用來存儲變換后的數據,這里面會根據設置的 speed 和 volume 做處理。

最后再通過 sonicReadShortFromStream 將數據從 libsonic 讀出,然后通過 writeToWaveFile 方法寫入到輸出文件中。

經過測試,以上方法確實可以實現音量調節和變速的效果,并且在變速的同時保持著原來的音調。

小結

以上就是關于 libsonic 的介紹與實踐,除了 wav 格式文件,pcm 格式數據也同樣可以做變速的。

關注公眾號 音視頻開發進階 ,在后續還會進行更新源碼分析等更多內容,敬請期待~~~

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