Android NDK开发(六)——使用开源LAME转码mp3

浏览数：49 / 时间：2015年06月11日

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在本专栏的前面几篇博客中讲述了一些Android NDK开发的基础，从环境搭建一直到利用JNI进行Java端和C端代码的互相调用，并且的讲解的Demo也是很简单易懂的，相信掌握前面博客的大部分内容，就可以着手在实际项目中利用JNI进行NDK开发了，那么既然基础过了，接下来我在这里尝试去使用真实项目中去。我们知道，C语言因为高效，而且又是最早期的高级编程之一，一直存活至今近40年了，所以很多用C开发出来高效类库是可以被复用的，这样不仅做到高效率，而且减少了项目开发周期。在这里我找到了一个关于音频文件转码的最常用的类库——LAME，这篇博客就是基于LAME开发一个wav音频文件转码成mp3音频文件的小项目。

一、LAME简介

LAME是目前最好的MP3编码引擎。LAME编码出来的MP3音色纯厚、空间宽广、低音清晰、细节表现良好，它独创的心理音响模型技术保证了CD音频还原的真实性，配合VBR和ABR参数，音质几乎可以媲美CD音频，但文件体积却非常小。对于一个免费引擎，LAME的优势不言而喻。关于LAME的介绍可以在百度百科，维基百科中找到，我在这里不再赘述了，但是要知道LAME可以帮助我们将wav无损音频文件转码成mp3这种体积相对较小的音频格式文件。

注：关于wav和mp3是一系列的音频编解码算法，具体我也不是特别清楚它的厉害之处和实现原理，想要深入了解音频编码还需要找一些相关的资料文档来读，但是不清楚这些也不妨碍我们开发这样的一个项目。

LAME的源码是托管到sourceforge.net上的，我们开发一个基于LAME的项目，就不得不下载其源码用于编译。

LAME主页：http://lame.sourceforge.net/

LAME下载：http://sourceforge.net/projects/lame/files/lame/3.99/

目前LAME的最新版本是3.99.5，不能连上SourceForge主页的朋友可以点击csdn下载，我已经上传，地址是：http://download.csdn.net/detail/lee_tianya/8332357

二、编写本地方法

开发这个转码项目的时候，做一下简单的处理，编写两个简单的Native方法，一个是convertmp3(String wav,String mp3)，这个方法是主要的Native方法，目的是将从Java层获取到的两个音频文件的路径已字符串形式传递给C端，C端拿到这两个路径，就可以进行读写和编解码操作了，另外一个Native方法是getLameVersion()，该方法是获取LAME的版本号的，返回值为字符串，用处是校验在本地是否成功编译.so文件。源码如下

/**
	 * wav转换成mp3的本地方法
	 * 
	 * @param wav
	 * @param mp3
	 */
	public native void convertmp3(String wav, String mp3);

	/**
	 * 获取LAME的版本信息
	 * 
	 * @return
	 */
	public native String getLameVersion();

三、编译头文件

通过前面几篇博客学习，我们知道在Java层中定义完我们需要的Native方法后，需要使用JDK提供的javah命令编译C文件中需要的方法签名，具体做法是1，如果你使用的是jdk1.6及以下版本，将目录切换到工程目录下的classes目录；2，如果你使用的jdk1.7版本，请将目录切换到工程目录下的src目录，执行如下的javah命令：、

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好！看到没有报错的话，就说明我们的方法签名文件以及生成了，在src目录下找到这个方法签名的文件，在工程目录下新建一个jni的目录，将方法签名文件拷贝进jni目录之中，我们先打开这个文件看看内容好了。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_lame_MainActivity */

#ifndef _Included_com_example_lame_MainActivity
#define _Included_com_example_lame_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_lame_MainActivity
 * Method:    convertmp3
 * Signature: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_lame_MainActivity_convertmp3
  (JNIEnv *, jobject, jstring, jstring);

/*
 * Class:     com_example_lame_MainActivity
 * Method:    getLameVersion
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_lame_MainActivity_getLameVersion
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

四、将LAME的源码导入jni目录

项目进行到这里就要显得特别重要也特别小心了，因为此时需要引用开源库LAME到本项目中并且还要重新编译成适用于本平台的库。

1，将下载来的LAME源码解压到本地，打开解压后的目录，找到libmp3lame目录，将该目录下的所有的文件都拷贝到jni目录下。

2，剔除不必要的文件目录。例如i386这个目录要删除，还要删除几个非.h，.c作为扩展名的文件，已经Linux下的批处理文件，因为这些文件都是Android平台下非必要的。

3，引入lame.h头文件。在LAME解压目录下找到include目录，将其下的lame.h头文件拷贝到jni目录下，如果这个目录没有被引入，会报如下的错误

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4，修改util.h的源码。在JNI目录下找到util.h文件，在574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。如果不修改，则编译源码的时候会报如下错误

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五、编写本地C语言代码，实现音频文件的转码

关于怎么编写这段C语言代码，确实是有些难度，需要一定的C语言知识，而且还要保证能够看懂lame.h文件中提供的API和注释，在这里我就不在说明了，因为这个事情说起来那就复杂多了，单单就一篇博客是将不完整的，下面贴出C语言代码，代码中提供了较为详尽的注释，带着注释去看代码，便于理解的！

#include<stdio.h>
#include<jni.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#include<lame.h>
#include"com_example_lame_MainActivity.h"
#include<android/log.h>
#define LOG_TAG "System.out.c"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

/**
 * 返回值 char* 这个代表char数组的首地址
 *  Jstring2CStr 把java中的jstring的类型转化成一个c语言中的char 字符串
 */
char* Jstring2CStr(JNIEnv* env, jstring jstr) {
	char* rtn = NULL;
	jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String"); //String
	jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env, "GB2312"); // 得到一个java字符串 "GB2312"
	jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes",
			"(Ljava/lang/String;)[B"); //[ String.getBytes("gb2312");
	jbyteArray barr = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, jstr, mid,
			strencode); // String .getByte("GB2312");
	jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr); // byte数组的长度
	jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);
	if (alen > 0) {
		rtn = (char*) malloc(alen + 1); //"\0"
		memcpy(rtn, ba, alen);
		rtn[alen] = 0;
	}
	(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0); //
	return rtn;
}

int flag = 0;
/**
 * wav转换mp3
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_lame_MainActivity_convertmp3
(JNIEnv * env, jobject obj, jstring jwav, jstring jmp3) {
	char* cwav =Jstring2CStr(env,jwav) ;
	char* cmp3=Jstring2CStr(env,jmp3);
	LOGI("wav = %s", cwav);
	LOGI("mp3 = %s", cmp3);

	//1.打开 wav,MP3文件
	FILE* fwav = fopen(cwav,"rb");
	FILE* fmp3 = fopen(cmp3,"wb");

	short int wav_buffer[8192*2];
	unsigned char mp3_buffer[8192];

	//1.初始化lame的编码器
	lame_t lame =  lame_init();
	//2. 设置lame mp3编码的采样率
	lame_set_in_samplerate(lame , 44100);
	lame_set_num_channels(lame,2);
	// 3. 设置MP3的编码方式
	lame_set_VBR(lame, vbr_default);
	lame_init_params(lame);
	LOGI("lame init finish");
	int read ; int write; //代表读了多少个次 和写了多少次
	int total=0; // 当前读的wav文件的byte数目
	do{
		if(flag==404){
			return;
		}
		read = fread(wav_buffer,sizeof(short int)*2, 8192,fwav);
		total +=  read* sizeof(short int)*2;
		LOGI("converting ....%d", total);
		publishJavaProgress(env,obj,total);
		// 调用java代码 完成进度条的更新
		if(read!=0){
			write = lame_encode_buffer_interleaved(lame,wav_buffer,read,mp3_buffer,8192);
			//把转化后的mp3数据写到文件里
			fwrite(mp3_buffer,sizeof(unsigned char),write,fmp3);
		}
		if(read==0){
			lame_encode_flush(lame,mp3_buffer,8192);
		}
	}while(read!=0);
	LOGI("convert  finish");

	lame_close(lame);
	fclose(fwav);
	fclose(fmp3);
}
/**
 * 调用java代码 更新程序的进度条
 */
void publishJavaProgress(JNIEnv * env, jobject obj, jint progress) {
	// 1.找到java的MainActivity的class
	jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/lame/MainActivity");
	if (clazz == 0) {
		LOGI("can't find clazz");
	}
	LOGI(" find clazz");

	//2 找到class 里面的方法定义
	jmethodID methodid = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "setConvertProgress","(I)V");
	if (methodid == 0) {
		LOGI("can't find methodid");
	}
	LOGI(" find methodid");

	//3 .调用方法
	(*env)->CallVoidMethod(env, obj, methodid, progress);
}

/**
 * 获取LAME的版本号
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_lame_MainActivity_getLameVersion(
	JNIEnv * env, jobject obj) {
	return (*env)->NewStringUTF(env, get_lame_version());
}

上面新建了一个convert.c的C源文件，源码中首先引用一些相关的类库来使用，例如<stdio.h><jni.h><malloc.h><string.h>这几个是C的标准类库，代码中有需要就引入。接下来，我们还需要引用上述第三主题中编译好的方法签名文件com_example_lame_MainActivity.h，这个文件定义了Native方法的签名，方便编译器能够找到相对应的Native方法，还有一个非常重要的头文件lame.h，这个项目中用的就是LAME，所以这个lame.h的头文件是必须引用上的，最后就是log.h的引入和定义了，都是固定的内容，看源码就好了。

六、编写配置文件和交叉编译

完成上述步骤以及源码的编写之后，剩下的就是配置文件了。首先看看Android.mk文件，这个就麻烦了，因为上面我们将LAME整个源码文件全部拷贝到jni目录下了，这些文件都是要重新编译的，所以我们需要在Android.mk文件的LOCAL_SRC_FILES这个字段上，将所以的源码文件都要配置上去，不仅包括我们自定义的c文件，更有LAME中的c源码文件，由于LAME包含的文件太多了，所以在编写个LOCAL_SRC_FILES时要格外小心，写错一个就有可能编码不通过。下面是我的配置方案：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := convert

LOCAL_SRC_FILES := convert.c bitstream.c fft.c id3tag.c mpglib_interface.c presets.c  quantize.c   reservoir.c tables.c  util.c  VbrTag.c encoder.c  gain_analysis.c lame.c  newmdct.c   psymodel.c quantize_pvt.c set_get.c  takehiro.c vbrquantize.c version.c
	
LOCAL_LDLIBS += -llog

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Application.mk

APP_PLATFORM := android-8

cygwin下交叉编译：

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好！看到上图底部的提示，说明我们的.so是编译好了，由于文件较多，编译是需要花费一点时间的，而且上面报错了很多的warnning警告提示，但是不要紧，可以忽略，只要不是报错，那这个工程依然可以运行。

七、在Java层编写调用C端的代码

在编写Java写调用代码之前，我们考虑到因为编解码是个非常耗时的操作，所以这个操作是不能够放在主线程中执行的，必须得开启新的线程，又是因为这是一个耗时操作，所以为了良好的用户体验，我们需要在转码的过程中添加一个进度条对话框，提示一个转码的过程，关于这个进度条的进度问题也是交给C语言实现的，我们在Java中只需要定义一个这样的设置进度的方法，在C语言中回调这个java方法，将进度数据传递给Java中的进度条对话框即可。

public class MainActivity extends Activity {

	static {
		System.loadLibrary("convert");
	}
	private EditText et_wav;
	private EditText et_mp3;
	private ProgressDialog pd;

	/**
	 * wav转换成mp3的本地方法
	 * 
	 * @param wav
	 * @param mp3
	 */
	public native void convertmp3(String wav, String mp3);

	/**
	 * 获取LAME的版本信息
	 * 
	 * @return
	 */
	public native String getLameVersion();

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		et_wav = (EditText) this.findViewById(R.id.et_wav);
		et_mp3 = (EditText) this.findViewById(R.id.et_mp3);
		pd = new ProgressDialog(this);
	}

	/**
	 * wav转换mp3
	 */
	public void convert(View view) {
		final String mp3Path = et_mp3.getText().toString().trim();
		final String wavPath = et_wav.getText().toString().trim();
		File file = new File(wavPath);
		int size = (int) file.length();
		System.out.println("文件大小 " + size);
		if ("".equals(mp3Path) || "".equals(wavPath)) {
			Toast.makeText(MainActivity.this, "路径不能为空", 1).show();
			return;
		}
		pd.setMessage("转换中....");
		pd.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
		pd.setMax(size); // 设置进度条的最大值
		pd.setCancelable(false);
		pd.show();
		// 转码是个耗时的操作，所以这里需要开启新线程去执行
		new Thread() {

			@Override
			public void run() {
				convertmp3(wavPath, mp3Path);
				pd.dismiss();
			}

		}.start();
	}

	/**
	 * 设置进度条的进度，提供给C语言调用
	 * 
	 * @param progress
	 */
	public void setConvertProgress(int progress) {
		pd.setProgress(progress);
	}

	/**
	 * 获取LAME的版本号
	 */
	public void getVersion(View view) {
		Toast.makeText(MainActivity.this, getLameVersion(), 0).show();
	}

}

注意需要添加权限两条：

<uses-permission android:name="android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS"/>
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>