音频编码之opus(一)

谁践踏了优雅 2022-07-15 08:24 543阅读 0赞

最近项目中用到了语音编码opus，在网上搜了一下，资料非常少，而且没有一个完整的教程，现在简单记录下来opus的使用方法。

首先介绍一下opus

**Opus**

Opus编码器 是一个有损声音编码的格式，由互联网工程任务组（IETF）进来开发，适用于网络上的实时声音传输，标准格式为[RFC][] 6716。Opus 格式是一个开放格式，使用上没有任何专利或限制。

**特性**

Opus的前身是celt编码器。在当今的有损音频格式争夺上，拥有众多不同编码器的AAC格式打败了同样颇有潜力的Musepack、Vorbis等格式，而在Opus格式诞生后，情况似乎不同了。通过诸多的对比测试，低码率下Opsu完胜曾经优势明显的HE AAC，中码率就已经可以媲敌码率高出30%左右的AAC格式，而高码率下更接近原始音频。

以上来自百度百科（PS：百度百科对opus的介绍都很少）

简单来说，opus是一个高保真的适合在网络中传输的开源的语音编码格式，相对于其他编码格式来讲，保真性更好，但体积会稍微大一些。官网地址：[http://www.opus-codec.org/][http_www.opus-codec.org]

怎么用呢？

首先你可以使用编译好的so库直接使用，或者也可以使用源码自己根据需求生成so库来使用，当然，你也可以直接将源码使用到自己工程各中，这就是开源的好处。好了下面介绍如何编译。

我是通过Eclipse来编译的，首先在opus官网下载源代码，解压。

编码工作需要ndk编程所以需要一些NDK编程的知识。

在工程中创建OpusTool类，该类用于调用native层的方法。

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

[![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  **package** com.ione.opustool; 
2.  
3.  **public****class** OpusTool \{ 
4.  
5.  **public****native** String nativeGetString(); 
6.  
7.  **public****native****int** encode\_wav\_file(String in\_path, String out\_path); 
8.  
9.  **public****native****int** decode\_opus\_file(String in\_path, String out\_path); 
10. \}

其中nativeGetString()方法是用来测试jni调用是否成功的测试方法，encode\_wav\_file(String in\_path, String out\_path);和 decode\_opus\_file(String in\_path, String out\_path);分别是用来编解码。以上三个方法均需声明为native，用来调用jni的c函数。然后在项目根目录下打开命令行，使用javah命令生成.h文件，即：

javah -classpath .\\bin\\classes -d jni com.ione.opustool.OpusTool

其中.\\bin\\classes为指定OpusTool.class的路径，-d jni为在当前目录下生成jni文件夹，用来存放native层代码。回车之后便在工程的根目录下生成了jni文件夹以及com\_ione\_opustool\_OpusTool.h文件。如：

![SouthEast][]

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

[![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  /\* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated \*/
2.  \#include <jni.h>
3.  /\* Header for class com\_ione\_opustool\_OpusTool \*/
4.  
5.  \#ifndef \_Included\_com\_ione\_opustool\_OpusTool
6.  \#define \_Included\_com\_ione\_opustool\_OpusTool
7.  \#ifdef \_\_cplusplus
8.  **extern**"C" \{ 
9.  \#endif
10. /\*
11.  \* Class: com\_ione\_opustool\_OpusTool
12.  \* Method: nativeGetString
13.  \* Signature: ()Ljava/lang/String;
14.  \*/
15. JNIEXPORT jstring JNICALL Java\_com\_ione\_opustool\_OpusTool\_nativeGetString 
16.  (JNIEnv \*, jobject); 
17. 
18. /\*
19.  \* Class: com\_ione\_opustool\_OpusTool
20.  \* Method: encode\_wav\_file
21.  \* Signature: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
22.  \*/
23. JNIEXPORT jint JNICALL Java\_com\_ione\_opustool\_OpusTool\_encode\_1wav\_1file 
24.  (JNIEnv \*, jobject, jstring, jstring); 
25. 
26. /\*
27.  \* Class: com\_ione\_opustool\_OpusTool
28.  \* Method: decode\_opus\_file
29.  \* Signature: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
30.  \*/
31. JNIEXPORT jint JNICALL Java\_com\_ione\_opustool\_OpusTool\_decode\_1opus\_1file 
32.  (JNIEnv \*, jobject, jstring, jstring); 
33. 
34. \#ifdef \_\_cplusplus
35. \} 
36. \#endif
37. \#endif

接下来复制一份 com\_ione\_opustool\_OpusTool.h文件到jni目录，修改名称为com\_ione\_opustool\_OpusTool.c修改内容为：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

[![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  \#include <com\_ione\_opustool\_OpusTool.h>
2.  
3.  JNIEXPORT jstring JNICALL Java\_com\_ione\_opustool\_OpusTool\_nativeGetString 
4.   JNIEnv \* env, jobject obj) \{ 
5.  **return** (\*env)->NewStringUTF(env, "Hello Opus"); 
6.  \} 
7.  
8.  JNIEXPORT jint JNICALL Java\_com\_ione\_opustool\_OpusTool\_encode\_1wav\_1file( 
9.   JNIEnv \*env, jobject obj, jstring wav\_path, jstring opus\_path) \{ 
10. **return** 0; 
11. \} 
12. 
13. JNIEXPORT jint JNICALL Java\_com\_ione\_opustool\_OpusTool\_decode\_1opus\_1file( 
14.  JNIEnv \*env, jobject obj, jstring wav\_path, jstring opus\_path) \{ 
15. **return** 0; 
16. \}

然后创建并配置makefile和android.mk文件，后面会给出。记得配置NDK\_Builder。  
此时可以调用 OpusTool类的nativeGetString()方法查看返回数据是否正常，若为Hello Opus 则jni调用成功。可以继续下面的工作。

在jni目录下创建libopus文件夹，将Opus源码粘贴到该文件夹下，即celt、include、silk、src文件夹以及config文件，当然不是所有的文件都用的上，可以根据自记得需求进行拷贝。配置好makefile等配置文件后即可编译工程，如果编译顺利，则说明配置文件没有问题，继续操作。在src文件加下创建opus\_tool.c文件用来进行音频文件的编解码的c实现。

opus\_tool.c

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

[![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  /\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*
2.   \# -\*- coding:utf-8 -\*-
3.   \# author: ione
4.   \# create date: 2014-11-27
5.   \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/
6.  \#include "android\_log.h"
7.  \#include "opus.h"
8.  \#include "opus\_types.h"
9.  \#include "opus\_multistream.h"
10. 
11. \#define SAMPLE\_RATE 16000
12. \#define CHANNEL\_NUM 1
13. \#define BIT\_RATE 16000
14. \#define BIT\_PER\_SAMPLE 16
15. \#define WB\_FRAME\_SIZE 320
16. \#define DATA\_SIZE 1024 \* 1024 \* 4
17. 
18. **int** encode(**char**\* in, **int** len, unsigned **char**\* opus, **int**\* opus\_len) \{ 
19. **int** err = 0; 
20.  opus\_int32 skip = 0; 
21. 
22.  OpusEncoder \*enc = opus\_encoder\_create(SAMPLE\_RATE, CHANNEL\_NUM, 
23.  OPUS\_APPLICATION\_VOIP, &err); 
24. **if** (err != OPUS\_OK) \{ 
25.  fprintf(stderr, "cannnot create opus encoder: %s\\n", 
26.  opus\_strerror(err)); 
27.  enc = NULL; 
28. **return** \-1; 
29.  \} 
30. 
31.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_BANDWIDTH(OPUS\_BANDWIDTH\_WIDEBAND)); 
32.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_BITRATE(BIT\_RATE)); 
33.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_VBR(1)); 
34.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_COMPLEXITY(10)); 
35.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_INBAND\_FEC(0)); 
36.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_FORCE\_CHANNELS(OPUS\_AUTO)); 
37.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_DTX(0)); 
38.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_PACKET\_LOSS\_PERC(0)); 
39.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_GET\_LOOKAHEAD(&skip)); 
40.  opus\_encoder\_ctl(enc, OPUS\_SET\_LSB\_DEPTH(16)); 
41. 
42. **short** frame\_size = WB\_FRAME\_SIZE; 
43. **int** frame\_bytes = (frame\_size << 1); 
44. 
45.  opus\_int16 \*frame = (opus\_int16 \*) in; 
46.  unsigned **char** \*cbits = opus; 
47. 
48. **while** (len > frame\_bytes) \{ 
49. **int** nbytes = opus\_encode(enc, frame, frame\_size, cbits + **sizeof**(**char**), 
50.  640 - **sizeof**(**short**)); 
51. **if** (nbytes > frame\_size \* 2 || nbytes < 0) \{ 
52. **return** \-1; 
53.  \} 
54.  cbits\[0\] = nbytes; 
55.  frame += WB\_FRAME\_SIZE; 
56.  cbits += nbytes + **sizeof**(**char**); 
57.  len -= frame\_bytes; 
58.  \*opus\_len += nbytes + **sizeof**(**char**); 
59.  \} 
60.  opus\_encoder\_destroy(enc); 
61. **return** 0; 
62. \} 
63. 
64. **int** decode(unsigned **char**\* in, **int** len, **short**\* out, **int**\* out\_len) \{ 
65. **int** err = 0; 
66.  opus\_int32 skip = 0; 
67.  \*out\_len = 0; 
68. 
69.  OpusDecoder \*dec = opus\_decoder\_create(SAMPLE\_RATE, 1, &err); 
70. **if** (err != OPUS\_OK) \{ 
71.  fprintf(stderr, "cannnot decode opus: %s\\n", opus\_strerror(err)); 
72.  dec = NULL; 
73. **return** \-1; 
74.  \} 
75. 
76. **short** frame\_size = WB\_FRAME\_SIZE; 
77. 
78.  opus\_int16 \*frame = (opus\_int16 \*) in; 
79. 
80. **while** (len > 0) \{ 
81. **int** nbytes = in\[0\]; 
82. **if** (nbytes <= 0) \{ 
83. **return** \-1; 
84.  \} 
85. **int** decode\_len = opus\_decode(dec, in + **sizeof**(**char**), nbytes, out, 
86.  frame\_size, 0); 
87. **if** (decode\_len != frame\_size) \{ 
88. **return** \-1; 
89.  \} 
90. 
91.  in += **sizeof**(**char**) + nbytes; 
92.  out += frame\_size; 
93.  len -= nbytes - **sizeof**(**char**); 
94.  \*out\_len += frame\_size; 
95.  \} 
96.  opus\_decoder\_destroy(dec); 
97. **return** 0; 
98. \} 
99. 
100. **int** encode\_wav\_file(**char** \*in\_file\_path, **char** \*out\_file\_path) \{ 
101. **FILE** \*fin = fopen(in\_file\_path, "rb"); 
102. 
103. **if** (fin == NULL || fin == 0) \{ 
104. **return** \-1; 
105.  \} 
106. **char** \*in = (**char**\*) malloc(DATA\_SIZE); 
107.  memset(in, 0, DATA\_SIZE); 
108. **int** len = fread(in, 1, DATA\_SIZE, fin); 
109. **if** (len == 0) \{ 
110. **return** \-1; 
111.  \} 
112. **FILE** \*fout = fopen(out\_file\_path, "wb"); 
113. 
114. **if** (fout == NULL || fout == 0) \{ 
115. **return** \-1; 
116.  \} 
117. 
118.  unsigned **char** \*out = (unsigned **char**\*) malloc(DATA\_SIZE); 
119.  memset(out, 0, DATA\_SIZE); 
120. **int** out\_len = 0; 
121.  encode(in, len, out, &out\_len); 
122. **if** (len < 0) \{ 
123. **return** \-1; 
124.  \} 
125.  fwrite(out, 1, out\_len \* **sizeof**(unsigned **char**), fout); 
126. 
127.  free(in); 
128.  free(out); 
129.  fclose(fin); 
130.  fclose(fout); 
131. **return** len; 
132. \} 
133. 
134. **int** make\_wav\_header(**FILE** \*out, **int** len) \{ 
135. **int** size = 0; 
136. **int** \*sz = &size; 
137. **int** number; 
138. **int** \* nm = &number; 
139. 
140. // RIFF 4 bytes
141.  fseek(out, 0, SEEK\_SET); 
142.  fputs("RIFF", out); 
143. 
144. // len 4 bytes
145.  len = (len + 44 - 8); 
146.  fwrite(&len, 2, 1, out); 
147.  number = 0; 
148.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
149. 
150. // WAVE 4 bytes + "fmt " 4 bytes
151.  fputs("WAVEfmt ", out); 
152. 
153. // size1 4 bytes
154.  number = 16; 
155.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
156.  number = 0; 
157.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
158. 
159. // format tag 2 bytes
160.  number = 1; 
161.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
162. 
163. // channel 2 bytes
164.  number = CHANNEL\_NUM; 
165.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
166. 
167. // sample rate 4 bytes
168.  number = SAMPLE\_RATE; 
169.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
170.  number = 0; 
171.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
172. 
173. //byte per seconds 4 bytes
174.  number = 22664; 
175.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
176.  number = 0; 
177.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
178. 
179. // block align 2 bytes
180.  number = CHANNEL\_NUM \* BIT\_PER\_SAMPLE / 8; 
181.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
182. 
183. // bitPerSample 2 bytes
184.  number = 16; 
185.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
186. 
187. // "data" 4 bytes
188.  fputs("data", out); 
189. 
190. // size2 4 bytes
191.  size = (size - 36); 
192.  fwrite(sz, 2, 1, out); 
193.  number = 0; 
194.  fwrite(nm, 2, 1, out); 
195. 
196. **return** 0; 
197. \} 
198. 
199. **int** decode\_opus\_file(**char** \*in\_file\_path, **char** \*out\_file\_path) \{ 
200.  printf("%s\\n", in\_file\_path); 
201. **FILE** \*fin = fopen(in\_file\_path, "rb"); 
202. **if** (fin == NULL || fin == 0) \{ 
203. **return** \-1; 
204.  \} 
205.  unsigned **char** \*in = (unsigned **char** \*) malloc(DATA\_SIZE); 
206.  memset(in, 0, DATA\_SIZE); 
207. **int** len = fread(in, 1, DATA\_SIZE, fin); 
208. 
209. **FILE** \*fout = fopen(out\_file\_path, "wb"); 
210. **if** (fout == NULL || fout == 0) \{ 
211. **return** \-1; 
212.  \} 
213. **short** \*out = (**short** \*) malloc(DATA\_SIZE); 
214.  memset(out, 0, DATA\_SIZE); 
215. 
216. **int** out\_len = 0; 
217.  out += 44; 
218.  decode(in, len, (**short** \*) out, &out\_len); 
219. **if** (len < 0) \{ 
220. **return** \-1; 
221.  \} 
222.  fwrite(out, 1, out\_len \* **sizeof**(**short**), fout); 
223. **int** err = make\_wav\_header(fout, out\_len); 
224. 
225.  free(in); 
226.  free(out); 
227.  fclose(fin); 
228.  fclose(fout); 
229. **return** out\_len; 
230. \}

配置makefile文件添加opus\_tool.c文件，然后编译，即可在libs目录下生成.so文件

![SouthEast 1][]  
至此，native层操作已经完成，so库也已经通过编译得到。

下一篇将会介绍如何使用该so库。

[RFC]: http://baike.baidu.com/view/6108.htm
[http_www.opus-codec.org]: http://www.opus-codec.org/
[view plain]: http://blog.csdn.net/yangysng07/article/details/41558961#
[CODE]: https://code.csdn.net/assets/CODE_ico.png
[CODE_CODE]: https://code.csdn.net/snippets/535533
[ico_fork.svg]: https://code.csdn.net/assets/ico_fork.svg
[ico_fork.svg 1]: https://code.csdn.net/snippets/535533/fork
[SouthEast]: /images/20220715/6a3ded029575419ba412e05c82120ee1.png
[SouthEast 1]: /images/20220715/6977fc95b9fc44a3b95f028378224628.png