ffmepg音频重采样
来源:互联网 发布:网络hk什么意思 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 14:11
1.概述
在进行音频播放时,有时视频流不能满足播放要求,需要对声音的相关属性如:通道数,采样率,样本存储方式进行变更播放,也就是音频重采样。ffmpeg提供了SwrContext进行转换。
typedef struct SwrContext SwrContext;
2.基本概念
2.1通道数
声音在录制时在不同空间位置用不同录音设备采样的声音信号,声音在播放时采用相应个数的扬声器播放。采用多通道的方式是为了丰富声音的现场感。常用的立体声有2个通道,环绕立体声3个通道。数字音频就是有一连串的样本流组成,立体声每次采用要采两次。有点类似视频中的YUV各个分量。
2.2采样率
把模拟信号转换成数字信号在计算机中处理,需要按照一定的采样率采样,样本值就是声音波形中的一个值。音频在播放时按照采样率进行,采样率越高声音的连续性就越好,由于人的听觉器官分辨能力的局限,往往这些数值达到某种程度就可以满足人对“连续”性的需求了。例如22050和44100的采样率就是电台和CD 常用的采样率。类似视频中的帧率。
2.3比特率(bps或kbps)
单位时间所需的空间存储。比特率反应的是视频或者音频一个样本所有的信息量,越大含有的信息量就大。视频中,图像分辨率越大,一帧就越大,实时解码就容易饥渴,传输带宽需要越大,存储空间就越大。音频中描述一个样本就越准确。
2.4帧
视频中帧就是一个图片采样。音频中一帧一般包含多个样本,如AAC格式会包含1024个样本。
2.5样本格式
音频中一个样本存储方式。列举ffmpeg中的样本格式
enum AVSampleFormat { AV_SAMPLE_FMT_NONE = -1, AV_SAMPLE_FMT_U8, ///< unsigned 8 bits AV_SAMPLE_FMT_S16, ///< signed 16 bits AV_SAMPLE_FMT_S32, ///< signed 32 bits AV_SAMPLE_FMT_FLT, ///< float AV_SAMPLE_FMT_DBL, ///< double AV_SAMPLE_FMT_U8P, ///< unsigned 8 bits, planar AV_SAMPLE_FMT_S16P, ///< signed 16 bits, planar AV_SAMPLE_FMT_S32P, ///< signed 32 bits, planar AV_SAMPLE_FMT_FLTP, ///< float, planar AV_SAMPLE_FMT_DBLP, ///< double, planar AV_SAMPLE_FMT_NB ///< Number of sample formats. DO NOT USE if linking dynamically};
讲一下AV_SAMPLE_FMT_S16和AV_SAMPLE_FMT_S16P格式,AV_SAMPLE_FMT_S16保存一个样本采用有符号16bit交叉存储的方式,AV_SAMPLE_FMT_S16P保存一个样本采用有符号16bit平面存储的方式。举例有两个通道,通道1数据流 c1 c1 c1c1... , 通道2数据流 c2 c2 c2 c2...
平面存储方式:c1 c1 c1c1... c2 c2 c2 c2...
交叉存储方式:c1, c2,c1, c2, c1, c2, ...
AVFrame中平面方式planar每个通道数据存储在data[0], data[1]中,长度为linesize[0],linesize[1],交叉方式则所有的数据都存储在data[0],长度为linesize[0]。
3.ffmepg实例
例程是ffmpeg2.4源代码目录下的doc/examples/resampling_audio.c文件,为便于学习做部分修改。
3.1 根据样本格式返回样本格式字符串
static int get_format_from_sample_fmt(const char **fmt,enum AVSampleFormat sample_fmt){int i;struct sample_fmt_entry {enum AVSampleFormat sample_fmt; const char *fmt_be, *fmt_le;} sample_fmt_entries[] = {{ AV_SAMPLE_FMT_U8, "u8", "u8" },{ AV_SAMPLE_FMT_S16, "s16be", "s16le" },{ AV_SAMPLE_FMT_S32, "s32be", "s32le" },{ AV_SAMPLE_FMT_FLT, "f32be", "f32le" },{ AV_SAMPLE_FMT_DBL, "f64be", "f64le" },};*fmt = NULL;for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(sample_fmt_entries); i++) {struct sample_fmt_entry *entry = &sample_fmt_entries[i];if (sample_fmt == entry->sample_fmt) {*fmt = AV_NE(entry->fmt_be, entry->fmt_le);return 0;}}fprintf(stderr,"Sample format %s not supported as output format\n",av_get_sample_fmt_name(sample_fmt));return AVERROR(EINVAL);}
3.2获取声音
/*** Fill dst buffer with nb_samples, generated starting from t.*相当于是声源 产生一个正弦波形的声波* dst 保存声音数据返回个调用者 nb_samples 采用的样本数 nb_channels 声音通道数,表明单次采样的样本数 t采用开始时间*正弦波形就是一个生源,实际中复杂的声音都是通过波形叠加成的。*以 sample_rate采样率,从时间t开始采样,采样通道为2,每个通道的数据相同,从频率为440HZ的波形上采样,形成声源*/static void fill_samples(double *dst, int nb_samples, int nb_channels, int sample_rate, double *t){int i, j;//采样时间间隔 tincrdouble tincr = 1.0 / sample_rate, *dstp = dst;//正弦波y=Asin(ωx+φ)+h 最小正周期T=2π/|ω| 所以440HZ是正弦波的频率const double c = 2 * M_PI * 440.0;/* generate sin tone with 440Hz frequency and duplicated channels *///填充每个通道数据 采用交叉存储for (i = 0; i < nb_samples; i++) {*dstp = sin(c * *t);for (j = 1; j < nb_channels; j++){dstp[j] = dstp[0];}dstp += nb_channels;*t += tincr;}}
3.2主函数
int main(int argc, char **argv){// AV_CH_LAYOUT_STEREO 声音布局立体声 AV_CH_LAYOUT_SURROUND 声音布局环绕立体声int64_t src_ch_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO, dst_ch_layout = AV_CH_LAYOUT_SURROUND;//声音采样率int src_rate = 48000, dst_rate = 44100;uint8_t **src_data = NULL, **dst_data = NULL;int src_nb_channels = 0, dst_nb_channels = 0;int src_linesize, dst_linesize;//每次采用样本数int src_nb_samples = 1024, dst_nb_samples, max_dst_nb_samples;//样本存储格式enum AVSampleFormat src_sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_DBL, dst_sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;const char *dst_filename = NULL;FILE *dst_file;int dst_bufsize;const char *fmt;//重采样上下文struct SwrContext *swr_ctx;double t;int ret;if (argc != 2) {fprintf(stderr, "Usage: %s output_file\n""API example program to show how to resample an audio stream with libswresample.\n""This program generates a series of audio frames, resamples them to a specified ""output format and rate and saves them to an output file named output_file.\n",argv[0]);exit(1);}dst_filename = argv[1];dst_file = fopen(dst_filename, "wb");if (!dst_file) {fprintf(stderr, "Could not open destination file %s\n", dst_filename);exit(1);}/* create resampler context *///初始化常采样上下文swr_ctx = swr_alloc();if (!swr_ctx) {fprintf(stderr, "Could not allocate resampler context\n");ret = AVERROR(ENOMEM);goto end;}/* set options *///设置源通道布局av_opt_set_int(swr_ctx, "in_channel_layout", src_ch_layout, 0);//设置源通道采样率av_opt_set_int(swr_ctx, "in_sample_rate", src_rate, 0);//设置源通道样本格式av_opt_set_sample_fmt(swr_ctx, "in_sample_fmt", src_sample_fmt, 0);//目标通道布局av_opt_set_int(swr_ctx, "out_channel_layout", dst_ch_layout, 0);//目标采用率av_opt_set_int(swr_ctx, "out_sample_rate", dst_rate, 0);//目标样本格式av_opt_set_sample_fmt(swr_ctx, "out_sample_fmt", dst_sample_fmt, 0);/* initialize the resampling context */if ((ret = swr_init(swr_ctx)) < 0) {fprintf(stderr, "Failed to initialize the resampling context\n");goto end;}/* allocate source and destination samples buffers *///获取源通道数src_nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(src_ch_layout);//分配源声音所需要空间 src_linesize= src_nb_channels× src_nb_samples×sizeof(double)ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&src_data, &src_linesize, src_nb_channels,src_nb_samples, src_sample_fmt, 0);if (ret < 0) {fprintf(stderr, "Could not allocate source samples\n");goto end;}/* compute the number of converted samples: buffering is avoided* ensuring that the output buffer will contain at least all the* converted input samples *///计算目标样本数 转换前后的样本数不一样 抓住一点 采样时间相等//src_nb_samples/src_rate=dst_nb_samples/dst_ratemax_dst_nb_samples = dst_nb_samples = av_rescale_rnd(src_nb_samples, dst_rate, src_rate, AV_ROUND_UP);/* buffer is going to be directly written to a rawaudio file, no alignment */dst_nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(dst_ch_layout);ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&dst_data, &dst_linesize, dst_nb_channels,dst_nb_samples, dst_sample_fmt, 0);if (ret < 0) {fprintf(stderr, "Could not allocate destination samples\n");goto end;}t = 0;do {/* generate synthetic audio */fill_samples((double *)src_data[0], src_nb_samples, src_nb_channels, src_rate, &t);/* compute destination number of samples *///swr_get_delay(swr_ctx, src_rate)延迟时间 源采样率为单位的样本数dst_nb_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr_ctx, src_rate) +src_nb_samples, dst_rate, src_rate, AV_ROUND_UP);if (dst_nb_samples > max_dst_nb_samples) {av_freep(&dst_data[0]);ret = av_samples_alloc(dst_data, &dst_linesize, dst_nb_channels,dst_nb_samples, dst_sample_fmt, 1);if (ret < 0)break;max_dst_nb_samples = dst_nb_samples;}/* convert to destination format *///ret 实际转换得到的样本数ret = swr_convert(swr_ctx, dst_data, dst_nb_samples, (const uint8_t **)src_data, src_nb_samples);if (ret < 0) {fprintf(stderr, "Error while converting\n");goto end;}dst_bufsize = av_samples_get_buffer_size(&dst_linesize, dst_nb_channels,ret, dst_sample_fmt, 1);if (dst_bufsize < 0) {fprintf(stderr, "Could not get sample buffer size\n");goto end;}printf("t:%f in:%d out:%d\n", t, src_nb_samples, ret);fwrite(dst_data[0], 1, dst_bufsize, dst_file);} while (t < 10);if ((ret = get_format_from_sample_fmt(&fmt, dst_sample_fmt)) < 0)goto end;fprintf(stderr, "Resampling succeeded. Play the output file with the command:\n""ffplay -f %s -channel_layout %lld -channels %d -ar %d %s\n",fmt, dst_ch_layout, dst_nb_channels, dst_rate, dst_filename);while(1){Sleep(50);}end:fclose(dst_file);if (src_data)av_freep(&src_data[0]);av_freep(&src_data);if (dst_data)av_freep(&dst_data[0]);av_freep(&dst_data);swr_free(&swr_ctx);return ret < 0;}
编译环境:Win7_32bit+VS2010
FFMPEG版本:ffmpeg-2.4
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