前言
前面学习了如何通过AudioTrack渲染PCM音频数据，本文学习如何通过通过OpenSL ES播放PCM文件中的裸音频；OpenSL ES是垮平台的音频处理库，它处于native层，灵活性比较大。
目标
实现OpenSL ES渲染PCM数据，这里播放的PCM文件是通过ffmpeg解码到文件后的裸数据进行模拟
准备
1、笔者这里开发环境为Mac 10.14.4，android studio为3.3.2；
2、配置android studio中的c++环境，具体参考官网，在这里贴一下我这边的Cmakelists.txt配置文件
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# ding yi cpp yuan wen jian mulu bian liang
set(SRC_DIR ${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/main/cpp)
set(COMMON_DIR ${SRC_DIR}/common)
set(OPENSLES_DIR ${SRC_DIR}/opensles)
# she zhi cpp yuan ma mu lu
aux_source_directory(${SRC_DIR} src_cpp)
aux_source_directory(${COMMON_DIR} com_cpp)
aux_source_directory(${OPENSLES_DIR} opensles_cpp)
# she zhi .h tou wen jian mu lu
include_directories(${COMMON_DIR})
include_directories(${OPENSLES_DIR})
# yin ru android log ku
find_library( # Sets the name of the path variable.
log-lib
# Specifies the name of the NDK library that
# you want CMake to locate.
log )
# ding yi jiang gai ku da bao jin app de lei xing
add_library(adMedia SHARED
${src_cpp}
${com_cpp}
${opensles_cpp}
)
target_link_libraries(adMedia android log
OpenSLES
mediandk
${log-lib}
)
app下的build.gradle的c++部分配置代码
android {
compileSdkVersion 28
defaultConfig {
applicationId "com.media"
minSdkVersion 23
targetSdkVersion 28
versionCode 1
versionName "1.0"
testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
// 对于abi的这个配置，一定要放在defaultConfig{}里面，否则会报错
ndk {
abiFilters 'armeabi-v7a','arm64-v8a'
}
}
externalNativeBuild {
cmake {
path file('CMakeLists.txt')
}
}
buildTypes {
release {
minifyEnabled false
proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
}
}
}
对于abi的配置，一定要放在defaultConfig{}里面，否则会报错，如上注释。
使用OpenSL ES
必须要引用头文件
// 这是标准的OpenSL ES库
#include
// 这里是针对安卓的扩展，如果要垮平台则需要注意
#include
1、初始化OpenSL ES引擎对象
// 用于OpenSL ES的各种操作结果;SL_RESULT_SUCCESS表示成功
SLresult result;
// 1、创建OpenSL ES对象
// OpenSL ES for Android is designed to be thread-safe,
// so this option request will be ignored, but it will
// make the source code portable to other platforms.
SLEngineOption options[] = {{SL_ENGINEOPTION_THREADSAFE,SL_BOOLEAN_TRUE}};
// 创建引擎对象
result = slCreateEngine(&slObject,
ARRAY_LEN(options),
options,
0, // no interfaces
NULL,// no interfaces
NULL // no required
);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("slCreateEngine fail %lu",result);
}
对于slObject对象，安卓默认创建时就是线程安全的，不需要options[]这个选项。
2、实例化对象
// 2、实例化SL对象。就像声明了类变量，还需要初始化一个实例；阻塞方式初始化实例(第二个参数表示阻塞还是非阻塞方式)
result = (*slObject)->Realize(slObject, SL_BOOLEAN_FALSE);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("Realize fail %lu",result);
}
3、获取引擎对象接口
// 3、获取引擎接口对象，必须在SLObjectItf对象实例化以后获取
result = (*slObject)->GetInterface(slObject, SL_IID_ENGINE, &engineObject);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("GetInterface fail %lu",result);
}
可以看到，OpenSL ES类，实例，接口三者的使用规律。首先创建类，然后初始化一个改类的实例，然后再获取该类的接口，接口对应着一个具体的功能。后面要使用的音频播放组件也是这个流程
要想正常播放音频，还需要两个相关组件，分别是混音器，音频组件。这里介绍一下，混音器组件才是正在实现播放音频功能的，音频组件负责通过回调从app获取音频数据。下面分别介绍如何初始化混音器和将混音器与音频组件串联起来
4、混音器
/** 第二步 创建混音器;她可能不仅仅代表的是声音效果器，它默认是进行音频的播放输出，音频播放必不可少的组件;
* CreateOutputMix()参数说明如下:
* 参数1:引擎接口对象
* 参数2:混音器对象地址
* 参数3:组件的可配置属性ID个数;如果为0后面两个参数忽略；不同的组件，所拥有的属性种类和个数也不一样，如果某个组件不支持某个属性，GetInterface将
* 返回SL_RESULT_FEATURE_UNSUPPORTED
* 参数4:需要配置的属性ID,数组
* 参数5:配置的这些属性ID对于组件来说是否必须,数组，与参数4一一对应
* */
// 这里只是进行简单的音频播放输出，所以不创建任何混音效果的属性ID，第三个参数传0即可
result = (*engineItf)->CreateOutputMix(engineItf,&outputMixObject,0,NULL,NULL);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("CreateOutputMix fail %d",result);
}
// 实例化混响器，创建功能组件类型后还需要实例化;OpenSL ES
result = (*outputMixObject)->Realize(outputMixObject,SL_BOOLEAN_FALSE);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("Realize outputMixObject fail %d",result);
}
5、创建音频组件并和混音器串联起来
/** SLDataLocator_AndroidSimpleBufferQueue 表示数据缓冲区的结构，用来表示一块缓冲区
* 1、第一个参数必须是SL_DATALOCATOR_ANDROIDSIMPLEBUFFERQUEUE
* 2、第二个参数表示队列中缓冲区的个数，这里测试1 2 3 4都可以正常。
* */
SLDataLocator_AndroidSimpleBufferQueue android_queue={SL_DATALOCATOR_ANDROIDSIMPLEBUFFERQUEUE,2};
SLuint32 chs = getChannel_layout_Channels(fChannel_layout);
SLuint32 ch = getChannel_layout_Type(fChannel_layout);
SLuint32 sr = getSampleRate(fSample_rate);
SLuint32 fo = getPCMSample_format(fSample_format);
LOGD("声道数 %d 声道类型 %d 采样率 %d 采样格式 %d",chs,ch,sr,fo);
SLDataFormat_PCM pcm={
SL_DATAFORMAT_PCM,//播放pcm格式的数据
chs,//声道个数
sr,//采样率
fo,//位数
fo,//和位数一致就行
ch,//立体声（前左前右）
SL_BYTEORDER_LITTLEENDIAN//数据存储是小端序
};
/** SLDataSource 表示输入缓冲区，和输出缓冲区一样，它由数据类型和数据格式组成
* 1、参数1;指向指定的数据缓冲区，SLDataLocator_xxx结构体定义，可取值如下:
* SLDataLocator_Address
* SLDataLocator_BufferQueue (一块数据缓冲区，对于安卓来说是SLDataLocator_AndroidSimpleBufferQueue)
* SLDataLocator_IODevice
* SLDataLocator_MIDIBufferQueue
* SLDataLocator_URI
* 2、参数2;表示缓冲区中数据的格式，可取值如下:
* SLDataFormat_PCM
* SLDataFormat_MIME
* 其中如果第一个参数是SLDataLocator_IODevice，此参数忽略,传NULL即可
* */
SLDataSource slDataSource = {&android_queue, &pcm};
SLDataLocator_OutputMix outputMix = {SL_DATALOCATOR_OUTPUTMIX,outputMixObject};
/** SLDataSink 表示了输出缓冲区，包括数据类型和数据格式
* 1、参数1;指向指定的数据缓冲区类型，一般由SLDataLocator_xxx结构体定义，可取值如下:
* SLDataLocator_Address
* SLDataLocator_IODevice
* SLDataLocator_OutputMix (混音器，代表着音频输出)
* SLDataLocator_URI
* SLDataLocator_BufferQueue (一块数据缓冲区，对于安卓来说是SLDataLocator_AndroidSimpleBufferQueue)
* SLDataLocator_MIDIBufferQueue
* 2、参数2;表示缓冲区中数据的格式，可取值如下:
* SLDataFormat_PCM
* SLDataFormat_MIME
* 其中如果第一个参数是SLDataLocator_IODevice或SLDataLocator_OutputMix，此参数忽略,传NULL即可
* 住：我们要做的只是给定缓冲区类型和缓冲区中数据格式即可，系统自动为我们分配内存
* */
SLDataSink audioSink = {&outputMix, NULL};
/** 第三步，创建AudioPlayer组件;该组件必须要有输入数据缓冲区(提供要播放的音频数据)，输出数据缓冲区(硬件最终从这里获取数据)、
* 一个音频数据中间缓冲区(由于应用无法直接向输入数据缓冲区写入数，是通过这个缓冲区间接写入的，所以必须要有这样一个缓冲区)和可选属性(比如控制音量等等)
* 参数1:openSL es引擎接口
* 参数2:AudioPlayer组件对象
* 参数3:输入缓冲区地址
* 参数4:输出缓冲区地址
* 参数5:属性ID个数
* 参数6:属性ID数组
* 参数7:属性ID是否必须数组
* 备注：可以看到 输入和输出缓冲区是通过参数3和4直接配置，而音频数据中间缓冲区是通过属性ID方式配置
*
* audio player的数据驱动流程为：首先播放系统从audioSnk要数据进行播放，而audioSnk又从audioSrc要音频数据，audioSrc中数据是通过ids1中配置的回调函数不停的往
* 其中写入数据，这样整个播放流程就理顺了。
* 1、CreateAudioPlayer()第五个参数不能为0，否则audioSrc将没有数据送给audioSnk
* 2、要写入数据的回调函数在单独的线程中，大概每12ms-20ms定期调用。
* */
const SLInterfaceID ids[1] = {SL_IID_BUFFERQUEUE};
const SLboolean req[1] = {SL_BOOLEAN_TRUE};
result = (*engineItf)->CreateAudioPlayer(engineItf, &playerObject, &slDataSource, &audioSink, 1, ids, req);
result = (*playerObject)->Realize(playerObject, SL_BOOLEAN_FALSE);
// 注册回调缓冲区 获取缓冲队列接口
result = (*playerObject)->GetInterface(playerObject, SL_IID_BUFFERQUEUE, &pcmBufferQueueItf);
//注册缓冲接口回调，开始播放后，此函数将
result = (*pcmBufferQueueItf)->RegisterCallback(pcmBufferQueueItf, SLAudioPlayer::pcmBufferCallBack, this);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("RegisterCallback fail %d",result);
}
// 获取音量接口 用于设置音量
// (*playerObject)->GetInterface(playerObject, SL_IID_VOLUME, &volInf);
// (*volInf)->SetVolumeLevel(volInf,100*50);
// 得到接口后调用 获取Player接口
result = (*playerObject)->GetInterface(playerObject, SL_IID_PLAY, &playerInf);
// 开始播放
result = (*playerInf)->SetPlayState(playerInf, SL_PLAYSTATE_PLAYING);
if (result != SL_RESULT_SUCCESS) {
LOGD("SetPlayState fail %d",result);
}
整个串联的过程为：
首先播放系统从audioSnk要数据进行播放，而audioSnk又从audioSrc要音频数据，audioSrc中数据是通过ids1中配置的回调函数pcmBufferCallBack不停的往其中写入数据，这样整个播放流程就理顺了。
6、app向OpenSL ES输送数据
和AudioTrack一样，必须开启一个单独的线程作为app向OpenSL ES输送数据的工作线程，这里要注意的就是OpenSL ES只支持16位和32位的整数型音频数据，小端序。回调函数pcmBufferCallBack是一个不同于这里工作线程的渲染线程，所以这里要有线程同步的机制，这里用pthread_mutex_t和pthread_con_t实现。
/** outBufSamples:是一个固定的数值；表示每次发往音频数据缓冲区的采样个数
* outputBuffer:是一个包含两个缓冲区的内存块，这是一个巧妙的设计。即保证了不频繁创建内存，又保证了内存中数据的安全。(具体过程为:当一个缓冲区数据通过Enqueue
* 函数输送给OpenSL ES时，那么应用端再没有收到OpenSL ES缓冲区回调接口需要数据的回调时，此内存块就不能再使用，所以就用另外一块缓冲区，如果另外一块缓冲区也被
* 应用填满了数据还没有收到OpenSL ES缓冲区回调接口需要数据的回调怎么办？说明OpenSL ES比较忙，暂时不需要数据，应用端一直阻塞知直到收到通知)
* currentOutputIndex:表示目前应用端填充数据的缓冲区下个填充数据位置
* currentOutputBuffer:表示目前应用端使用的是哪一个缓冲区
**/
void SLAudioPlayer::putAudioData(char * buff,int size)
{
// 从上一次位置开始填充数据
int indexOfOutput = currentOutputIndex;
if (fSample_format == Sample_format_SignedInteger_8) {
char *newBuffer = (char *)buff;
char *useBuffer = outputBuffer[currentOutputBuffer];
for (int i = 0; i < size; ++i) {
useBuffer[indexOfOutput++] = newBuffer[i];
if (indexOfOutput >= outBufSamples) { // 说明填满了一个缓冲区，则发送给OpenSL ES
// 发送之前需要得到可以发送的条件
waitThreadLock();
// 发送数据
(*pcmBufferQueueItf)->Enqueue(pcmBufferQueueItf,useBuffer,outBufSamples* sizeof(char));
// 换成另外一个缓冲区
currentOutputBuffer = currentOutputBuffer?0:1;
indexOfOutput = 0;
useBuffer = outputBuffer[currentOutputBuffer];
}
}
// 更新上一次位置
currentOutputIndex = indexOfOutput;
} else if (fSample_format == Sample_format_SignedInteger_16) {
short *newBuffer = (short *)buff;
short *useBuffer = (short *)outputBuffer[currentOutputBuffer];
for (int i = 0; i < size; ++i) {
useBuffer[indexOfOutput++] = newBuffer[i];
if (indexOfOutput >= outBufSamples) { // 说明填满了一个缓冲区，则发送给OpenSL ES
LOGD("被阻塞");
// 发送之前需要得到可以发送的条件
waitThreadLock();
LOGD("阻塞完成");
// 发送数据
(*pcmBufferQueueItf)->Enqueue(pcmBufferQueueItf,useBuffer,outBufSamples* sizeof(short));
// 换成另外一个缓冲区
currentOutputBuffer = currentOutputBuffer?0:1;
indexOfOutput = 0;
useBuffer = (short *)outputBuffer[currentOutputBuffer];
}
}
// 更新上一次位置
currentOutputIndex = indexOfOutput;
} else if (fSample_format == Sample_format_SignedInteger_32) {
int *newBuffer = (int *)buff;
int *useBuffer = (int *)outputBuffer[currentOutputBuffer];
for (int i = 0; i < size; ++i) {
useBuffer[indexOfOutput++] = newBuffer[i];
if (indexOfOutput >= outBufSamples) { // 说明填满了一个缓冲区，则发送给OpenSL ES
// 发送之前需要得到可以发送的条件
waitThreadLock();
// 发送数据
(*pcmBufferQueueItf)->Enqueue(pcmBufferQueueItf,useBuffer,outBufSamples* sizeof(int));
// 换成另外一个缓冲区
currentOutputBuffer = currentOutputBuffer?0:1;
indexOfOutput = 0;
useBuffer = (int*)outputBuffer[currentOutputBuffer];
}
}
// 更新上一次位置
currentOutputIndex = indexOfOutput;
}
}
7、释放资源
** 释放 OpenSL ES资源，
* 由于OpenSL ES的内存是由系统自动分配的，所以释放内存时只需要调用Destroy释放对应的SLObjectItf对象即可，然后它的属性ID接口对象直接置为NULL
* */
void SLAudioPlayer::closeAudioPlayer() {
LOGD("closeAudioPlayer()");
// 释放音频播放器组件对象
if (playerObject != NULL) {
(*playerObject)->Destroy(playerObject);
playerObject = NULL;
playerInf = NULL;
volInf = NULL;
pcmBufferQueueItf = NULL;
}
// 释放混音器组件对象
if (outputMixObject != NULL) {
(*outputMixObject)->Destroy(outputMixObject);
outputMixObject = NULL;
}
// 释放OpenSL ES引擎对象
if (slContext != NULL) {
slContext->releaseResources();
slContext = NULL;
}
destroyBuffers();
destroyThreadLock();
}
总结：
audio player的数据驱动流程为：首先播放系统从audioSnk要数据进行播放，而audioSnk又从audioSrc要音频数据，audioSrc中数据是通过ids1中配置的回调函数不停的往其中写入数据，这样整个播放流程就理顺了。
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