WebRTC音频预处理单元APM的整体编译及使用

正文

然而本次优化仍然没能用上整套VoE，因为VoE不仅仅包含音频预处理，它将音频编码模块、传输模块一并融入了引擎，而项目需要使用既有的编码、传输层，因此使用整个VoE对我来说显得冗余且不可操作。天无绝人之路，抛开VoE不谈，找到了仅次于VoE层级的模块 —— APM（Audio Preprocessing Module） —— 一个整合了前文所有模块且纯粹的音频预处理单元。

Step 1 - 下载Google WebRTC源码

Google WebRTC的开发进度还是可观的，本文将以WebRTC的最新trunk revision 5125为例进行讲解。请自行使用SVN同步以下目录（至于同步的方法，请自行google）：

http://webrtc.googlecode.com/svn/trunk/

Step 2 - 提取编译APM所需资源

APM的整体编译需要WebRTC源码目录下的如下资源：

1）common_audio 整个目录

2）modules 目录（不包含 video 部分）

3）system_wrappers 整个目录

4）位于 WebRTC 源码根目录下的 common_types.h | common.h | typedefs.h 三个头文件。

5）位于 WebRTC 主目录下的 android-webrtc.mk 文件。

Step 3 - 在Eclipse中编译APM基础步骤及部分要点

此节仅按照自己的jni目录组织结构进行讲解，读者可根据自己需要进行调整。

在Eclipse中的jni组织结构如下：

Step-2中的所有文件夹及头文件均位于 webrtc 子目录下。android-webrtc.mk 位于 jni 根目录下。

下面我们逐步进行分解：

step 3.1

首先我们需要对整个 android 工程进行描述和设定，打开 jni 根目录下的 Application.mk 文件，编辑如下：

# Use of this source code is governed by a BSD-style license
# that can be found in the LICENSE file in the root of the source
# tree. An additional intellectual property rights grant can be found
# in the file PATENTS.  All contributing project authors may
# be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
APP_STL := gnustl_static
APP_CPPFLAGS := -frtti -fexceptions
APP_ABI := armeabi armeabi-v7a
APP_PLATFORM := android-9

其中 APP_STL 的官方说明如下：

APP_STL
    By default, the NDK build system provides C++ headers for the minimal
    C++ runtime library (/system/lib/libstdc++.so) provided by the Android
    system.
    However, the NDK comes with alternative C++ implementations that you can
    use or link to in your own applications. Define APP_STL to select one of
    them. Examples are:
       APP_STL := stlport_static    --> static STLport library
       APP_STL := stlport_shared    --> shared STLport library
       APP_STL := system            --> default C++ runtime library
    For more information on the subject, please read docs/CPLUSPLUS-SUPPORT.html

由于 NDK 默认使用最小 C++ 运行时库进行项目的编译，导致无法编译 WebRTC 中使用诸如 std::map 等 STL 容器的源码。因此我们需要自行设定适合本项目的 C++ 运行时库 gnustl_static。

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step 3.2

打开并编辑 jni 根目录下的 Android.mk 文件如下，本文件只需告诉 NDK 去调用所有子目录下的 Android.mk 文件即可：

# Use of this source code is governed by a BSD-style license
# that can be found in the LICENSE file in the root of the source
# tree. An additional intellectual property rights grant can be found
# in the file PATENTS.  All contributing project authors may
# be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
include $(call all-subdir-makefiles)

step 3.3

准备工作就绪，下面就可以开始着手编译整个 APM 单元了，首先打开 jni/webrtc 目录，新建 Android.mk 文件如下：

# Use of this source code is governed by a BSD-style license
# that can be found in the LICENSE file in the root of the source
# tree. An additional intellectual property rights grant can be found
# in the file PATENTS.  All contributing project authors may
# be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
#
MY_WEBRTC_ROOT_PATH := $(call my-dir)
#
# voice
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/common_audio/signal_processing/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/common_audio/vad/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_processing/aec/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_processing/aecm/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_processing/agc/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_processing/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_processing/ns/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_processing/utility/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/utility/source/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/modules/audio_device/Android.mk
include $(MY_WEBRTC_ROOT_PATH)/system_wrappers/source/Android.mk
#
# build .so
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_ARM_MODE := arm
LOCAL_MODULE := liblu_audio_preprocessing
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
LOCAL_WHOLE_STATIC_LIBRARIES := \
    libwebrtc_spl \
    libwebrtc_apm \
    libwebrtc_apm_utility \
    libwebrtc_vad \
    libwebrtc_ns \
    libwebrtc_agc \
    libwebrtc_aec \
    libwebrtc_aecm \
    libwebrtc_system_wrappers \
    libwebrtc_audio_device \
    libwebrtc_utility
#
# Add Neon libraries.
ifeq ($(WEBRTC_BUILD_NEON_LIBS),true)
LOCAL_WHOLE_STATIC_LIBRARIES += \
    libwebrtc_aecm_neon \
    libwebrtc_ns_neon \
    libwebrtc_spl_neon
endif
LOCAL_STATIC_LIBRARIES := \
    libprotobuf-cpp-2.3.0-lite
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    libcutils \
    libdl \
    libstlport
LOCAL_PRELINK_MODULE := false
#
#TODO(billhoo) find a properway to do this.
LOCAL_LDLIBS += $(NDK_ROOT)/sources/cxx-stl/gnu-libstdc++/4.6/libs/armeabi/libgnustl_static.a
LOCAL_LDLIBS += -lOpenSLES
ifndef NDK_ROOT
include external/stlport/libstlport.mk
endif
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

需要注意的几点：

1）在编译时如提示找不到 ../../../Android.mk 文件等错误，请检查并修正你的相对路径。

2）位于第60行的gnu静态库链接路径是针对NDK版本 r8d 的，如读者版本不匹配，请自行找到 libgnustl_static.a 静态库的路径进行替换。

3）本示例并不打算编译 WebRTC 的测试工程，请使用 Eclipse 搜索文件功能，找到 Android.mk 文件中的 -DWEBRTC_AUDIOPROC_DEBUG_DUMP 并注释掉。

step 3.4

万事俱备，我们可以开始编译 APM 了，不过在编译过程中肯定还会有很多小问题出现（比如相对路径不正确、找不到某某函数的符号等等），这些问题就留给读者自行google、SO解决了

Step 4 - 在android应用中使用APM的注意事项

经过上述步骤，读者便能够得到 libwebrtc_audio_preprocessing.so 这个动态链接库。我们需要做的仅仅是编写自己的 jni 包装函数向 android 应用层提供 APM 的接口。这里需要注意的是，如果读者打算在自己的动态库中引用已经编译好的 APM 库，那么在 android 类加载这两个库时的顺序是敏感的。

假设读者将自己的 JNI 接口封装成单独的库 libmy_jni_wrapper.so，而该库引用了 libwebrtc_audio_preprocessing.so，那么在加载这两个库时应该参照如下顺序：

static {
    // Ordering of loading these shared libraries is significant.
    System.loadLibrary("webrtc_audio_preprocessing");
    System.loadLibrary("my_jni_wrapper");
}

若顺序写反，在运行时将得到找不到 webrtc_audio_preprocessing 库中符号的异常。

总结

整个编译工作在现在看来非常简单，但需要很多的耐心和搜索，不过结果还是令人比较满意的，APM出来的效果比之前自己单独使用各个音频模块要好很多。不过对于抖动等因素的影响，APM就力不从心了。

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