linux下使用libmad库实现mp3文件的解码、播放

据说这个更新到2004年2月的libmad是一种高品质的MPEG音频解码器，支持24-bit输出，优点多多。

对其的详细介绍请参考主页：http://www.underbit.com/products/mad/

准备工作

x86_64平台的编译可直接运行configure，arm下

libmad： ./configure --host=arm-xxx（arm-xxx为交叉编译工具的前缀） 

解码流程

libmad将mp3文件解码后生成pcm数据。libmad库自带一个非常简洁的实例：minimad.c，分析其中的decode函数可看到其解码流程非常简单：

1、配置输入回调函数、输出回调函数、用户数据、筛选回调函数、错误回调函数、消息回调函数，参考初始化函数源代码。

回调函数中，输入（读取原始音频数据）、输出（对解码后的音频数据进行处理）是必需的。

void mad_decoder_init(struct mad_decoder *decoder, void *data,
					  enum mad_flow(*input_func)(void *,
												 struct mad_stream *),
					  enum mad_flow(*header_func)(void *,
												  struct mad_header const *),
					  enum mad_flow(*filter_func)(void *,
												  struct mad_stream const *,
												  struct mad_frame *),
					  enum mad_flow(*output_func)(void *,
												  struct mad_header const *,
												  struct mad_pcm *),
					  enum mad_flow(*error_func)(void *,
												 struct mad_stream *,
												 struct mad_frame *),
					  enum mad_flow(*message_func)(void *,
												   void *, unsigned int *))
{
	decoder->mode         = -1;

	decoder->options      = 0;

	decoder->async.pid    = 0;
	decoder->async.in     = -1;
	decoder->async.out    = -1;

	decoder->sync         = 0;

	decoder->cb_data      = data;

	decoder->input_func   = input_func;
	decoder->header_func  = header_func;
	decoder->filter_func  = filter_func;
	decoder->output_func  = output_func;
	decoder->error_func   = error_func;
	decoder->message_func = message_func;
}

其中的data参数是用户需要传给回调函数的自定义数据结构。比如，解码一个文件，并且采用系统函数open函数打开，那么可以定义一个对此描述的数据结构： 

typedef struct _mp3_file
{
	int *fd;//open("xx.mp3",O_RDONLY)
	uint32_t flen;//mp3文件的长度
	uint32_t fpos;//当前文件指针位置

	uint8_t  buf[BUFSIZE];
	uint32_t buf_size;

} mp3_file;

数据成员buf、buf_size传递给mad_stream_buffer，用来设置流缓冲区指针。 

错误处理在minimad中被忽略了，可参考madplay中处理方法（player.c:1776)，此处贴出来大概的流程

/*
 * NAME:	decode->error()
 * DESCRIPTION:	handle a decoding error
 */
static
enum mad_flow decode_error(void *data, struct mad_stream *stream,
						   struct mad_frame *frame)
{
	struct player *player = data;
	signed long tagsize;

	switch (stream->error)
	{
		case MAD_ERROR_BADDATAPTR:
                        /*do something*/
			return MAD_FLOW_CONTINUE;

		case MAD_ERROR_LOSTSYNC:
			
			/* todo*/

		default:
			/*todo*/

	}

	if (stream->error == MAD_ERROR_BADCRC)
	{
		return MAD_FLOW_IGNORE;
	}

	return MAD_FLOW_CONTINUE;
}

错误处理的返回值定义如下：

enum mad_flow {
  MAD_FLOW_CONTINUE = 0x0000,	/* continue normally */
  MAD_FLOW_STOP     = 0x0010,	/* stop decoding normally */
  MAD_FLOW_BREAK    = 0x0011,	/* stop decoding and signal an error */
  MAD_FLOW_IGNORE   = 0x0020	/* ignore the current frame */
};

可视情况选择继续或者终止解码。
 

2、调用mad_decoder_run开始解码，支持两种同步、异步两种运行方式

enum mad_decoder_mode {
  MAD_DECODER_MODE_SYNC  = 0,
  MAD_DECODER_MODE_ASYNC
};

3、解码结束后调用mad_decoder_finish释放解码器

 播放

在输出回调函数中，将解码数据直接写入“/dev/dsp”即可实现mp3文件的播放，也可以生成pcm文件，供支持pcm解码的音频芯片使用。

 

 遇到的问题

1、解码错误 （0x0101 lost synchronization）

对于这个错误的解释可参考http://www.mars.org/pipermail/mad-dev/2004-January/000975.html

需要的两个库的下载地址以及编译方法如下：

zlib

这个库的configure脚本没有提供编译器选项。直接运行configure程序后，打开产生的Makefile，将CC=gcc改为你要使用的编译器的名字。

libid3tag

依赖于zlib，需要指定交叉编译工具名称，以及zlib库的头文件路径（-I)、库路径(-L)

运行./configure  --host=arm-xxx CPPFLAGS=-I（zlib头文件路径） LDFLAGS=-L（zlib库路径）

 

2、找不到“/dev/dsp"

对于无法正常播放声音的系统，可采用手动建立dsp设备的方式：

sudo mknod /dev/dsp c 14 3 (其中的设备号可通过linux源码目录下/Documentation/devices.txt文件中查找/dev/dsp得到）

sudo chmod 666 /dev/dsp (设置普通用户可用）

对于弃用/dev/dsp方式的系统来说，不能采用上述方式，可使用padsp程序，如：

padsp madplay xxx.mp3