音频变速 | libsonic 开源库的介绍与实践

在做音视频编辑的时候，大家关注更多的是视频开发，热衷于 FFmpeg 、OpenGL 这些技巧，实际上音频开发也是很重要的，甚至可以说音频开发比视频开发更难一点。

对音频的常见处理就是变速、变调、混音这些，一般都是用开源库来搞定，常见的就是 libsonic 和 libsoundtouch 两个，当然有实力的公司会自己研发音频算法。

本篇文章会简单介绍 libsonic 的使用。

libsonic 获取

libsonic 是一个支持音频倍速播放的开源库，并且支持大于 2 倍速的播放，它的主页地址如下：

https://android.googlesource.com/platform/external/sonic/+/refs/heads/master/doc/index.md

可以通过该链接下载 libsonic 库：

git clone git://github.com/waywardgeek/sonic.git

这个仓库里面内容还挺全的，包含了 Java 和 C 版本的实现和使用演示，很方便做移植。

如果你只需要用到变速和音量调整，那么使用 sonic_lite.h 和 sonic_lite.c 两个文件就行了，这里面对功能做了裁剪。

libsonic 主页上还提供了一个 Android NDK 版本的仓库，通过该链接可下载：

git clone git://github.com/waywardgeek/sonic-ndk.git

不过这个版本有的太老旧了，还是 Android.mk 的接入方式，现在都换成 CMake 接入了。

有兴趣的同学可以写一个 sonic-ndk CMake 版本的封装库，说不定能在 Github 上刷一波 star 呢。

libsonic 使用

libsonic 的调用接口不多，具体使用完全可以参考给的代码演示。

以下是一个音频倍速的使用代码：

/* Run sonic_lite. */
static void runSonic(char* inFileName, char* outFileName, float speed, float volume) {
  waveFile inFile, outFile = NULL;
  // 定义输入和输出的 buffer 
  short inBuffer[SONIC_INPUT_SAMPLES], outBuffer[SONIC_INPUT_SAMPLES];
  int samplesRead, samplesWritten, sampleRate, numChannels;
  // 打开输入文件，并且获取输入文件的相关信息
  inFile = openInputWaveFile(inFileName, &sampleRate, &numChannels);
  if (numChannels != 1) {
    fprintf(stderr, "sonic_lite only processes mono wave files.  This file has %d channels.\n",
        numChannels);
    exit(1);
  }
  if (sampleRate != SONIC_SAMPLE_RATE) {
    fprintf(stderr,
        "sonic_lite only processes wave files with a sample rate of %d Hz.  This file uses %d\n",
        SONIC_SAMPLE_RATE, sampleRate);
    exit(1);
  }
  if (inFile == NULL) {
    fprintf(stderr, "Unable to read wave file %s\n", inFileName);
    exit(1);
  }
  // 打开输出文件
  outFile = openOutputWaveFile(outFileName, sampleRate, 1);
  if (outFile == NULL) {
    closeWaveFile(inFile);
    fprintf(stderr, "Unable to open wave file %s for writing\n", outFileName);
    exit(1);
  }
  // 初始化 sonic 并且设置速度 speed 和音量 volume 
  sonicInit();
  sonicSetSpeed(speed);
  sonicSetVolume(volume);
  do {
   // 从输入文件中读取 sample
    samplesRead = readFromWaveFile(inFile, inBuffer, SONIC_INPUT_SAMPLES);
    if (samplesRead == 0) {
      sonicFlushStream();
    } else {
      // 将读取的 sample 给到 sonic 中的 sonicStream
      // sonicStream 会根据 speed 和 volume 做相应处理
      sonicWriteShortToStream(inBuffer, samplesRead);
    }
    // 将 sonic 中 sonicStream 处理后的数据给到 outBuffer
    // 并将 outBuffer 写入到输出文件中
    do {
      samplesWritten = sonicReadShortFromStream(outBuffer, SONIC_INPUT_SAMPLES);
      if (samplesWritten > 0) {
        writeToWaveFile(outFile, outBuffer, samplesWritten);
      }
    } while (samplesWritten > 0);
  } while (samplesRead > 0);
  closeWaveFile(inFile);
  closeWaveFile(outFile);
}

这个代码示例还是比较简单易懂的。

首先是检查输入和输出文件是不是有问题，这一点很基础但也非常重要。

代码中用到的示例文件是 wav 格式的，libsonic 仓库中有对应的资源可以下载，不用自己满世界找文件了。

wav 文件的读取可以用仓库中的 wave.c 和 wave.h 文件操作。

接下来就是从输入文件中读取 sample ，并交由 libsonic 处理，最后将处理好 sample 写入到输出文件中。

这有个概念就是：视频的处理，我们都是说一帧一帧的，音频就没有帧的概念，一般都是说采样点，比如要处理多少个采样点之类的说法。

代码示例中，readFromWaveFile 方法从文件中读取 sample ，sonicWriteShortToStream 方法将 sample 交由 libsonic 处理。

libsonic 中有个 sonicStream 的结构，它用来存储变换后的数据，这里面会根据设置的 speed 和 volume 做处理。

最后再通过 sonicReadShortFromStream 将数据从 libsonic 读出，然后通过 writeToWaveFile 方法写入到输出文件中。

经过测试，以上方法确实可以实现音量调节和变速的效果，并且在变速的同时保持着原来的音调。

小结

以上就是关于 libsonic 的介绍与实践，除了 wav 格式文件，pcm 格式数据也同样可以做变速的。

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