Android下基于PCM的音频渲染

环境准备

请按照我之前的文章-Android下基于SDL的位图渲染，安装必要的开发环境。

实践篇

这里主要参考Beginning SDL 2.0(6) 音频渲染及wav播放，只不过将源从WAV文件改成PCM文件。

准备你要播放的PCM文件

如故你不想使用我提供的PCM，可以自己用ffmpeg转一个PCM文件，具体命令如下：

$ ffmpeg -i src.wav -f s16le -acodec pcm_s16le out.pcm

注意你需要知道这个PCM的采样率、量化位数、声道数。后续播放的时候会用到。

生成之后，将pcm文件放到手机的目录下，我使用的是/sdcard/congtou_8k_mono_16bit.pcm。

SDL音频播放流程

SDL中音频播放相对简单，只要通过SDL_OpenAudio打开设备，调用SDL_PauseAudio开始播放，播放结束调用SDL_CloseAudio。

这里说明一点，SDL2支持多音频同时播放，不过在打开音频设备的时候需要调用SDL_OpenAudioDevice。

下面是实现的代码：

struct AudioPlayContext
{
	bool is_exit; // is audio play buffer empty?
	FILE * fpcm;
};

void MyAudioCallback(void* userdata, Uint8* stream, int need_size)
{
	AudioPlayContext * context = reinterpret_cast<AudioPlayContext *>(userdata);
	size_t actual_read = fread(stream, 1, need_size, context->fpcm);
	if (0 == actual_read || feof(context->fpcm))
	{
	    LOGD("we meet stream end %u", actual_read);
		context->is_exit = true;
	}
}

extern "C" int pcm_main(int argc, char *argv[])
{
    // init sdl
    if (0 != SDL_Init(SDL_INIT_AUDIO))
    {
        LOGE("%s %d SDL init audio failed", __FUNCTION__, __LINE__);
        return -1;
    }

    AudioPlayContext ctx;
    ctx.is_exit = false;
    ctx.fpcm = NULL;   

    // load yuv
    const char *pcm_path = "/sdcard/congtou_8k_mono_16bit.pcm";
    LOGI("natvie_SDL load pcm %s", pcm_path);
    ctx.fpcm = fopen(pcm_path, "rb");
    if (NULL == ctx.fpcm)
    {
        LOGE("%s %d load pcm failed path %s", __FUNCTION__, __LINE__, pcm_path);
        SDL_Quit();
        return -2;
    }

    // open audio device
	SDL_AudioSpec want, have;
    SDL_memset(&want, 0, sizeof(want)); /* or SDL_zero(want) */
    SDL_memset(&want, 0, sizeof(have)); /* or SDL_zero(want) */
	want.freq = 8000;
	want.format = AUDIO_S16LSB;
	want.channels = 1;
	want.samples = 1024;
	want.callback = MyAudioCallback;  // you wrote this function elsewhere.
	want.userdata = &ctx;

	if (SDL_OpenAudio(&want, &have) < 0)
	{
		LOGE("Failed to open audio: %s", SDL_GetError());
		SDL_Quit();
		return -3;
	}	

	if (have.format != want.format)
	{
	    LOGD("We didn't get AUDIO_S16LSB audio format want %d have %d", want.format, have.format);
	}	

	// start audio playing.
	SDL_PauseAudio(0);  

	// wait for the end
	while (!ctx.is_exit)
	{
		SDL_Delay(1000);
	}

	SDL_CloseAudio();
	fclose(ctx.fpcm);    

    // Quit SDL
    SDL_Quit();	

    return 0;
}

音频播放的处理主要是按照音频设备回调函数填充需要播放的PCM的数据，只要数据填充正确基本就没有什么问题。

理论篇

如果你之前看过SDLActivity.java的实现代码，会发现其中有四个函数：

public static int audioInit(int sampleRate, boolean is16Bit, boolean isStereo, int desiredFrames)
public static void audioWriteShortBuffer(short[] buffer)
public static void audioWriteByteBuffer(byte[] buffer)
public static void audioQuit()

还有一个变量，protected static AudioTrack mAudioTrack。

很明显的，SDL2通过JNI调用，将C层的PCM数据通过audioWriteShortBuffer/audioWriteByteBuffer调用到java层，并将PCM数据交给AudioTrack播放（至于AudioTrack怎么用，建议参考Android开发文档）。

那么看一下SDL内部是怎么实现的？

SDL_OpenAudioDevice --> open_audio_device --> AndroidAUD_CloseDevice --> Android_JNI_OpenAudioDevice

最核心的函数是open_audio_device，在这个函数里会检查输入输出的音频参数（采样率、采样位数、声道数等），打开音频输出设备，同时启动音频输出线程，定期回调用户注册的回调函数，并将数据写入到音频设备中。有兴趣的建议看看SDL2的源码，关于音频的处理集中在SDL2-src/src/audio目录下。

附加说明

源码下载

本文中涉及所有源码可以从我的git@OSC,下载之后需要切换到pcm_render的tag即可。

其他

本部分主要介绍如何在Android下使用SDL播放PCM数据，最终音频播放是通过AudioTrack实现的。