【Android FFMPEG 开发】OpenSLES 播放音频 ( 创建引擎 | 输出混音设置 | 配置输入输出 | 创建播放器 | 获取播放/队列接口 | 回调函数 | 开始播放 | 激活回调 )

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        - [I . FFMPEG 播放视频流程](https://cloud.tencent.com/developer)
        - [II . OpenSLES 播放音频流程](https://cloud.tencent.com/developer)
        - [III . OpenSLES 播放参考 Google 官方示例](https://cloud.tencent.com/developer)
        - [IV . OpenSL ES 播放代码 ( 详细注释 )](https://cloud.tencent.com/developer)
        - [IV . OpenSLES slAndroidSimpleBufferQueueCallback 回调函数声明及实现代码](https://cloud.tencent.com/developer)

I . FFMPEG 播放视频流程

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FFMPEG 播放视频流程 : 视频中包含图像和音频 ;

① FFMPEG 初始化 : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 初始化 ( 网络初始化 | 打开音视频 | 查找音视频流 )

② FFMPEG 获取 AVStream 音视频流 : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 获取 AVStream 音视频流 ( AVFormatContext 结构体 | 获取音视频流信息 | 获取音视频流个数 | 获取音视频流 )

③ FFMPEG 获取 AVCodec 编解码器 : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 获取编解码器 ( 获取编解码参数 | 查找编解码器 | 获取编解码器上下文 | 设置上下文参数 | 打开编解码器 )

④ FFMPEG 读取音视频流中的数据到 AVPacket : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 读取音视频流中的数据到 AVPacket ( 初始化 AVPacket 数据 | 读取 AVPacket )

⑤ FFMPEG 解码 AVPacket 数据到 AVFrame ( 音频 / 视频数据解码 ) : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 解码 AVPacket 数据到 AVFrame ( AVPacket->解码器 | 初始化 AVFrame | 解码为 AVFrame 数据 )

⑥ FFMPEG AVFrame 图像格式转换 YUV -> RGBA : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG AVFrame 图像格式转换 YUV -> RGBA ( 获取 SwsContext | 初始化图像数据存储内存 | 图像格式转换 )

⑦ FFMPEG ANativeWindow 原生绘制 准备 : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG ANativeWindow 原生绘制 ( Java 层获取 Surface | 传递画布到本地 | 创建 ANativeWindow )

⑧ FFMPEG ANativeWindow 原生绘制 : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG ANativeWindow 原生绘制 ( 设置 ANativeWindow 缓冲区属性 | 获取绘制缓冲区 | 填充数据到缓冲区 | 启动绘制 )

⑨ FFMPEG 音频重采样 : 参考博客 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 音频重采样 ( 初始化音频重采样上下文 SwrContext | 计算音频延迟 | 计算输出样本个数 | 音频重采样 swr_convert )

II . OpenSLES 播放音频流程

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OpenSLES 播放音频流程 :

〇 视频播放操作 : FFMPEG 环境初始化 , 获取 AVStream 音视频流 , 获取 AVCodec 编解码器 , 读取音视频流中的数据到 AVPacket , 解码 AVPacket 数据到 AVFrame , AVFrame 图像格式转换 YUV -> RGBA , ANativeWindow 原生绘制 ;

〇 音频播放操作 : FFMPEG 环境初始化 , 获取 AVStream 音视频流 , 获取 AVCodec 编解码器 , 读取音视频流中的数据到 AVPacket , 解码 AVPacket 数据到 AVFrame , 音频重采样 , 然后使用 OpenSLES 播放重采样后的音频 ;

① 创建引擎 : 先创建引擎对象 , 再实现引擎对象 , 最后从引擎对象中 , 获取引擎接口 ;

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SLresult result;

// 创建引擎
result = slCreateEngine(&engineObject, 0, NULL, 0, NULL, NULL);

// 实现引擎
result = (*engineObject)->Realize(engineObject, SL_BOOLEAN_FALSE);

// 获取引擎接口
result = (*engineObject)->GetInterface(engineObject, SL_IID_ENGINE, &engineEngine);

② 设置输出混音器 : 创建输出混音器对象 , 实现输出混音器 ;

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// 创建输出混音器对象 , 可以指定一个混响效果参数 ( 该混淆参数可选 )
const SLInterfaceID ids_engine[1] = {SL_IID_ENVIRONMENTALREVERB};
const SLboolean req_engine[1] = {SL_BOOLEAN_FALSE};
result = (*engineEngine)->CreateOutputMix(engineEngine, &outputMixObject, 1, ids_engine, req_engine);

// 实现输出混音器
result = (*outputMixObject)->Realize(outputMixObject, SL_BOOLEAN_FALSE);

③ 获取混响接口并设置混响 : 该步骤不是必须操作 , 另外获取混响接口可能失败 ;

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// 获取混响接口
result = (*outputMixObject)->GetInterface(outputMixObject, SL_IID_ENVIRONMENTALREVERB,
                                           &outputMixEnvironmentalReverb);
// 设置混响
if (SL_RESULT_SUCCESS == result) {
    result = (*outputMixEnvironmentalReverb)->SetEnvironmentalReverbProperties(
            outputMixEnvironmentalReverb, &reverbSettings);
    (void)result;
}

④ 配置音源输入 : 配置音频数据源缓冲队列 , 和 音源格式 ( 采样率 , 样本位数 , 通道数 , 样本大小端格式 ) ;

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//1 . 配置音源输入

// 配置要播放的音频输入缓冲队列属性参数 , 缓冲区大小 , 音频格式 , 采样率 , 样本位数 , 通道数 , 样本大小端格式
SLDataLocator_AndroidSimpleBufferQueue loc_bufq = {SL_DATALOCATOR_ANDROIDSIMPLEBUFFERQUEUE, 2};

// PCM 格式
SLDataFormat_PCM format_pcm = {SL_DATAFORMAT_PCM,           //PCM 格式
                               2,                           //两个声道
                               SL_SAMPLINGRATE_44_1,        //采样率 44100 Hz
                               SL_PCMSAMPLEFORMAT_FIXED_16, //采样位数 16位
                               SL_PCMSAMPLEFORMAT_FIXED_16, //容器为 16 位
                               SL_SPEAKER_FRONT_LEFT | SL_SPEAKER_FRONT_RIGHT,  //左右双声道
                               SL_BYTEORDER_LITTLEENDIAN};  //小端格式
                               
// 设置音频数据源 , 配置缓冲区 ( loc_bufq ) 与 音频格式 (format_pcm)
SLDataSource audioSrc = {&loc_bufq, &format_pcm};

⑤ 配置音频输出 : 装载输出混音器对象 到 SLDataLocator_OutputMix , 在将 SLDataLocator_OutputMix 结构体装载到 SLDataSink 中 ;

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// 配置混音器 : 将 outputMixObject 混音器对象装载入 SLDataLocator_OutputMix 结构体中
SLDataLocator_OutputMix loc_outmix = {SL_DATALOCATOR_OUTPUTMIX, outputMixObject};
// 将 SLDataLocator_OutputMix 结构体装载到 SLDataSink 中
//  音频输出通过 loc_outmix 输出 , 实际上是通过 outputMixObject 混音器对象输出的
SLDataSink audioSnk = {&loc_outmix, NULL};

⑥ 创建并实现播放器 : 先使用 引擎 , 音源输入 , 音频输出 , 采样率 , 接口队列ID 等参数创建播放器 , 再实现播放器对象 ;

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// 操作队列接口 , 如果需要 特效接口 , 添加 SL_IID_EFFECTSEND
const SLInterfaceID ids_player[3] = {SL_IID_BUFFERQUEUE, SL_IID_VOLUME, SL_IID_EFFECTSEND,
        /*SL_IID_MUTESOLO,*/};
const SLboolean req_player[3] = {SL_BOOLEAN_TRUE, SL_BOOLEAN_TRUE, SL_BOOLEAN_TRUE,
        /*SL_BOOLEAN_TRUE,*/ };
        
// 创建播放器
result = (*engineEngine)->CreateAudioPlayer(
        engineEngine,
        &bqPlayerObject,
        &audioSrc, //音频输入
        &audioSnk, //音频商户处
        bqPlayerSampleRate? 2 : 3,//
        ids_player,
        req_player);
        
// 创建播放器对象
result = (*bqPlayerObject)->Realize(bqPlayerObject, SL_BOOLEAN_FALSE);

⑦ 获取播放器接口 和 缓冲队列接口 : 获取的接口 对应 播放器创建时的接口 ID 数组参数 ;

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// 获取播放器 Player 接口 : 该接口用于设置播放器状态 , 开始 暂停 停止 播放 等操作
result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_PLAY, &bqPlayerPlay);


// 获取播放器 缓冲队列 接口 : 该接口用于控制 音频 缓冲区数据 播放
result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_BUFFERQUEUE,
                                         &bqPlayerBufferQueue);

⑧ 注册回调函数 : 按照指定的回调函数类型 , 声明并实现该回调函数 , 并将该回调函数注册给播放器缓冲队列接口 ;

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// 注册缓冲区队列的回调函数 , 每次播放完数据后 , 会自动回调该函数
//      传入参数 this , 就是 bqPlayerCallback 函数中的 context 参数
result = (*bqPlayerBufferQueue)->RegisterCallback(bqPlayerBufferQueue, bqPlayerCallback, this);

回调函数类型 :

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typedef void (SLAPIENTRY *slAndroidSimpleBufferQueueCallback)(
	SLAndroidSimpleBufferQueueItf caller,
	void *pContext
);

回调函数实现 :

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//每当缓冲数据播放完毕后 , 会自动回调该回调函数
void bqPlayerCallback(SLAndroidSimpleBufferQueueItf bq, void *context)
{
	...
    
    //通过播放器队列接口 , 将 PCM 数据加入到该队列缓冲区后 , 就会自动播放这段音频
    (*bq)->Enqueue(bq, audioChannel->data, data_size);

}

⑨ 获取效果器接口 和 音量控制接口 : 这两个接口不是必须的 , 可选选项 ;

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    // 获取效果器发送接口 ( get the effect send interface )
    bqPlayerEffectSend = NULL;
    if( 0 == bqPlayerSampleRate) {
        result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_EFFECTSEND,
                                                 &bqPlayerEffectSend);
    }

    // 获取音量控制接口 ( get the volume interface ) [ 如果需要调节音量可以获取该接口 ]
    result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_VOLUME, &bqPlayerVolume);

⑩ 设置播放状态 : 设置播放状态为 SL_PLAYSTATE_PLAYING ;

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// 设置播放器正在播放状态 ( set the player's state to playing )
result = (*bqPlayerPlay)->SetPlayState(bqPlayerPlay, SL_PLAYSTATE_PLAYING);

⑪ 手动调用激活回调函数 : 第一次激活回调函数调用 , 需要手动激活 ;

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// 手动激活 , 手动调用一次 bqPlayerCallback 回调函数
bqPlayerCallback(bqPlayerBufferQueue, this);

III . OpenSLES 播放参考 Google 官方示例

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1 . Google 官方示例 : 关于 OpenSL ES 音频播放 , 在 Google 的官方示例 native-audio 中 , 有现成的代码可供使用 ;

① Google 官方示例 参考地址 : native-audio

② OpenSL ES 播放代码 : native-audio-jni.c

2 . FFMPEG 播放 : 在 FFMPEG 中可以原封不动的拷贝 native-audio 项目中的关于 OpenSL ES 播放相关的代码 , 但是在 slAndroidSimpleBufferQueueCallback 回调函数中播放的音频 , 是 FFMPEG 中音频从 AVPacket 解码成的 AVFrame 重采样后的音频 , 关于音频重采样参考 【Android FFMPEG 开发】FFMPEG 音频重采样 ( 初始化音频重采样上下文 SwrContext | 计算音频延迟 | 计算输出样本个数 | 音频重采样 swr_convert ) ;

IV . OpenSL ES 播放代码 ( 详细注释 )

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OpenSL ES 播放部分的代码 : 细节内容看注释吧 , 不再展开一条一条的写了 ;

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    // I . 创建 OpenSLES 引擎并获取引擎的接口 ( 相关代码拷贝自 Google 官方示例 native-audio )
    //      参考 : https://github.com/android/ndk-samples/blob/master/native-audio/app/src/main/cpp/native-audio-jni.c

    //声明每个方法执行的返回结果 , 一般情况下返回 SL_RESULT_SUCCESS 即执行成功
    //  该类型本质是 int 类型 , 定义的是各种类型的异常
    SLresult result;

    // 创建引擎
    result = slCreateEngine(&engineObject, 0, NULL, 0, NULL, NULL);

    // 返回 0 成功 , 否则失败 , 一旦失败就中断退出
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;

    // 实现引擎
    result = (*engineObject)->Realize(engineObject, SL_BOOLEAN_FALSE);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;

    // 获取引擎接口 , 使用该接口创建输出混音器 , 音频播放器等其它对象
    //      引擎对象不提供任何调用的方法 , 引擎调用的方法都定义在接口中
    result = (*engineObject)->GetInterface(engineObject, SL_IID_ENGINE, &engineEngine);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;



    // II . 设置输出混音器



    //  输出声音 , 添加各种音效 ( 混响 , 重低音 , 环绕音 , 均衡器 等 ) , 都要通过混音器实现 ;

    // 创建输出混音器对象 , 可以指定一个混响效果参数 ( 该混淆参数可选 )
    const SLInterfaceID ids_engine[1] = {SL_IID_ENVIRONMENTALREVERB};
    const SLboolean req_engine[1] = {SL_BOOLEAN_FALSE};
    result = (*engineEngine)->CreateOutputMix(engineEngine, &outputMixObject, 1, ids_engine, req_engine);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;

    // 实现输出混音器
    result = (*outputMixObject)->Realize(outputMixObject, SL_BOOLEAN_FALSE);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;



    // III . 获取混响接口 并 设置混响 ( 可能会失败 )


    // 获取环境混响接口
    // 如果环境混响效果不可用 , 该操作可能失败
    // either because the feature is not present, excessive CPU load, or
    // the required MODIFY_AUDIO_SETTINGS permission was not requested and granted
    result = (*outputMixObject)->GetInterface(outputMixObject, SL_IID_ENVIRONMENTALREVERB,
                                               &outputMixEnvironmentalReverb);
    if (SL_RESULT_SUCCESS == result) {
        result = (*outputMixEnvironmentalReverb)->SetEnvironmentalReverbProperties(
                outputMixEnvironmentalReverb, &reverbSettings);
        (void)result;
    }




    //IV . 配置音源输入


    // 配置要播放的音频输入缓冲队列属性参数 , 缓冲区大小 , 音频格式 , 采样率 , 样本位数 , 通道数 , 样本大小端格式
    SLDataLocator_AndroidSimpleBufferQueue loc_bufq = {SL_DATALOCATOR_ANDROIDSIMPLEBUFFERQUEUE, 2};
    /*
        typedef struct SLDataFormat_PCM_ {
        SLuint32 		formatType;     //数据格式                 SL_DATAFORMAT_PCM
        SLuint32 		numChannels;    //通道数 , 左右声道 2个     2
        SLuint32 		samplesPerSec;  //采样率 44100Hz           SL_SAMPLINGRATE_44_1
        SLuint32 		bitsPerSample;  //采样位数 16位            SL_PCMSAMPLEFORMAT_FIXED_16
        SLuint32 		containerSize;  //容器大小                 SL_PCMSAMPLEFORMAT_FIXED_16
        SLuint32 		channelMask;    //通道        SL_SPEAKER_FRONT_LEFT | SL_SPEAKER_FRONT_RIGHT
        SLuint32		endianness;     //小端格式                 SL_BYTEORDER_LITTLEENDIAN
    } SLDataFormat_PCM;
     */
    SLDataFormat_PCM format_pcm = {SL_DATAFORMAT_PCM,           //PCM 格式
                                   2,                           //两个声道
                                   SL_SAMPLINGRATE_44_1,        //采样率 44100 Hz
                                   SL_PCMSAMPLEFORMAT_FIXED_16, //采样位数 16位
                                   SL_PCMSAMPLEFORMAT_FIXED_16, //容器为 16 位
                                   SL_SPEAKER_FRONT_LEFT | SL_SPEAKER_FRONT_RIGHT,  //左右双声道
                                   SL_BYTEORDER_LITTLEENDIAN};  //小端格式

    // 设置音频数据源 , 配置缓冲区 ( loc_bufq ) 与 音频格式 (format_pcm)
    SLDataSource audioSrc = {&loc_bufq, &format_pcm};



    // V . 配置音频输出


    // 配置混音器 : 将 outputMixObject 混音器对象装载入 SLDataLocator_OutputMix 结构体中
    SLDataLocator_OutputMix loc_outmix = {SL_DATALOCATOR_OUTPUTMIX, outputMixObject};

    // 将 SLDataLocator_OutputMix 结构体装载到 SLDataSink 中
    //  音频输出通过 loc_outmix 输出 , 实际上是通过 outputMixObject 混音器对象输出的
    SLDataSink audioSnk = {&loc_outmix, NULL};




    // VI . 创建并实现播放器


    /*
     * 创建音频播放器:
     *      如果需要效果器时 , 不支持高性能音频
     *     ( fast audio does not support when SL_IID_EFFECTSEND is required, skip it
     *          for fast audio case )
     */

    // 操作队列接口 , 如果需要 特效接口 , 添加 SL_IID_EFFECTSEND
    const SLInterfaceID ids_player[3] = {SL_IID_BUFFERQUEUE, SL_IID_VOLUME, SL_IID_EFFECTSEND,
            /*SL_IID_MUTESOLO,*/};
    const SLboolean req_player[3] = {SL_BOOLEAN_TRUE, SL_BOOLEAN_TRUE, SL_BOOLEAN_TRUE,
            /*SL_BOOLEAN_TRUE,*/ };


    // 创建播放器
    result = (*engineEngine)->CreateAudioPlayer(
            engineEngine,
            &bqPlayerObject,
            &audioSrc, //音频输入
            &audioSnk, //音频商户处
            bqPlayerSampleRate? 2 : 3,//
            ids_player,
            req_player);

    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;

    // 创建播放器对象
    result = (*bqPlayerObject)->Realize(bqPlayerObject, SL_BOOLEAN_FALSE);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;



    // VII . 获取播放器接口 和 缓冲队列接口


    // 获取播放器 Player 接口 : 该接口用于设置播放器状态 , 开始 暂停 停止 播放 等操作
    result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_PLAY, &bqPlayerPlay);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;

    // 获取播放器 缓冲队列 接口 : 该接口用于控制 音频 缓冲区数据 播放
    result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_BUFFERQUEUE,
                                             &bqPlayerBufferQueue);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;




    // VIII . 注册回调函数


    // 注册缓冲区队列的回调函数 , 每次播放完数据后 , 会自动回调该函数
    //      传入参数 this , 就是 bqPlayerCallback 函数中的 context 参数
    result = (*bqPlayerBufferQueue)->RegisterCallback(bqPlayerBufferQueue, bqPlayerCallback, this);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;



    // IX . 获取效果器接口 和 音量控制接口 ( 不是必须的 )


    // 获取效果器发送接口 ( get the effect send interface )
    bqPlayerEffectSend = NULL;
    if( 0 == bqPlayerSampleRate) {
        result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_EFFECTSEND,
                                                 &bqPlayerEffectSend);
        assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
        (void)result;
    }

#if 0   // mute/solo is not supported for sources that are known to be mono, as this is
    // get the mute/solo interface
    result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_MUTESOLO, &bqPlayerMuteSolo);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;
#endif

    // 获取音量控制接口

    // 获取音量控制接口 ( get the volume interface ) [ 如果需要调节音量可以获取该接口 ]
    result = (*bqPlayerObject)->GetInterface(bqPlayerObject, SL_IID_VOLUME, &bqPlayerVolume);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;



    // X . 设置播放状态


    // 设置播放器正在播放状态 ( set the player's state to playing )
    result = (*bqPlayerPlay)->SetPlayState(bqPlayerPlay, SL_PLAYSTATE_PLAYING);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;


    // XI. 手动调用激活回调函数

    // 手动激活 , 手动调用一次 bqPlayerCallback 回调函数
    bqPlayerCallback(bqPlayerBufferQueue, this);

IV . OpenSLES slAndroidSimpleBufferQueueCallback 回调函数声明及实现代码

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1 . 回调函数原型 :

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typedef void (SLAPIENTRY *slAndroidSimpleBufferQueueCallback)(
	SLAndroidSimpleBufferQueueItf caller,
	void *pContext
);

2 . 回调函数声明及实现 :

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//每当缓冲数据播放完毕后 , 会自动回调该回调函数
// this callback handler is called every time a buffer finishes playing
void bqPlayerCallback(SLAndroidSimpleBufferQueueItf bq, void *context)
{
    //获取 PCM 采样数据 , 将重采样的数据放到 data 中
    int data_size ; 

	//进行 FFMPEG 音频重采样 ... 大块代码参考上一篇博客 

    //开始播放
    if ( data_size > 0 ){

        //通过播放器队列接口 , 将 PCM 数据加入到该队列缓冲区后 , 就会自动播放这段音频
        //  注意 , 最后一个参数是样本字节数
        (*bq)->Enqueue(bq, audioChannel->data, data_size);
    }

}

3 . 回调函数注册 :

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    // VIII . 注册回调函数


    // 注册缓冲区队列的回调函数 , 每次播放完数据后 , 会自动回调该函数
    //      传入参数 this , 就是 bqPlayerCallback 函数中的 context 参数
    result = (*bqPlayerBufferQueue)->RegisterCallback(bqPlayerBufferQueue, bqPlayerCallback, this);
    assert(SL_RESULT_SUCCESS == result);
    (void)result;

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