linux编译libmp3lame,使用libmp3lame库编码mp3
使用libmp3lame庫編碼mp3
LAME
lame是一個有名的開源mp3編碼庫，但是目前網上使用lame庫的教程基本都是直接貼一篇代碼，沒有任何的解釋，而每個使用者需要編碼的需求都不一樣，這些所謂的教程基本沒什么作用。
這篇文章將會介紹如何調用lame庫的接口編碼出mp3。不同于目前網上的大多數lame教程，本文不會干巴巴的貼一屏幕代碼，而是盡量對lame庫提供的各種參數設置的接口做講解。讓讀者能夠舉一反三，根據自己的需求編碼出各種格式的mp3。
lame庫編譯
lame對linux的編譯支持比較好，但是對于vc的支持基本停留在10年以前。所幸編碼庫的代碼只有幾個文件(下載的代碼還包括命令行程序代碼和gui程序代碼，我們在此只需要編碼庫的代碼，在libmp3lame目錄中)，自己新建個項目包含進來編譯就行。
MP3
mp3(MPEG Layer III)這種格式在生活中很常見，但是mp3有很多種參數，這里討論一下mp3編碼所必須知道的一些參數。
采樣率(sampleRate)：采樣率越高聲音的還原度越好。
比特率(bitrate)：每秒鐘的數據量，越高音質越好。
聲道數(channels)：聲道的數量，通常只有單聲道和雙聲道，雙聲道即所謂的立體聲。
比特率控制模式：ABR、VBR、CBR，這3中模式含義很容易查詢到，不在贅述。
MPEG Layer III
MPEG有幾個版本的協議，不同版本的協議能夠支持的參數能力是不同的。編碼庫的使用者必須清楚不同版本的區別才能正確的設置參數。
有以下3個版本的協議，MPEG1、MPEG2、MPEG2.5。其中MPEG2.5是非官方的標準，但是流傳廣泛，所以基本也都支持。他們的區別主要集中在支持的比特率和采樣率不同。
采樣率支持(Hz)
MPEG1
MPEG2
MPEG2.5
44100
22050
11025
48000
24000
12000
32000
16000
8000
比特率支持(bit/s)
MPEG1
MPEG2
MPEG2.5
32
8
8
40
16
16
48
24
24
56
32
32
64
40
40
80
48
48
96
56
56
112
64
64
128
80
160
96
192
112
224
128
256
144
320
160
編碼
流程
使用lame庫只需要包含lame.h頭文件，編碼mp3基本上遵循以下的流程,
初始化編碼參數
lame_init：初始化一個編碼參數的數據結構，給使用者用來設置參數。
設置編碼參數
lame_set_in_samplerate：設置被輸入編碼器的原始數據的采樣率。
lame_set_out_samplerate：設置最終mp3編碼輸出的聲音的采樣率，如果不設置則和輸入采樣率一樣。
lame_set_num_channels ：設置被輸入編碼器的原始數據的聲道數。
lame_set_mode ：設置最終mp3編碼輸出的聲道模式，如果不設置則和輸入聲道數一樣。參數是枚舉，STEREO代表雙聲道，MONO代表單聲道。
lame_set_VBR：設置比特率控制模式，默認是CBR，但是通常我們都會設置VBR。參數是枚舉，vbr_off代表CBR，vbr_abr代表ABR(因為ABR不常見，所以本文不對ABR做講解)vbr_mtrh代表VBR。
lame_set_brate：設置CBR的比特率，只有在CBR模式下才生效。
lame_set_VBR_mean_bitrate_kbps：設置VBR的比特率，只有在VBR模式下才生效。
其中每個參數都有默認的配置，如非必要可以不設置。這里只介紹了幾個關鍵的設置接口，還有其他的設置接口可以參考lame.h(lame的文檔里只有命令行程序的用法，沒有庫接口的用法)。
初始化編碼器器
lame_init_params：根據上面設置好的參數建立編碼器
編碼PCM數據
lame_encode_buffer或lame_encode_buffer_interleaved：將PCM數據送入編碼器，獲取編碼出的mp3數據。這些數據寫入文件就是mp3文件。
其中lame_encode_buffer輸入的參數中是雙聲道的數據分別輸入的，lame_encode_buffer_interleaved輸入的參數中雙聲道數據是交錯在一起輸入的。具體使用哪個需要看采集到的數據是哪種格式的，不過現在的設備采集到的數據大部分都是雙聲道數據是交錯在一起。
單聲道輸入只能使用lame_encode_buffer，把單聲道數據當成左聲道數據傳入，右聲道傳NULL即可。
調用這兩個函數時需要傳入一塊內存來獲取編碼器出的數據，這塊內存的大小lame給出了一種建議的計算方式：采樣率/20+7200。
結束編碼
lame_encode_flush：結束編碼，獲取編碼出的結束數據。這部分數據也需要寫入mp3文件。
銷毀編碼器
lame_close銷毀編碼器，釋放資源。
參數的有效性
不規范的參數
對于編碼器的參數設置，所能接受的參數值并不是任意的。上一節的表格中列出了編碼器器能夠支持的參數值，如果我們設置的參數值不在其中，那么編碼器會自動幫我們選擇一個最近的值。
不一致的版本
但是如果仔細看了上面表格中的參數后會發現一個問題，每個版本支持的參數范圍不一致，假如設置了MPEG2的比特率又設置了MPEG1的采樣率那么會發生什么？
這里先給結論，lame庫會優先服從采樣率(這里指的是輸出采樣率)設置，根據采樣率選擇協議版本，然后在這個版本所能支持的比特率中選一個和設置比特率最接近的。
這個結論是我研究了lame的源碼后分析得到的，lame的文檔中并沒有對此有任何描述，網上也沒有任何相關的資料描述這一問題，接下來給出源碼分析，如果不關心的可以跳過這一節。
/*
* 0: MPEG-2 LSF
* 1: MPEG-1
* 2: MPEG-2.5 LSF FhG extention (1995-07-11 shn)
*/
typedef enum {
MPEG_2 = 0,
MPEG_1 = 1,
MPEG_25 = 2
} MPEG_t;
const int bitrate_table[3][16] = {
{0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 144, 160, -1}, /* MPEG 2 */
{0, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320, -1}, /* MPEG 1 */
{0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1}, /* MPEG 2.5 */
};
const int samplerate_table[3][4] = {
{22050, 24000, 16000, -1}, /* MPEG 2 */
{44100, 48000, 32000, -1}, /* MPEG 1 */
{11025, 12000, 8000, -1}, /* MPEG 2.5 */
};
這是lame庫中的參數能力表，lame庫最終會從表中選擇和設置值最接近的值。
下面的代碼是在CBR模式下確定比特率的代碼
if (gfp->VBR == vbr_off && gfp->compression_ratio > 0) {
if (gfp->samplerate_out == 0)
gfp->samplerate_out = map2MP3Frequency((int) (0.97 * gfp->samplerate_in)); /* round up with a margin of 3% */
/* choose a bitrate for the output samplerate which achieves * specified compression ratio */
gfp->brate = gfp->samplerate_out * 16 * cfg->channels_out / (1.e3 * gfp->compression_ratio);
/* we need the version for the bitrate table look up */
cfg->samplerate_index = SmpFrqIndex(gfp->samplerate_out, &cfg->version);
if (!cfg->free_format) /* for non Free Format find the nearest allowed bitrate */
gfp->brate = FindNearestBitrate(gfp->brate, cfg->version, gfp->samplerate_out);
}
int
map2MP3Frequency(int freq)
{
if (freq <= 8000)
return 8000;
if (freq <= 11025)
return 11025;
if (freq <= 12000)
return 12000;
if (freq <= 16000)
return 16000;
if (freq <= 22050)
return 22050;
if (freq <= 24000)
return 24000;
if (freq <= 32000)
return 32000;
if (freq <= 44100)
return 44100;
return 48000;
}
int
BitrateIndex(int bRate, /* legal rates from 32 to 448 kbps */
int version, /* MPEG-1 or MPEG-2/2.5 LSF */
int samplerate)
{ /* convert bitrate in kbps to index */
int i;
if (samplerate < 16000)
version = 2;
for (i = 0; i <= 14; i++) {
if (bitrate_table[version][i] > 0) {
if (bitrate_table[version][i] == bRate) {
return i;
}
}
}
return -1;
}
/* convert samp freq in Hz to index */
int
SmpFrqIndex(int sample_freq, int *const version)
{
switch (sample_freq) {
case 44100:
*version = 1;
return 0;
case 48000:
*version = 1;
return 1;
case 32000:
*version = 1;
return 2;
case 22050:
*version = 0;
return 0;
case 24000:
*version = 0;
return 1;
case 16000:
*version = 0;
return 2;
case 11025:
*version = 0;
return 0;
case 12000:
*version = 0;
return 1;
case 8000:
*version = 0;
return 2;
default:
*version = 0;
return -1;
}
}
可以看到首先如果沒有設置輸出采樣率，調用map2MP3Frequency根據輸入采樣率算出輸出采樣率，默認和輸入采樣率一致的。
然后根據輸出采樣率調用SmpFrqIndex計算出MPEG版本，這里注意將MPEG2和MPEG2.5都視為MPEG2。
根據已經設置的比特率、輸出采樣率、版本調用FindNearestBitrate去尋找合適的比特率。FindNearestBitrate在相應的版本的能力范圍中找一個最接近的值的索引。
接下來分析一下VBR情況下的處理
if (gfp->samplerate_out) {
if (gfp->samplerate_out < 16000) {
gfp->VBR_mean_bitrate_kbps = Max(gfp->VBR_mean_bitrate_kbps, 8);
gfp->VBR_mean_bitrate_kbps = Min(gfp->VBR_mean_bitrate_kbps, 64);
}
else if (gfp->samplerate_out < 32000) {
gfp->VBR_mean_bitrate_kbps = Max(gfp->VBR_mean_bitrate_kbps, 8);
gfp->VBR_mean_bitrate_kbps = Min(gfp->VBR_mean_bitrate_kbps, 160);
}
else {
gfp->VBR_mean_bitrate_kbps = Max(gfp->VBR_mean_bitrate_kbps, 32);
gfp->VBR_mean_bitrate_kbps = Min(gfp->VBR_mean_bitrate_kbps, 320);
}
}
可以看到這里沒有查表，直接是和采樣率對應的版本允許的比特率的范圍比較。這是因為VBR模式下比特率不固定，只要不超出范圍即可。
感想
我在使用lame庫的過程中發現資料很少，大部分博客也是不負責任的直接貼一篇代碼，所以我把自己使用lame庫種總結出的一些心得和體會在此分享出來，希望能幫助其他使用lame庫的人。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的linux编译libmp3lame,使用libmp3lame库编码mp3的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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