鸿蒙（API 12 Beta3版）【音频解码】

开发者可以调用本模块的Native API接口，完成音频解码，即将媒体数据解码为PCM码流。

当前支持的解码能力如下:

容器规格	音频解码类型
mp4	AAC、MPEG(MP3)、Flac、Vorbis、AudioViVid11+
m4a	AAC
flac	Flac
ogg	Vorbis、opus
aac	AAC
mp3	MPEG(MP3)
amr	AMR(amrnb、amrwb)
raw	G711mu
ape	APE

适用场景

• 音频播放

  在播放音频之前，需要先解码音频，再将数据输送到硬件扬声器播放。

• 音频渲染

  在对音频文件进行音效处理之前，需要先解码再由音频处理模块进行音频渲染。

• 音频编辑

  音频编辑（如调整单个声道的播放倍速等）需要基于PCM码流进行，所以需要先将音频文件解码。

开发指导

参考以下示例代码，完成音频解码的全流程，包括：创建解码器、设置解码参数（采样率/码率/声道数等）、开始、刷新、重置、销毁资源。

在应用开发过程中，开发者应按一定顺序调用方法，执行对应操作，否则系统可能会抛出异常或生成其他未定义的行为。具体顺序可参考下列开发步骤及对应说明。

如下为音频解码调用关系图：

在 CMake 脚本中链接动态库

target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_codecbase.so)
target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_core.so)
target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_acodec.so)

开发步骤

1. 添加头文件。

#include <multimedia/player_framework/native_avcodec_audiocodec.h>
#include <multimedia/native_audio_channel_layout.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avcapability.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avcodec_base.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avformat.h>
#include <multimedia/player_framework/native_avbuffer.h>

1. 创建解码器实例对象，OH_AVCodec *为解码器实例指针。

//c++标准库命名空间
using namespace std;
// 通过 codecname 创建解码器
OH_AVCapability *capability = OH_AVCodec_GetCapability(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_MPEG, false);
const char *name = OH_AVCapability_GetName(capability);
OH_AVCodec *audioDec_ = OH_AudioCodec_CreateByName(name);

// 设置判定是否为编码；设置false表示当前是解码。
bool isEncoder = false;
// 通过 Mimetype 创建解码器
OH_AVCodec *audioDec_ = OH_AudioCodec_CreateByMime(OH_AVCODEC_MIMETYPE_AUDIO_MPEG, isEncoder);

// 初始化队列
class ADecBufferSignal {
public:std::mutex inMutex_;std::mutex outMutex_;std::mutex startMutex_;std::condition_variable inCond_;std::condition_variable outCond_;std::condition_variable startCond_;std::queue<uint32_t> inQueue_;std::queue<uint32_t> outQueue_;std::queue<OH_AVBuffer *> inBufferQueue_;std::queue<OH_AVBuffer *> outBufferQueue_;
};
ADecBufferSignal *signal_;

1. 调用OH_AudioCodec_RegisterCallback()注册回调函数。

   注册回调函数指针集合OH_AVCodecCallback，包括：

   • OH_AVCodecOnError：解码器运行错误。
   • OH_AVCodecOnStreamChanged：码流信息变化，如声道变化等。
   • OH_AVCodecOnNeedInputBuffer：运行过程中需要新的输入数据，即解码器已准备好，可以输入数据。
   • OH_AVCodecOnNewOutputBuffer：运行过程中产生了新的输出数据，即解码完成。

   开发者可以通过处理该回调报告的信息，确保解码器正常运转。

// OH_AVCodecOnError回调函数的实现
static void OnError(OH_AVCodec *codec, int32_t errorCode, void *userData)
{(void)codec;(void)errorCode;(void)userData;
}
// OH_AVCodecOnStreamChanged回调函数的实现
static void OnOutputFormatChanged(OH_AVCodec *codec, OH_AVFormat *format, void *userData)
{(void)codec;(void)format;(void)userData;
}
// OH_AVCodecOnNeedInputBuffer回调函数的实现
static void OnInputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData)
{(void)codec;ADecBufferSignal *signal = static_cast<ADecBufferSignal *>(userData);unique_lock<mutex> lock(signal->inMutex_);signal->inQueue_.push(index);signal->inBufferQueue_.push(data);signal->inCond_.notify_all();// 解码输入码流送入inBufferQueue_队列
}
// OH_AVCodecOnNewOutputBuffer回调函数的实现
static void OnOutputBufferAvailable(OH_AVCodec *codec, uint32_t index, OH_AVBuffer *data, void *userData)
{(void)codec;ADecBufferSignal *signal = static_cast<ADecBufferSignal *>(userData);unique_lock<mutex> lock(signal->outMutex_);signal->outQueue_.push(index);signal->outBufferQueue_.push(data);signal->outCond_.notify_all();// 将对应输出buffer的 index 送入outQueue_队列// 将对应解码完成的数据data送入outBufferQueue_队列
}
signal_ = new ADecBufferSignal();
OH_AVCodecCallback cb_ = {&OnError, &OnOutputFormatChanged, &OnInputBufferAvailable, &OnOutputBufferAvailable};
int32_t ret = OH_AudioCodec_RegisterCallback(audioDec_, cb_, signal_);
if (ret != AVCS_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. （可选）OH_AudioCodec_SetDecryptionConfig设置解密配置。当获取到DRM信息(参考[音视频解封装]开发步骤第3步)后，通过此接口进行解密配置。DRM相关接口详见[DRM API文档]。此接口需在Prepare前调用。

添加头文件

#include <multimedia/drm_framework/native_mediakeysystem.h>
#include <multimedia/drm_framework/native_mediakeysession.h>
#include <multimedia/drm_framework/native_drm_err.h>
#include <multimedia/drm_framework/native_drm_common.h>

在 CMake 脚本中链接动态库

target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_drm.so)

使用示例

// 根据DRM信息创建指定的DRM系统, 以创建"com.wiseplay.drm"为例
MediaKeySystem *system = nullptr;
int32_t ret = OH_MediaKeySystem_Create("com.wiseplay.drm", &system);
if (system == nullptr) {printf("create media key system failed");return;
}
// 进行DRM授权
// 创建解密会话
MediaKeySession *session = nullptr;
DRM_ContentProtectionLevel contentProtectionLevel = CONTENT_PROTECTION_LEVEL_SW_CRYPTO;
ret = OH_MediaKeySystem_CreateMediaKeySession(system, &contentProtectionLevel, &session);
if (session == nullptr) {printf("create media key session failed");return;
}
// 获取许可证请求、设置许可证响应等
// 设置解密配置, 即将解密会话、安全通路标志(当前音频解密不支持安全通路，应设置为false)设置到解码器中。
bool secureAudio = false;
ret = OH_AudioCodec_SetDecryptionConfig(audioDec_, session, secureAudio);

1. 调用OH_AudioCodec_Configure()配置解码器。

   配置选项key值说明：

   	描述	AAC	Flac	Vorbis	MPEG	G711mu	AMR(amrnb、amrwb)	APE
   OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE	采样率	必须	必须	必须	必须	必须	必须	必须
   OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT	声道数	必须	必须	必须	必须	必须	必须	必须
   OH_MD_KEY_MAX_INPUT_SIZE	最大输入长度	可选	可选	可选	可选	可选	可选	可选
   OH_MD_KEY_AAC_IS_ADTS	是否adts	可选,默认1 latm类型	-	-	-	-	-	-
   MD_KEY_AUDIO_SAMPLE_FORMAT	输出音频流格式	可选（SAMPLE_S16LE，SAMPLE_F32LE）	-	可选（SAMPLE_S16LE，SAMPLE_F32LE）	可选	可选（默认SAMPLE_S16LE）	可选（SAMPLE_S16LE，SAMPLE_F32LE）	可选
   MD_KEY_BITRATE	可选	可选	可选	可选	可选	可选	可选	可选
   MD_KEY_IDENTIFICATION_HEADER	ID Header	-	-	必须（和Codec_Config二选一）	-	-	-	-
   MD_KEY_SETUP_HEADER	Setup Header	-	-	必须（和Codec_Config二选一）	-	-	-	-
   MD_KEY_CODEC_CONFIG	MD_KEY_SETUP_HEADERID Header+Common Header+Setup Header 拼接	-		必须（和上述ID和Setup二选一）	-	-	-	-

// 设置解码分辨率
int32_t ret;
// 配置音频采样率（必须）
constexpr uint32_t DEFAULT_SAMPLERATE = 44100;
// 配置音频码率（必须）
constexpr uint32_t DEFAULT_BITRATE = 32000;
// 配置音频声道数（必须）
constexpr uint32_t DEFAULT_CHANNEL_COUNT = 2;
// 配置最大输入长度（可选）
constexpr uint32_t DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE = 1152;
// 配置是否为ADTS解码（acc）
constexpr uint32_t DEFAULT_AAC_TYPE = 1;
OH_AVFormat *format = OH_AVFormat_Create();
// 写入format
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_SAMPLE_RATE, DEFAULT_SAMPLERATE);
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_BITRATE, DEFAULT_BITRATE);
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AUD_CHANNEL_COUNT, DEFAULT_CHANNEL_COUNT);
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_MAX_INPUT_SIZE, DEFAULT_MAX_INPUT_SIZE);
OH_AVFormat_SetIntValue(format, OH_MD_KEY_AAC_IS_ADTS, DEFAULT_AAC_TYPE);
// 配置解码器
ret = OH_AudioCodec_Configure(audioDec_, format);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. 调用OH_AudioCodec_Prepare()，解码器就绪。

ret = OH_AudioCodec_Prepare(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. 调用OH_AudioCodec_Start()启动解码器，进入运行态。

unique_ptr<ifstream> inputFile_ = make_unique<ifstream>();
unique_ptr<ofstream> outFile_ = make_unique<ofstream>();
// 打开待解码二进制文件路径
inputFile_->open(inputFilePath.data(), ios::in | ios::binary); 
// 配置解码文件输出路径
outFile_->open(outputFilePath.data(), ios::out | ios::binary);
// 开始解码
ret = OH_AudioCodec_Start(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. （可选）调用OH_AVCencInfo_SetAVBuffer()，设置cencInfo。

   若当前播放的节目是DRM加密节目，且由上层应用做媒体解封装，则须调用OH_AVCencInfo_SetAVBuffer()将cencInfo设置给AVBuffer，以实现AVBuffer中媒体数据的解密。

添加头文件

#include <multimedia/player_framework/native_cencinfo.h>

在 CMake 脚本中链接动态库

target_link_libraries(sample PUBLIC libnative_media_avcencinfo.so)

使用示例

auto buffer = signal_->inBufferQueue_.front();
int64_t size;
int64_t pts;
uint32_t keyIdLen = DRM_KEY_ID_SIZE;
uint8_t keyId[] = {0xd4, 0xb2, 0x01, 0xe4, 0x61, 0xc8, 0x98, 0x96,0xcf, 0x05, 0x22, 0x39, 0x8d, 0x09, 0xe6, 0x28};
uint32_t ivLen = DRM_KEY_IV_SIZE;
uint8_t iv[] = {0xbf, 0x77, 0xed, 0x51, 0x81, 0xde, 0x36, 0x3e,0x52, 0xf7, 0x20, 0x4f, 0x72, 0x14, 0xa3, 0x95};
uint32_t encryptedBlockCount = 0;
uint32_t skippedBlockCount = 0;
uint32_t firstEncryptedOffset = 0;
uint32_t subsampleCount = 1;
DrmSubsample subsamples[1] = { {0x10, 0x16} };
inputFile_.read(reinterpret_cast<char *>(&size), sizeof(size));
inputFile_.read(reinterpret_cast<char *>(&pts), sizeof(pts));
inputFile_.read((char *)OH_AVMemory_GetAddr(buffer), size);
OH_AVCencInfo *cencInfo = OH_AVCencInfo_Create();
if (cencInfo == nullptr) {// 异常处理
}
OH_AVErrCode errNo = OH_AVCencInfo_SetAlgorithm(cencInfo, DRM_ALG_CENC_AES_CTR);
if (errNo != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
errNo = OH_AVCencInfo_SetKeyIdAndIv(cencInfo, keyId, keyIdLen, iv, ivLen);
if (errNo != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
errNo = OH_AVCencInfo_SetSubsampleInfo(cencInfo, encryptedBlockCount, skippedBlockCount, firstEncryptedOffset,subsampleCount, subsamples);
if (errNo != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
errNo = OH_AVCencInfo_SetMode(cencInfo, DRM_CENC_INFO_KEY_IV_SUBSAMPLES_SET);
if (errNo != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
errNo = OH_AVCencInfo_SetAVBuffer(cencInfo, buffer);
if (errNo != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
errNo = OH_AVCencInfo_Destroy(cencInfo);
if (errNo != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. 调用OH_AudioCodec_PushInputBuffer()，写入待解码的数据。

如果是结束，需要对flag标识成AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS。

uint32_t index = signal_->inQueue_.front();
auto buffer = signal_->inBufferQueue_.front();
int64_t size;
int64_t pts;
// size是待解码数据的每帧帧长度。pts是每帧的时间戳，用于指示音频应该何时被播放。
// size和pts的获取来源：音视频资源文件或者待解码的数据流
// 若是解码音视频资源文件，则需从解封装OH_AVDemuxer_ReadSampleBuffer的buffer中获取
// 若是解码数据流，则需要从数据流的提供者获取。
// 此处为了介绍解码功能以测试文件中保存的size和pts为示例
inputFile_.read(reinterpret_cast<char *>(&size), sizeof(size));
inputFile_.read(reinterpret_cast<char *>(&pts), sizeof(pts));
inputFile_.read((char *)OH_AVBuffer_GetAddr(buffer), size);
OH_AVCodecBufferAttr attr = {0};
if (inputFile_->eof()) {attr.size = 0;attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS;
} else {attr.size = size;attr.flags = AVCODEC_BUFFER_FLAGS_NONE;
}
attr.pts = pts;
OH_AVBuffer_SetBufferAttr(buffer, &attr);
int32_t ret = OH_AudioCodec_PushInputBuffer(audioDec_, index);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. 调用OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer()，输出解码后的PCM码流。

从API version 11开始，Audio Vivid新增获取获取元数据。

uint32_t index = signal_->outQueue_.front();
OH_AVBuffer *data = signal_->outBufferQueue_.front();
// 获取buffer attributes
OH_AVCodecBufferAttr attr = {0};
ret = OH_AVBuffer_GetBufferAttr(data, &attr);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
// 将解码完成数据data写入到对应输出文件中
pcmOutputFile_.write(reinterpret_cast<char *>(OH_AVBuffer_GetAddr(data)), attr.size);// API version 11开始提供 获取audio vivid 元数据
OH_AVFormat * format = OH_AVBuffer_GetParameter(data);
uint8_t *metadata = nullptr;
size_t metaSize;
OH_AVFormat_GetBuffer(format,OH_MD_KEY_AUDIO_VIVID_METADATA,&metadata,&metaSize);ret = OH_AudioCodec_FreeOutputBuffer(audioDec_, index);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
if (attr.flags == AVCODEC_BUFFER_FLAGS_EOS) {// 结束
}

1. （可选）调用OH_AudioCodec_Flush()刷新解码器。

   调用OH_AudioCodec_Flush()后，解码器仍处于运行态，但会将当前队列清空，将已解码的数据释放。

   此时需要调用OH_AudioCodec_Start()重新开始解码。

   使用情况：

   • 在文件EOS之后，需要调用刷新
   • 在执行过程中遇到可继续执行的错误时（即OH_AudioCodec_IsValid 为true）调用

// 刷新解码器 audioDec_
ret = OH_AudioCodec_Flush(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
// 重新开始解码
ret = OH_AudioCodec_Start(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. （可选）调用OH_AudioCodec_Reset()重置解码器。

   调用OH_AudioCodec_Reset()后，解码器回到初始化的状态，需要调用OH_AudioCodec_Configure()重新配置，然后调用OH_AudioCodec_Start()重新开始解码。

// 重置解码器 audioDec_
ret = OH_AudioCodec_Reset(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}
// 重新配置解码器参数
ret = OH_AudioCodec_Configure(audioDec_, format);
if (ret != AV_ERR_OK) {
// 异常处理
}

1. 调用OH_AudioCodec_Stop()停止解码器。

// 终止解码器 audioDec_
ret = OH_AudioCodec_Stop(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
}

1. 调用OH_AudioCodec_Destroy()销毁解码器实例，释放资源。

   说明

   不要重复销毁解码器

// 调用OH_AudioCodec_Destroy, 注销解码器
ret = OH_AudioCodec_Destroy(audioDec_);
if (ret != AV_ERR_OK) {// 异常处理
} else {audioDec_ = NULL; // 不可重复destroy
}

最后呢

很多开发朋友不知道需要学习那些鸿蒙技术？鸿蒙开发岗位需要掌握那些核心技术点？为此鸿蒙的开发学习必须要系统性的进行。

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• 《鸿蒙生态应用开发V2.0白皮书》
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• OpenHarmony北向、南向开发环境搭建
• 《鸿蒙开发基础》
• 《鸿蒙开发进阶》
• 《鸿蒙开发实战》

总结

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