Android 录音详解（二）—— 录制 mp3 格式音频（ lame 库的编译及使用）
2018-11-27 liuyingcong 安卓开发
众多周知，mp3 是跨平台性最好的音频格式，由于采用了压缩率更高的有损压缩算法，文件大小是大约每分钟1M，使其在网络中传输更快，占用存储空间也更少；与此同时，它的声音质量也不错，尤其是人声（相声、评书、脱口秀），当然追求无损音乐的除外。
Android 中没有提供录制 mp3 的 API，需要使用开源库 lame，lame 是专门用于编码 mp3 的轻量高效的 c 代码库。由于采用 c 语言编写，故需要用到 jni。且听我慢慢道来~
一、lame 库下载
https://sourceforge.net/projects/lame/files/lame/
我们使用最新的版本：3.100
二、lame 引入
1、创建 jni 文件夹：
首先把 Android Studio 中的项目切换到 Project 视图，在 main 目录下新建 jni 文件夹，在jni文件夹里面新建 lame 文件夹；
2、复制要编译的文件：
解压下载的 lame 库，打开 libmp3lame 文件夹，把里面所有后缀名为 .c .h 的文件（不包括两个文件夹下的）复制到上述新建的 lame 文件夹内；返回上一级，打开 include 文件夹，把 lame.h 文件同样复制到上述新建的 lame 文件夹内，此时 lame 文件夹内应包含 42 个文件。
3、修改库文件：
打开项目中刚刚拷贝过来的 util.h 文件，把 570 行的两处 ieee754_float32_t 改为 float
打开 set_get.h 文件，把头部的 #include <lame.h> 改为 #include "lame.h"
打开 fft.c 文件，删除第47行 #include "vector/lame_intrin.h"
4、新建 Android.mk 文件
在 jni 目录下新建文件 Android.mk，将下面代码拷贝到文件中：
LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE := mp3lame LOCAL_SRC_FILES := lame/bitstream.c lame/fft.c lame/id3tag.c lame/mpglib_interface.c lame/presets.c lame/quantize.c lame/reservoir.c lame/tables.c lame/util.c lame/VbrTag.c lame/encoder.c lame/gain_analysis.c lame/lame.c lame/newmdct.c lame/psymodel.c lame/quantize_pvt.c lame/set_get.c lame/takehiro.c lame/vbrquantize.c lame/version.c MP3Recorder.c include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
5、新建 Application.mk 文件：
在 jni 目录下新建文件 Application.mk，将下面代码拷贝到文件中：
APP_ABI := armeabi-v7a arm64-v8a x86 x86_64 APP_CFLAGS += -DSTDC_HEADERS APP_PLATFORM := android-19
三、编写 java 类和 c 文件
1、新建 MP3Recorder 类：
在项目包名（如 com.demo.lame）下新建 MP3Recorder 类，存放本地方法：
package com.demo.lame; /** * 18.11.30 8:51 Yingcong Liu */ public class MP3Recorder { static {System.loadLibrary("mp3lame");}/** * 初始化 lame编码器 * * @param inSampleRate * 输入采样率 * @param outChannel * 声道数 * @param outSampleRate * 输出采样率 * @param outBitrate * 比特率(kbps) * @param quality * 0~9，0最好 */ public static native void init(int inSampleRate, int outChannel, int outSampleRate, int outBitrate, int quality); /** * 编码，把 AudioRecord 录制的 PCM 数据转换成 mp3 格式 * * @param buffer_l * 左声道输入数据 * @param buffer_r * 右声道输入数据 * @param samples * 输入数据的size * @param mp3buf * 输出数据 * @return * 输出到mp3buf的byte数量 */ public static native int encode(short[] buffer_l, short[] buffer_r, int samples, byte[] mp3buf); /** * 刷写 * * @param mp3buf * mp3数据缓存区 * @return * 返回刷写的数量 */ public static native int flush(byte[] mp3buf); /** * 关闭 lame 编码器，释放资源 */ public static native void close(); }
2、生成 MP3Recorder.h
打开Android studio的terminal 命令行，输入cd app/src/main/java 命令切换到java目录下，输入javah -o MP3Recorder.h com.demo.lame.MP3Recorder （注意，后面是MP3Recorder的全类名，修改成你的）生成MP3Recorder.h文件，生成过程中有可能出现：
错误: 编码GBK的不可映射字符
不要在意（原因讲一下，JDK默认是用Unicode编码的，由于文件中出现了中文注释，Unicode不支持，故出现这种错误，强迫症者可以用javah -encoding UTF-8 -o MP3Recorder），同步一下文件：File - Sync with File System，就会在java文件夹下发现 MP3Recorder.h文件，把它移动到jni文件夹下；
3、新建 MP3Recorder.c
在jni目录下新建 MP3Recorder.c 文件，把下面代码拷贝到里面，注意改方法名，参照MP3Recorder中的方法名：
#include "lame/lame.h" #include "MP3Recorder.h" static lame_global_flags *glf = NULL; JNIEXPORT void JNICALL Java_com_demo_myrecord2_MP3Recorder_init(JNIEnv *env, jobject instance, jint inSamplerate, jint outChannel, jint outSamplerate, jint outBitrate, jint quality) { if (glf != NULL) { lame_close(glf); glf = NULL; } glf = lame_init(); lame_set_in_samplerate(glf, inSamplerate); lame_set_num_channels(glf, outChannel); lame_set_out_samplerate(glf, outSamplerate); lame_set_brate(glf, outBitrate); lame_set_quality(glf, quality); lame_init_params(glf); } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_demo_myrecord2_MP3Recorder_encode(JNIEnv *env, jobject instance, jshortArray buffer_l, jshortArray buffer_r, jint samples, jbyteArray mp3buf) { jshort* j_buffer_l = (*env)->GetShortArrayElements(env, buffer_l, NULL); jshort* j_buffer_r = (*env)->GetShortArrayElements(env, buffer_r, NULL); const jsize mp3buf_size = (*env)->GetArrayLength(env, mp3buf); jbyte* j_mp3buf = (*env)->GetByteArrayElements(env, mp3buf, NULL); int result = lame_encode_buffer(glf, j_buffer_l, j_buffer_r, samples, j_mp3buf, mp3buf_size); (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, buffer_l, j_buffer_l, 0); (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, buffer_r, j_buffer_r, 0); (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, mp3buf, j_mp3buf, 0); return result; } JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_demo_myrecord2_MP3Recorder_flush(JNIEnv *env, jobject instance, jbyteArray mp3buf) { const jsize mp3buf_size = (*env)->GetArrayLength(env, mp3buf); jbyte* j_mp3buf = (*env)->GetByteArrayElements(env, mp3buf, NULL); int result = lame_encode_flush(glf, j_mp3buf, mp3buf_size); (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, mp3buf, j_mp3buf, 0); return result; } JNIEXPORT void JNICALL Java_com_demo_myrecord2_MP3Recorder_close(JNIEnv *env, jobject instance) { lame_close(glf); glf = NULL; }
四、编译
1、确认是否有 NDK：
打开 Android Studio 的 File - Settings，打开 Appearance & Behavior - System Settings - Android SDK，切换到 SDK Tools 便签，勾选 NDK 并下载；
2、确认项目是否已关联 NDK：
打开 File - Project Structure，在 Android NDK location 中填入 NDK 路径，如：E:\sdk\ndk-bundle；同时，要把该路径配置成环境变量，后面会用到。
3、编译生成 so库
打开Android studio的terminal命令行，切换到jni目录下，输入命令：ndk-build，执行完毕后同步一下文件，就可以看到libs文件夹了（细心的同学会发现还多了obj文件夹，里面的内容几乎和libs文件夹夹是相同的，只是它里面带有调试信息，没用，可以删掉），里面就是各平台的so库。
如果编译失败，请下载最新版本的NDK试一下。
五、使用
1、在 app 下的 build-gradle 文件 android 项目里添加：
externalNativeBuild {
ndkBuild {
path file('src/main/jni/Android.mk')
}
}
2、录音的代码：
// 录音状态
private boolean isRecording;
//开始录音
private void record() {
new Thread() {
@Override
public void run() {
// 音源
int audioSource = MediaRecorder.AudioSource.MIC;
// 采样率
int sampleRate = 44100;
// 声道
int channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO;//单声道
// 采样位数
int audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
// 录音缓存区大小
int bufferSizeInBytes;
// 文件输出流
FileOutputStream fos;
// 录音最小缓存大小
bufferSizeInBytes = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, channelConfig, audioFormat);
AudioRecord audioRecord = new AudioRecord(audioSource, sampleRate, channelConfig, audioFormat, bufferSizeInBytes);
try {
fos = new FileOutputStream(getExternalCacheDir() + "/demo.mp3");
MP3Recorder.init(sampleRate, 2, sampleRate, 128, 5);
short[] buffer = new short[bufferSizeInBytes];
byte[] mp3buffer = new byte[(int) (7200 + buffer.length * 1.25)];
audioRecord.startRecording();
isRecording = true;
while (isRecording && audioRecord.getRecordingState() == AudioRecord.RECORDSTATE_RECORDING) {
int readSize = audioRecord.read(buffer, 0, bufferSizeInBytes);
if (readSize > 0) {
int encodeSize = MP3Recorder.encode(buffer, buffer, readSize, mp3buffer);
if (encodeSize > 0) {
try {
fos.write(mp3buffer, 0, encodeSize);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
int flushSize = MP3Recorder.flush(mp3buffer);
if (flushSize > 0) {
try {
fos.write(mp3buffer, 0, flushSize);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
audioRecord.stop();
audioRecord.release();
MP3Recorder.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
}
// 停止录音
private void stop() {
isRecording = false;
}