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Android音频开发(7):使用 OpenSL ES API(下)

本文是我的《Android音频开发》系列的第七篇文章,上一篇文章总整体上介绍了 Android OpenSL ES API 的基本概况,告诉了大家这个框架有什么特性,可以做什么,不能做什么。本文则重点介绍 OpenSL ES 框架及其API接口的一些关键的设计和概念,只有理解了它们,你才能更好地读懂 OpenSL ES 的相关代码。示例代码则放到了文章的最后,相信大家理解了这些基本的概念后,就能很容易地读懂这些代码的细节了。

1. 面向对象的 C 语言接口

OpenSL ES 虽然是 C 语言编写,但是它的接口采用的是面向对象的方式,并不是提供一系列的函数接口,而是以 Interface 的方式来提供 API,这是理解 OpenSL ES API 的一个比较重要的点。

可能这么说比较抽象,举例来说,一般的 C 语言库,比如:math 库,提供的接口可能是这样的:

double cosh(double); double sinh(double); double tanh(double);

我们直接在代码中调用这个函数即可,但是 OpenSL ES 却不是这样提供 API 的,它的大都数 API 需要这样访问:

// 下面代码是对 Audio Engine 对象进行 “初始化” SLEngineItf engineObject; SLresult result = (*engineObject)->Realize(engineObject, SL_BOOLEAN_FALSE);

由此可见,OpenSL ES 的 API 大都数是通过 “对象” 来调用的,如果在 Android NDK 下开发过 C 代码,就应该不会太陌生,因为我们调用 “JNI* env” 的函数也是这个样子去调用的。

2. Objects 和 Interfaces

OpenSL ES 有两个必须理解的概念,就是 Object 和 Interface,Object 可以想象成 Java 的 Object 类,Interface 可以想象成 Java 的 Interface,但它们并不完全相同,下面进一步解释他们的关系:

(1) 每个 Object 可能会存在一个或者多个 Interface,官方为每一种 Object 都定义了一系列的 Interface

(2)每个 Object 对象都提供了一些最基础的操作,比如:Realize,Resume,GetState,Destroy 等等,如果希望使用该对象支持的功能函数,则必须通过其 GetInterface 函数拿到 Interface 接口,然后通过 Interface 来访问功能函数

(3)并不是每个系统上都实现了 OpenSL ES 为 Object 定义的所有 Interface,所以在获取 Interface 的时候需要做一些选择和判断

通过查看 “OpenSLES.h” 文件,我们可以看到 OpenSL ES 定义的所有 Object 对象的 ID,我们可以通过 Object ID 来创建对应的对象实例。

Android音频开发(7):使用 OpenSL ES API(下)

其中,我们比较常用的应该就是:ENGINE、AUDIOPLAYER 和 AUDIORECORDER 对象了。

同样,“OpenSLES.h” 文件中还定义了所有的 Interface ID,通过 Interface ID 我们可以从对象中获取到对应的功能接口。

Android音频开发(7):使用 OpenSL ES API(下)

3. OpenSL ES 的状态机制

OpenSL ES 还有一个比较重要的概念,就是它的状态机制,如图所示:

Android音频开发(7):使用 OpenSL ES API(下)

任何一个 OpenSL ES 的对象,创建成功后,都进入 SL_OBJECT_STATE_UNREALIZED 状态,这种状态下,系统不会为它分配任何资源,直到调用 Realize 函数为止。

Realize 后的对象,就会进入 SL_OBJECT_STATE_REALIZED 状态,这是一种“可用”的状态,只有在这种状态下,对象的各个功能和资源才能正常地访问。

当一些系统事件发生后,比如出现错误或者 Audio 设备被其他应用抢占,OpenSL ES 对象会进入 SL_OBJECT_STATE_SUSPENDED 状态,如果希望恢复正常使用,需要调用 Resume 函数。

当调用对象的 Destroy 函数后,则会释放资源,并回到 SL_OBJECT_STATE_UNREALIZED 状态。

简言之,一个 OpenSL ES 对象的生命周期,就是从 create 到 destroy 的过程,生命周期的控制,都是通过开发者显示调用来完成的。

4. 常用的对象和结构体

心中保持一个概念,就是在 OpenSL ES 中,一切 API 的访问和控制都是通过 Interface 来完成的,连 OpenSL ES 里面的 Object 也是通过 SLObjectItf Interface 来访问和使用的。

4.1 Engine Object 和 SLEngineItf Interface

OpenSL ES 里面最核心的对象就是:Engine Object,音频引擎对象,它主要提供如下两个功能:

(1)管理 Audio Engine 的生命周期

(2)提供管理接口: SLEngineItf,该接口可以用来创建所有其他的 Object 对象

(3)提供设备属性查询接口:SLEngineCapabilitiesItf 和 SLAudioIODeviceCapabilitiesItf,这些接口可以查询设备的一些属性信息

Engine Object 对象的创建方法如下:

SLObjectItf engineObject; slCreateEngine( &engineObject, 0, nullptr, 0, nullptr, nullptr );

初始化/销毁:

(*engineObject)->Realize(engineObject, SL_BOOLEAN_FALSE); (*engineObject)->Destroy(engineObject);

获取管理接口:

SLEngineItf engineEngine; (*engineObject)->GetInterface(engineObject, SL_IID_ENGINE, &(engineEngine));

下面我们就可以愉快地使用 engineEngine 来创建所有 OpenSL ES 的其他对象了。

4.2 Media Object

OpenSL ES 里面另一组比较重要的对象就是 Media Object ,代表着多媒体功能的抽象,比如:player、recorder 等等。

我们可以通过 SLEngineItf 提供的 CreateAudioPlayer 方法来创建一个 player 对象实例,可以通过 SLEngineItf 提供的 CreateAudioRecorder 方法来创建一个 recorder 实例。

4.3 Data Source 和 Data Sink

OpenSL ES 里面,这两个结构体均是作为创建 Media Object 对象时的参数而存在的,data source 代表着输入源的信息,即数据从哪儿来、输入的数据参数是怎样的;而 data sink 则代表着输出的信息,即数据输出到哪儿、以什么样的参数来输出。

4.3.1 基本定义

Data Source 的定义如下:

typedef struct SLDataSource_ {       void *pLocator;       void *pFormat; } SLDataSource;

Data Sink 的定义如下:

typedef struct SLDataSink_ {     void *pLocator;     void *pFormat; } SLDataSink;

其中,pLocator 主要有如下几种:

SLDataLocator_Address SLDataLocator_BufferQueue SLDataLocator_IODevice SLDataLocator_MIDIBufferQueue SLDataLocator_URI

也就是说,Media Object 对象的输入源/输出源,既可以是 URL,也可以 Device,或者来自于缓冲区队列等等,完全是由 Media Object 对象的具体类型和应用场景来配置。

4.3.2 示例说明

不同的 Media Object 对象实例,data source 和 data sink 的具体内容是不一样的。

例如,对于 player 而言:

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而对于 recorder 而言:

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5. 示例程序及参考资料

限于篇幅,关于 OpenSL ES 的 Player 和 Recorder 相关 API 详细的用法,就不在本文展开了,其实理解了上面介绍了这些概念之后,结合官方的 《OpenSL_ES_Specification_1.0.1.pdf》,以及我给出的示例代码,很容易就能读懂和掌握这些 API 的用法了,示例代码地址如下:

https://github.com/Jhuster/AudioDemo

6. 小结

关于如何 Android OpenSL ES API 就介绍到这儿了,文章中有不清楚的地方欢迎留言或者来信 lujun.hust@gmail.com 交流,或者关注我的新浪微博@卢_俊或者 微信公众号 @Jhuster 获取最新的文章和资讯。

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