linux下mp3编码库libmp3lame的开发使用

一、LAME介绍

lame是一个有名的开源mp3编码库，这篇文章将会介绍如何调用lame库的接口编码出mp3。

二、lame库编译

查看博客：linux下MP3编码库libmp3lame的移植

三、MP3叫介绍

mp3（MPEG Layer III）这种格式在生活中很常见，但是mp3有很多种参数，这里讨论一下mp3编码所必须知道的一些参数。

采样率（sampleRate）：采样率越高声音的还原度越好。
比特率（bitrate）：每秒钟的数据量，越高音质越好。
声道数（channels）：声道的数量，通常只有单声道和双声道，双声道即所谓的立体声。
比特率控制模式：ABR、VBR、CBR，这3中模式含义很容易查询到，不在赘述。

四、MPEG Layer III

MPEG有几个版本的协议，不同版本的协议能够支持的参数能力是不同的。编码库的使用者必须清楚不同版本的区别才能正确的设置参数。

有以下3个版本的协议，MPEG1、MPEG2、MPEG2.5。其中MPEG2.5是非官方的标准，但是流传广泛，所以基本也都支持。他们的区别主要集中在支持的比特率和采样率不同。

4.1 采样率支持(Hz)

4.2 比特率支持(bit/s)

五、编码流程

使用lame库只需要包含lame.h头文件，编码mp3基本上遵循以下的流程,

5.1 初始化编码参数

lame_init：初始化一个编码参数的数据结构，给使用者用来设置参数。

5.2 设置编码参数

lame_set_in_samplerate：设置被输入编码器的原始数据的采样率。
lame_set_out_samplerate：设置最终mp3编码输出的声音的采样率，如果不设置则和输入采样率一样。
lame_set_num_channels ：设置被输入编码器的原始数据的声道数。
lame_set_mode ：设置最终mp3编码输出的声道模式，如果不设置则和输入声道数一样。参数是枚举，STEREO代表双声道，MONO代表单声道。
lame_set_VBR：设置比特率控制模式，默认是CBR，但是通常我们都会设置VBR。参数是枚举，vbr_off代表CBR，vbr_abr代表ABR（因为ABR不常见，所以本文不对ABR做讲解）vbr_mtrh代表VBR。
lame_set_brate：设置CBR的比特率，只有在CBR模式下才生效。
lame_set_VBR_mean_bitrate_kbps：设置VBR的比特率，只有在VBR模式下才生效。

其中每个参数都有默认的配置，如非必要可以不设置。这里只介绍了几个关键的设置接口，还有其他的设置接口可以参考lame.h（lame的文档里只有命令行程序的用法，没有库接口的用法）。

5.3 初始化编码器

lame_init_params：根据上面设置好的参数建立编码器

5.4 编码PCM数据

lame_encode_buffer或lame_encode_buffer_interleaved：将PCM数据送入编码器，获取编码出的mp3数据。这些数据写入文件就是mp3文件。
其中lame_encode_buffer输入的参数中是双声道的数据分别输入的，lame_encode_buffer_interleaved输入的参数中双声道数据是交错在一起输入的。具体使用哪个需要看采集到的数据是哪种格式的，不过现在的设备采集到的数据大部分都是双声道数据是交错在一起。
单声道输入只能使用lame_encode_buffer，把单声道数据当成左声道数据传入，右声道传NULL即可。
调用这两个函数时需要传入一块内存来获取编码器出的数据，这块内存的大小lame给出了一种建议的计算方式：采样率/20+7200。

5.5 结束编码

lame_encode_flush：结束编码，获取编码出的结束数据。这部分数据也需要写入mp3文件。

5.6 销毁编码器

lame_close销毁编码器，释放资源。

六、实例代码

6.1 wav转MP3示例程序代码：

/*
gcc -I /usr/include/lame/ lame_test.c -lmp3lame -o lame_test -lm
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <lame.h>#define INBUFSIZE 4096
#define MP3BUFSIZE (int) (1.25 * INBUFSIZE) + 7200int encode(char* inPath, char* outPath)
{int status = 0;lame_global_flags* gfp;int ret_code;FILE* infp;FILE* outfp;short* input_buffer;int input_samples;char* mp3_buffer;int mp3_bytes;gfp = lame_init();if (gfp == NULL) {printf("lame_init failed/n");status = -1;goto exit;}ret_code = lame_init_params(gfp);if (ret_code < 0) {printf("lame_init_params returned %d/n",ret_code);status = -1;goto close_lame;}infp = fopen(inPath, "rb");outfp = fopen(outPath, "wb");input_buffer = (short*)malloc(INBUFSIZE*2);mp3_buffer = (char*)malloc(MP3BUFSIZE);do{input_samples = fread(input_buffer, 2, INBUFSIZE, infp);//fprintf(stderr, "input_samples is %d./n", input_samples);mp3_bytes = lame_encode_buffer_interleaved(gfp, input_buffer,input_samples/2,mp3_buffer, MP3BUFSIZE);//fprintf(stderr, "mp3_bytes is %d./n", mp3_bytes);if (mp3_bytes < 0){printf("lame_encode_buffer_interleaved returned %d/n", mp3_bytes);status = -1;goto free_buffers;} else if(mp3_bytes > 0){fwrite(mp3_buffer, 1, mp3_bytes, outfp);}}while (input_samples == INBUFSIZE);mp3_bytes = lame_encode_flush(gfp, mp3_buffer, sizeof(mp3_buffer));if (mp3_bytes > 0) {printf("writing %d mp3 bytes/n", mp3_bytes);fwrite(mp3_buffer, 1, mp3_bytes, outfp);}free_buffers:free(mp3_buffer);free(input_buffer);fclose(outfp);fclose(infp);close_lame:lame_close(gfp);exit:return status;
}
int main(int argc, char** argv)
{if (argc < 3) {printf("usage: lame_test rawinfile mp3outfile/n");}encode(argv[1], argv[2]);return 0;
}

6.2. 录音成MP3格式程序代码

/*
gcc -I /usr/include/lame/ -lmp3lame -o mp3_record mp3_record.c -lm
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <memory.h>
#include <linux/soundcard.h>#include "lame.h"#define BUFF_SIZE 512
#define INBUFF_SIZE 4096
#define MP3BUFF_SIZE (int) (1.25 * INBUFF_SIZE) + 7200static int run=1;static void stop(int signum)
{fprintf(stderr, "exit/n");run=0;
}int SetFormat(int fd, unsigned int bit, unsigned int channel, unsigned int hz)
{int ioctl_val;/* set bit format */ioctl_val = bit;if(ioctl(fd, SNDCTL_DSP_SETFMT, &ioctl_val) < 0){fprintf(stderr, "Set fmt to bit %d failed:%s/n", bit, strerror(errno));return -1;}if (ioctl_val != bit) {fprintf(stderr, "do not support bit %d, supported %d/n", bit,ioctl_val);return (-1);}/*set channel */ioctl_val = channel;if ((ioctl(fd, SNDCTL_DSP_CHANNELS, &ioctl_val)) == -1){fprintf(stderr, "Set Audio Channels %d failed:%s/n", channel, strerror(errno));return (-1);}if (ioctl_val != channel){fprintf(stderr, "do not support channel %d,supported %d/n", channel, ioctl_val);return (-1);}/*set speed */ioctl_val = hz;if (ioctl(fd, SNDCTL_DSP_SPEED, &ioctl_val) == -1) {fprintf(stderr, "Set speed to %d failed:%s/n", hz, strerror(errno));return (-1);}if (ioctl_val != hz) {fprintf(stderr, "do not support speed %d,supported is %d/n", hz,ioctl_val);return (-1);}return 0;
}int main(int argc, char **argv)
{int status =0;int snd_f;int fd_f;lame_global_flags* gfp;short *input_buff;char *mp3_buff;if(argc !=2){fprintf(stderr, "useage: ./mp3_record test.mp3/n");return -1;}signal(SIGINT,stop);if((snd_f = open("/dev/dsp", O_RDONLY)) < 0){fprintf(stderr, "open audio device error: %s", strerror(errno));status = -1;goto exit;}if((fd_f = open(argv[1], O_CREAT | O_WRONLY)) < 0){fprintf(stderr, "open file error: %s", strerror(errno));status = -1;goto exit;}if (SetFormat(snd_f, 16, 2, 44100) < 0){fprintf(stderr, "cannot set /dev/dsp in bit 16, channel 2, speed 44100/n");status = -1;goto exit;}gfp = lame_init();if (gfp == NULL) {printf("lame_init failed/n");status = -1;goto exit;}int ret_code = lame_init_params(gfp);if (ret_code < 0){printf("lame_init_params returned %d/n",ret_code);status = -1;goto close_lame;}input_buff = (short *)malloc(INBUFF_SIZE*2);mp3_buff = (char *)malloc(MP3BUFF_SIZE);int samples;int mp3_bytes;int write_bytes;int n=100;while(run){//while(n>0){//n--;//fprintf(stderr, "n is %d./n", n);memset(input_buff, 0 , INBUFF_SIZE*2);memset(mp3_buff, 0 , MP3BUFF_SIZE);samples = read(snd_f, input_buff, INBUFF_SIZE*2);if (samples < 0){perror("read sound device failed");status = -1;goto free_buffers;}// fprintf(stderr, "samples is %d./n", samples);mp3_bytes = lame_encode_buffer_interleaved(gfp, input_buff, samples/4, mp3_buff, MP3BUFF_SIZE);//fprintf(stderr, "mp3_bytes is %d./n", mp3_bytes);if (mp3_bytes < 0){printf("lame_encode_buffer_interleaved returned %d/n", mp3_bytes);status = -1;goto free_buffers;}write_bytes = write(fd_f, mp3_buff, mp3_bytes);//fprintf(stderr, "write_bytes is %d./n", write_bytes);if(write_bytes < 0){perror("write sound data file failed");status = -1;goto free_buffers;}}mp3_bytes = lame_encode_flush(gfp, mp3_buff, sizeof(mp3_buff));if (mp3_bytes > 0){fprintf(stderr, "writing %d mp3 bytes/n", mp3_bytes);if(write(fd_f, mp3_buff, mp3_bytes) <0)fprintf(stderr, "'writing mp3 bytes error/n");}else{fprintf(stderr, "writing mp3 bytes 0/n");}free_buffers:free(mp3_buff);mp3_buff = NULL;free(input_buff);input_buff = NULL;close(snd_f);close(fd_f);close_lame:lame_close(gfp);exit:return status;
}