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libswresample Audio合成和重采样

libswresample库用来进行audio数据的合成和重采样操作。调用流程：

1. 调用 swr_alloc 创建SwrContext结构体。
2. 设置SwrContext参数，有两种方法： 调用av_opt_set_xx函数逐项设置参数；swr_alloc_set_opts2同时设置多个参数（如果传入参数为null，swr_alloc_set_opts2中会调用swr_alloc创建SwrContext结构体）.
3. 调用swr_init利用设置的参数初始化SwrContext结构体的内部参数。
4. 调用 swr_convert 或 swr_convert_frame 转换audio数据。
5. 数据转换完成后，调用 swr_free 释放资源。如果需要多次此结构体，可以调用 swr_close 清理当前上下文，然后重复步骤2.

如果基于AVFrame进行audio数据的合成和重采样操作。调用流程：

1. 调用 swr_alloc 创建SwrContext结构体。
2. 设置输入AVFrame中的channel_layout, sample_rate和format
3. 调用swr_convert_frame进行数据转换。
4. 数据转换完成后，调用 swr_free 释放资源。如果数据格式发生变化，可以swr_config_frame重新设置参数，然后重复步骤3.

函数

SwrContext结构体处理函数

• struct SwrContext *swr_alloc(void)
  • 创建SwrContext结构体，在swr_init调用之前必须要设置转换参数。
• int swr_init(struct SwrContext *s)
  • 设置完参数后，初始化上下文变量。
• int swr_is_initialized(struct SwrContext *s)
  • 检测是否已经初始化，0为没有初始化。正数为已经初始化。
• int swr_alloc_set_opts2(struct SwrContext **ps, const AVChannelLayout *out_ch_layout, enum AVSampleFormat out_sample_fmt, int out_sample_rate, const AVChannelLayout *in_ch_layout, enum AVSampleFormat in_sample_fmt, int in_sample_rate, int log_offset, void *log_ctx)
  • 使用AVChannelLayout直接创建SwrContext结构体，并设置输入、输出audio数据的参数。log_offset为转换时log level，log_ctx为log的上下文。
• void swr_free(struct SwrContext **s)
  • 释放SwrContext结构体。
• void swr_close(struct SwrContext *s)
  • 清理swr_init时设置的内部参数，没有清理用户设置的参数。调用此函数后，可以修改参数，然后重新调用swr_init。

转换函数

• int swr_convert(struct SwrContext *s, uint8_t **out, int out_count,
  const uint8_t **in , int in_count)
  • 转换audio数据。当in 和 in_count 设置为0时，表示输入数据已结束，会将剩余的少量数据输出到out中。返回值为每个channel的采样数量。负数表示错误。
• int64_t swr_next_pts(struct SwrContext *s, int64_t pts)
  • 获取输入的pts对应的输出pts的值，单位：1/(in_sample_rate * out_sample_rate) 。
  • swr_set_compensation 是swr_next_pts内部调用的函数，不建议在其他地方调用。

底层可选设置函数

• int swr_set_channel_mapping(struct SwrContext *s, const int *channel_map)
  • 设置一个输入channel的映射数组，不需要输出的channel设置为-1.
• int swr_build_matrix2(const AVChannelLayout *in_layout, const AVChannelLayout *out_layout, double center_mix_level, double surround_mix_level, double lfe_mix_level, double maxval, double rematrix_volume, double *matrix, ptrdiff_t stride, enum AVMatrixEncoding matrix_encoding, void *log_context)
  • 创建一个channel的合成矩阵。一般只是内部使用，也可用来创建自定义混合矩阵。
• int swr_set_matrix(struct SwrContext *s, const double *matrix, int stride)
  • 将swr_build_matrix2创建的合成矩阵设置到SwrContext中。

采样处理函数

• int swr_drop_output(struct SwrContext *s, int count)
  • 丢弃指定数量的输出数据，
• int swr_inject_silence(struct SwrContext *s, int count)
  • 注入指定数量的静音输出数据，
  • 如果需要强制补偿，swr_next_pts 调用 swr_drop_output 或 swr_inject_silence 进行数据对齐。
• int64_t swr_get_delay(struct SwrContext *s, int64_t base)
  • 获取下一个输入采样数据相对于下一个输出采样数据将经历的延迟。延时单位根据base的值进行计算，为 1/base
• int swr_get_out_samples(struct SwrContext *s, int in_samples)
  • 根据输入的输入采样率in_samples计算输出采样率的上限，SwrContext的内部状态不同，即使in_samples的值相同，也有可能返回不同的值。

配置信息函数

• unsigned swresample_version(void)
  • 返回swresample的版本
• const char *swresample_configuration(void)
  • 返回编译时的配置信息
• const char *swresample_license(void)
  • 返回swresample的授权信息

基于AVFrame的处理函数

• int swr_convert_frame(SwrContext *swr,AVFrame *output, const AVFrame *input);

  • 转换输入AVFrame中的数据并将其写入输出AVFrame。输入和输出AVFrames必须有channel_layout, sample_rate和format。如果输出AVFrame没有分配nb_samples的数据指针，将使用av_frame_get_buffer()分配数据并设置字段。
  • 输出AVFrame可以为NULL或分配的样本比所需的少。在这样的情况下，将添加未写入输出的所有剩余数据到内部FIFO缓冲区，在下次调用该函数或swr_convert时返回
  • 如果转换采样率可能会有数据留在内部重采样延迟缓冲器。调用Swr_get_delay()可以获取剩余的数量。如果需要获取剩余数据，请调用此函数或将swr_convert的输入设置为NULL。
  • 如果SwrContext配置不匹配输出和输入AVFrame设置，不会转换数据，并会报错。
  • 如果SwrContext没有初始化，此函数会利用输入、输出AVFrame中的参数初始化SwrContext，并进行数据转换。
  • 此函数不会创建SwrContext，也不会检测swr的值，调用之前必须通过确保swr的值为合法值

• int swr_config_frame(SwrContext *swr, const AVFrame *out, const AVFrame *in);

  • 使用输入的AVFrame重新配置SwrContext的用户参数。此函数调用后必须调用swr_init初始化SwrContext。

结构体

• SwrContext定义在swresample_internel.h中，属于非公开结构体，因此不同版本的定义可能不同。
• swr_alloc、swr_get_class及SwrContext结构体对应的AVClass在libswresample/options.c中定义，此类的option项较多，请自行参考此文件。