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🤣本文内容🤣：🍭介绍opus编解码库(opus-1.4)的使用🍭
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opus和Ogg相关系列文章：
1、RFC3533 ：Ogg封装格式版本 0(The Ogg Encapsulation Format Version 0)
2、Ogg封装格式详解——包含Ogg封装过程、数据包(packet)、页(page)、段(segment)等
3、libogg库详解介绍以及使用——附带libogg库解析.opus文件的C源码
4、RFC7845：Opus音频编解码器的Ogg封装(Ogg Encapsulation for the Opus Audio Codec)
5、opus编解码库(opus-1.4)详细介绍以及使用——附带解码示例代码
6、opus编码的Ogg封装文件详解
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目录
- 🎄一、概述
- 🎄二、opus 库编译
- ✨2.1 编译环境
- ✨2.2 opus-1.4 库编译
- ✨2.3 opus_demo 使用
- 🎄三、opus-1.4 库函数介绍
- ✨3.1 opus 编码相关库函数
- ✨3.2 opus 解码相关库函数
- 🎄四、opus 解码流程及源码
- 🎄五、总结
🎄一、概述
Opus是一款完全开放、免版税、高度通用的音频编解码器。Opus在互联网上的交互式语音和音乐传输方面无与伦比，但也适用于存储和流媒体应用。它被互联网工程任务组（IETF）标准化为 RFC 6716，它结合了Skype的SILK编解码器和Xiph.Org的CELT编解码器的技术。
Opus可以处理广泛的音频应用程序，包括IP语音、视频会议、游戏内聊天，甚至远程现场音乐表演。它可以从低比特率的窄带语音扩展到非常高质量的立体声音乐。支持的功能包括：
-
比特率从6 kb/s到510 kb/s
-
采样率从8kHz（窄带）到48kHz（全频带）
-
帧大小从2.5毫秒到60毫秒
-
支持恒定比特率（CBR）和可变比特率（VBR）
-
从窄带到全频带的音频带宽
-
支持语音和音乐
-
支持单声道和立体声
-
最多支持255个通道（多流帧）
-
可动态调整的比特率、音频带宽和帧大小
-
良好的丢失鲁棒性和丢包隐藏性（PLC）
-
浮点和定点实现
需要了解更多opus的内容，可以到opus官网：https://www.opus-codec.org 。
API手册：Opus audio codec (RFC 6716): API and operations manual 1.1.3
🎄二、opus 库编译
下载 opus 库，点击链接：https://www.opus-codec.org/downloads/，本文下载的是opus-1.4.tar.gz。
✨2.1 编译环境
$ uname -a
Linux ubuntu 4.4.0-128-generic #154~14.04.1-Ubuntu SMP Fri May 25 14:58:51 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description: Ubuntu 14.04.5 LTS
Release: 14.04
Codename: trusty$ gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.4' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.8/README.Bugs --enable-languages=c,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.8 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.8 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --disable-libmudflap --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 4.8.4 (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.4)
✨2.2 opus-1.4 库编译
tar zxvf opus-1.4.tar.gz
cd opus-1.4/
./configure --prefix=`pwd`/result_gcc
make && make install
✨2.3 opus_demo 使用
opus-1.4 库编译之后，在opus-1.4/.libs目录会出现一个名为 opus_demo 的可执行程序，该程序的源码在opus-1.4/src/opus_demo.c 路径。
opus_demo 是演示 opus-1.4 库 API 函数的一个demo，功能是将PCM音频文件编码成opus数据，或者将opus数据解码成PCM文件。注意，它编码出来的opus并不能直接使用VLC播放，因为只是一些数据包，并没有封装成VLC可识别的音频文件。
使用下面命令进行opus编码，这里将
48000Hz-16bit-2ch-ChengDu.pcm作为输入文件，输入采样率48000、通道数2、510000的比特流，最后编码输出opus_demo.out文件：./opus_demo -e audio 48000 2 510000 48000Hz-16bit-2ch-ChengDu.pcm opus_demo.out
使用下面命令可以将上面的输出文件
opus_demo.out还原回PCM音频文件opus_demo_dec.pcm./opus_demo -d 48000 2 opus_demo.out opus_demo_dec.pcm
🎄三、opus-1.4 库函数介绍
opus-1.4 的库函数都在 opus.h 头文件中，库函数总共分为下面6个部分，在头文件搜索defgroup可以依次跳到各个部分开头，现在只有前三个部分。：
- opus_encoder ：编码相关
- opus_decoder ：解码相关
- opus_repacketizer ：重新打包器相关
- opus_multistream
- opus_libinfo
- opus_custom
每个API函数在 opus.h 头文件中都要详细的英文解释，部分函数还有实例代码，如果还有不懂，就看opus_demo.c的代码，也有助于清楚怎么使用。
下面摘取个别常用的库函数:
✨3.1 opus 编码相关库函数
int opus_encoder_get_size(int channels);
功能：获取一个 OpusEncoder 结构体的大小
参数：channels：通道数，必须1或2；
返回值：以字节为单位的大小//---------------------------------------
OpusEncoder *opus_encoder_create(opus_int32 Fs, int channels, int application, int *error);
功能：分配并初始化编码器状态
参数：Fs：采样率，必须是 8000, 12000, 16000, 24000, 48000 之一；channels：声道数，1或2；application：OPUS_APPLICATION_VOIP 或 OPUS_APPLICATION_AUDIO 或 PUS_APPLICATION_RESTRICTED_LOWDELAYerror：输出参数，错误码；
返回值：成功返回编码器指针，失败返回NULL；//---------------------------------------
int opus_encoder_init(OpusEncoder *st, opus_int32 Fs, int channels, int application);
功能：初始化之前分配的编码器状态；//---------------------------------------
opus_int32 opus_encode(OpusEncoder *st, const opus_int16 *pcm, int frame_size, unsigned char *data, opus_int32 max_data_bytes);
功能：编码一个Opus帧；//---------------------------------------
opus_int32 opus_encode_float(OpusEncoder *st, const float *pcm, int frame_size, unsigned char *data, opus_int32 max_data_bytes);
功能：从浮点输入编码一个Opus帧//---------------------------------------
void opus_encoder_destroy(OpusEncoder *st);
功能：释放 opus_encoder_create 分配的 OpusEncoder 指针；//---------------------------------------
int opus_encoder_ctl(OpusEncoder *st, int request, ...);
功能：在Opus编码器上执行控制功能。
✨3.2 opus 解码相关库函数
int opus_decoder_get_size(int channels);
功能：获取一个 OpusDecoder 结构体的大小
参数：channels：通道数，必须1或2；
返回值：以字节为单位的大小//---------------------------------------
OpusDecoder *opus_decoder_create(opus_int32 Fs,int channels,int *error);
功能：分配并初始化解码器状态
参数：Fs：采样率，必须是 8000, 12000, 16000, 24000, 48000 之一；channels：声道数，1或2；error：输出参数，错误码；
返回值：成功返回解码器指针，失败返回NULL；//---------------------------------------
int opus_decoder_init(OpusDecoder *st, opus_int32 Fs, int channels);
功能：初始化之前分配的解码器状态；//---------------------------------------
int opus_decode(OpusDecoder *st, const unsigned char *data, opus_int32 len,opus_int16 *pcm, int frame_size, int decode_fec);
功能：解码一个Opus数据包。//---------------------------------------
int opus_decode_float(OpusDecoder *st, const unsigned char *data, opus_int32 len,float *pcm, int frame_size, int decode_fec);
功能：用浮点输出解码一个Opus数据包。//---------------------------------------
int opus_decoder_ctl(OpusDecoder *st, int request, ...);
功能：在Opus解码器上执行控制功能。//---------------------------------------
void opus_decoder_destroy(OpusDecoder *st);
功能：释放 opus_decoder_create分配的 OpusDecoder 指针；//---------------------------------------
int opus_packet_parse(const unsigned char *data,opus_int32 len, unsigned char *out_toc,const unsigned char *frames[48],opus_int16 size[48],int *payload_offset);//---------------------------------------
OPUS_EXPORT OPUS_WARN_UNUSED_RESULT int opus_packet_get_bandwidth(const unsigned char *data) OPUS_ARG_NONNULL(1);/** Gets the number of samples per frame from an Opus packet.* @param [in] data <tt>char*</tt>: Opus packet.* This must contain at least one byte of* data.* @param [in] Fs <tt>opus_int32</tt>: Sampling rate in Hz.* This must be a multiple of 400, or* inaccurate results will be returned.* @returns Number of samples per frame.*/
OPUS_EXPORT OPUS_WARN_UNUSED_RESULT int opus_packet_get_samples_per_frame(const unsigned char *data, opus_int32 Fs) OPUS_ARG_NONNULL(1);/** Gets the number of channels from an Opus packet.* @param [in] data <tt>char*</tt>: Opus packet* @returns Number of channels* @retval OPUS_INVALID_PACKET The compressed data passed is corrupted or of an unsupported type*/
OPUS_EXPORT OPUS_WARN_UNUSED_RESULT int opus_packet_get_nb_channels(const unsigned char *data) OPUS_ARG_NONNULL(1);/** Gets the number of frames in an Opus packet.* @param [in] packet <tt>char*</tt>: Opus packet* @param [in] len <tt>opus_int32</tt>: Length of packet* @returns Number of frames* @retval OPUS_BAD_ARG Insufficient data was passed to the function* @retval OPUS_INVALID_PACKET The compressed data passed is corrupted or of an unsupported type*/
OPUS_EXPORT OPUS_WARN_UNUSED_RESULT int opus_packet_get_nb_frames(const unsigned char packet[], opus_int32 len) OPUS_ARG_NONNULL(1);/** Gets the number of samples of an Opus packet.* @param [in] packet <tt>char*</tt>: Opus packet* @param [in] len <tt>opus_int32</tt>: Length of packet* @param [in] Fs <tt>opus_int32</tt>: Sampling rate in Hz.* This must be a multiple of 400, or* inaccurate results will be returned.* @returns Number of samples* @retval OPUS_BAD_ARG Insufficient data was passed to the function* @retval OPUS_INVALID_PACKET The compressed data passed is corrupted or of an unsupported type*/
OPUS_EXPORT OPUS_WARN_UNUSED_RESULT int opus_packet_get_nb_samples(const unsigned char packet[], opus_int32 len, opus_int32 Fs) OPUS_ARG_NONNULL(1);/** Gets the number of samples of an Opus packet.* @param [in] dec <tt>OpusDecoder*</tt>: Decoder state* @param [in] packet <tt>char*</tt>: Opus packet* @param [in] len <tt>opus_int32</tt>: Length of packet* @returns Number of samples* @retval OPUS_BAD_ARG Insufficient data was passed to the function* @retval OPUS_INVALID_PACKET The compressed data passed is corrupted or of an unsupported type*/
OPUS_EXPORT OPUS_WARN_UNUSED_RESULT int opus_decoder_get_nb_samples(const OpusDecoder *dec, const unsigned char packet[], opus_int32 len) OPUS_ARG_NONNULL(1) OPUS_ARG_NONNULL(2);/** Applies soft-clipping to bring a float signal within the [-1,1] range. If* the signal is already in that range, nothing is done. If there are values* outside of [-1,1], then the signal is clipped as smoothly as possible to* both fit in the range and avoid creating excessive distortion in the* process.* @param [in,out] pcm <tt>float*</tt>: Input PCM and modified PCM* @param [in] frame_size <tt>int</tt> Number of samples per channel to process* @param [in] channels <tt>int</tt>: Number of channels* @param [in,out] softclip_mem <tt>float*</tt>: State memory for the soft clipping process (one float per channel, initialized to zero)*/
OPUS_EXPORT void opus_pcm_soft_clip(float *pcm, int frame_size, int channels, float *softclip_mem);
🎄四、opus 解码流程及源码
opus 解码流程：
1、创建 opus 解码器：opus_decoder_create；
2、配置 opus 解码器：opus_decoder_ctl；
3、取出 opus 包；
4、使用 opus_decode 函数对 opus 包解码；
示例代码：
/*** @file opusDec.h* @author wkd_007* @date 2023-10-27 15:47:38*/
#ifndef __OPUS_DEC_H__
#define __OPUS_DEC_H__#include "opus/opus.h"#define MAX_OPUS_DEC_FRAME 48000 // opus解码最大采样点个数，如果个数时间小于120ms，可能停止解码，这里设置1000ms的个数
#define OPUS_DEC_CHANNELS 2
class COpusDec
{
public:COpusDec();~COpusDec();int CreateOpusDecoder(int sampleRate, int channels);int OpusDecode(unsigned char* in_data, int in_len, short *out_buf);private:OpusDecoder *decoder; // opus 解码器指针int sample_rate; // 采样率int channel_num; // 通道数
};
#endif// __OPUS_DEC_H__
/*** @file opusDec.cpp* @author wkd_007* @brief opus 解码* @date 2023-10-27 15:38:43*/#include <stdio.h>
#include "opusDec.h"COpusDec::COpusDec()
{decoder = NULL;sample_rate = 0;channel_num = 0;
}COpusDec::~COpusDec()
{sample_rate = 0;channel_num = 0;if(decoder){opus_decoder_destroy(decoder);decoder = NULL;}
}int COpusDec::CreateOpusDecoder(int sampleRate, int channels)
{int err = 0;decoder = opus_decoder_create(sampleRate, channels, &err);if(err != OPUS_OK || decoder == NULL){printf("[%s %d]err=%d decoderIsNULL=%d\n",__FILE__,__LINE__,err, decoder == NULL);return -1;}opus_decoder_ctl(decoder, OPUS_SET_LSB_DEPTH(16));sample_rate = sampleRate;channel_num = channels;return err;
}int COpusDec::OpusDecode(unsigned char* in_data, int in_len, short *out_buf)
{if(decoder == NULL)return -1;int frame_size = opus_decode(decoder, in_data, in_len, out_buf, MAX_OPUS_DEC_FRAME, 0);if (frame_size < 0){printf("[%s %d] frame_size=%d in_len=%d\n",__FILE__,__LINE__, frame_size,in_len);return frame_size;}return frame_size;
}
🎄五、总结
本文介绍了opus-1.4 库的下载、编译，demo程序的使用，以及简单介绍常用的opus编解码库函数 ，最后给出opus解码示例代码；
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参考资料：
从RTP包中分析OPUS码流：https://blog.csdn.net/hclbeloved/article/details/115528990
libopus 实现pcm 编码到opus：https://blog.csdn.net/sinat_27720649/article/details/126530085
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