【Tech-Speex】语言聊天中的压缩利器Speex【1】

语言聊天中的压缩利器Speex

最近项目组在着手开发一个IM项目，即时聊天App.所以在工程师们正在搭建后台服务器的时候，我必须解决一些前端和后端交互数据的一些事宜，例如协议，心跳包等。关于语音聊天的难点在于语音的压缩加密。
参考了以下文章之后，决定是用Speex这个开源利器来压缩语音吧。
http://code.csdn.net/news/313194

Google了以下Speex,很多demo信息都是13年12年的，所以我决定去他们Speex官网下载一个新的下来重新经过NDK编译成.so的库。

配置Speex，参考：http://www.phonesdevelopers.com/1787731/

解压缩下载下来的压缩包，我下载的是：speex-1.2rc1.tar.gz，把文件中的include和libspeex文件夹复制到工程的jni中。

1.

在工程中新建Speex.java类，利用javah的命令生成头文件。

package com.park.speex;


public class Speex  {

    /* quality
     * 1 : 4kbps (very noticeable artifacts, usually intelligible)
     * 2 : 6kbps (very noticeable artifacts, good intelligibility)
     * 4 : 8kbps (noticeable artifacts sometimes)
     * 6 : 11kpbs (artifacts usually only noticeable with headphones)
     * 8 : 15kbps (artifacts not usually noticeable)
     */
    private static final int DEFAULT_COMPRESSION = 8;
    public Speex() {
    }

    public void init() {
        load(); 
        open(DEFAULT_COMPRESSION);
    }

    private void load() {
        try {
            System.loadLibrary("speex");
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public native int open(int compression);
    public native int getFrameSize();
    public native int decode(byte encoded[], short lin[], int size);
    public native int encode(short lin[], int offset, byte encoded[], int size);
    public native void close();

}

经过javaH之后生成了com_park_speex_Speex.h的头文件，接着编写speex.cpp文件用来真正实现压缩解压。

#include <jni.h>

#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <speex/speex.h>

static int codec_open = 0;

static int dec_frame_size;
static int enc_frame_size;

static SpeexBits ebits, dbits;
void *enc_state;
void *dec_state;

static JavaVM *gJavaVM;

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_park_speex_Speex_open
  (JNIEnv *env, jobject obj, jint compression) {
    int tmp;

    if (codec_open++ != 0)
        return (jint)0;

    speex_bits_init(&ebits);
    speex_bits_init(&dbits);

    enc_state = speex_encoder_init(&speex_nb_mode);
    dec_state = speex_decoder_init(&speex_nb_mode);
    tmp = compression;
    speex_encoder_ctl(enc_state, SPEEX_SET_QUALITY, &tmp);
    speex_encoder_ctl(enc_state, SPEEX_GET_FRAME_SIZE, &enc_frame_size);
    speex_decoder_ctl(dec_state, SPEEX_GET_FRAME_SIZE, &dec_frame_size);

    return (jint)0;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint Java_com_park_speex_Speex_encode
    (JNIEnv *env, jobject obj, jshortArray lin, jint offset, jbyteArray encoded, jint size) {

        jshort buffer[enc_frame_size];
        jbyte output_buffer[enc_frame_size];
    int nsamples = (size-1)/enc_frame_size + 1;
    int i, tot_bytes = 0;

    if (!codec_open)
        return 0;

    speex_bits_reset(&ebits);

    for (i = 0; i < nsamples; i++) {
        env->GetShortArrayRegion(lin, offset + i*enc_frame_size, enc_frame_size, buffer);
        speex_encode_int(enc_state, buffer, &ebits);
    }
    //env->GetShortArrayRegion(lin, offset, enc_frame_size, buffer);
    //speex_encode_int(enc_state, buffer, &ebits);

    tot_bytes = speex_bits_write(&ebits, (char *)output_buffer,
                     enc_frame_size);
    env->SetByteArrayRegion(encoded, 0, tot_bytes,
                output_buffer);

        return (jint)tot_bytes;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_park_speex_Speex_decode
    (JNIEnv *env, jobject obj, jbyteArray encoded, jshortArray lin, jint size) {

        jbyte buffer[dec_frame_size];
        jshort output_buffer[dec_frame_size];
        jsize encoded_length = size;

    if (!codec_open)
        return 0;

    env->GetByteArrayRegion(encoded, 0, encoded_length, buffer);
    speex_bits_read_from(&dbits, (char *)buffer, encoded_length);
    speex_decode_int(dec_state, &dbits, output_buffer);
    env->SetShortArrayRegion(lin, 0, dec_frame_size,
                 output_buffer);

    return (jint)dec_frame_size;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_park_speex_Speex_getFrameSize
    (JNIEnv *env, jobject obj) {

    if (!codec_open)
        return 0;
    return (jint)enc_frame_size;

}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_park_speex_Speex_close
    (JNIEnv *env, jobject obj) {

    if (--codec_open != 0)
        return;

    speex_bits_destroy(&ebits);
    speex_bits_destroy(&dbits);
    speex_decoder_destroy(dec_state);
    speex_encoder_destroy(enc_state);
}

注意：cpp文件中的方法必须与头文件中的方法名称一致

在其他工程中复制Android.mk和Application.mk到jni文件夹下面。
Android.mk如下：

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := speex
LOCAL_CFLAGS = -DFIXED_POINT -DUSE_KISS_FFT -DEXPORT="" -UHAVE_CONFIG_H  
LOCAL_C_INCLUDES := $(LOCAL_PATH)/include  

LOCAL_SRC_FILES := ./speex_jni.cpp ./libspeex/buffer.c ./libspeex/bits.c ./libspeex/cb_search.c ./libspeex/exc_10_16_table.c ./libspeex/exc_10_32_table.c ./libspeex/exc_20_32_table.c ./libspeex/exc_5_256_table.c ./libspeex/exc_5_64_table.c ./libspeex/exc_8_128_table.c ./libspeex/fftwrap.c ./libspeex/filterbank.c ./libspeex/filters.c ./libspeex/gain_table.c ./libspeex/gain_table_lbr.c ./libspeex/hexc_10_32_table.c ./libspeex/hexc_table.c ./libspeex/high_lsp_tables.c ./libspeex/jitter.c ./libspeex/kiss_fft.c ./libspeex/kiss_fftr.c ./libspeex/lpc.c ./libspeex/lsp.c ./libspeex/lsp_tables_nb.c ./libspeex/ltp.c ./libspeex/mdf.c ./libspeex/modes.c ./libspeex/modes_wb.c ./libspeex/nb_celp.c ./libspeex/preprocess.c ./libspeex/quant_lsp.c ./libspeex/resample.c ./libspeex/sb_celp.c ./libspeex/scal.c ./libspeex/smallft.c ./libspeex/speex.c ./libspeex/speex_callbacks.c ./libspeex/speex_header.c ./libspeex/stereo.c ./libspeex/vbr.c ./libspeex/vq.c ./libspeex/window.c 



include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

注意：在LOCAL_SRC_FILES后面接的文件名称“\”后面不能跟空格，如下：

会发生这样的“jni/Android.mk:26: * missing separator. Stop.”的编译错误，这个错误说明在25行的“\”后面有空格了。

差不多了，可以进行编译了，利用cygdrive的ndk-build命令进行jni的编译，却发现报错:
jni/include/speex/speex_types.h:122:40: fatal error: speex/speex_config_types.h: No such file or directory

没有找到speex_config_types.h的文件。

因此就去include\speex看看，发现只有一个命名为：speex_config_types.h.in的文件。此时我心里暗喜了一下，这都给我找到，这次应该可以编译成功了吧。我把这个.in的文件直接复制命名为：speex_config_types.h，再NDK,再报错，我XXXXXXXX.

报错信息为：jni/include/speex/speex.h:325:35: error: ‘spx_int16_t’ has not been declared

说明这个文件里面的“spx_int16_t”还未进行声明就进行运用了。打开这个speex_config_types.h.in文件一看，果然存在一个叫“typedef @SIZE16@ spx_int16_t;”的东西，那么如何改呢？参考了上述的文章，我直接复制他们的speex_config_types.h文件内容过来，如下：

#ifndef __SPEEX_TYPES_H__
#define __SPEEX_TYPES_H__

/* these are filled in by configure */
typedef short spx_int16_t;
typedef unsigned short spx_uint16_t;
typedef int spx_int32_t;
typedef unsigned int spx_uint32_t;

#endif

再进行NDK的编译，终于顺利的生成了libspeex.so文件了。

如果想了解这个C写的Speex可以这篇文章来重新写压缩的和解压的算法，有注释说明。