如何在 C 中将 PCM 8kHz 8bit unsigned 转换为 mp3

Question

我完全不了解与编程音频处理相关的主题，但我想将 PCM 音频数据转换为 MP3。

我的音频是PCM格式，频率为8kHz，位宽为8，字节类型为无符号，声道为单声道。

我正在使用 liblamemp3，通过执行以下命令行，我找到了 lame.exe 前端的方法：

$ ./lame -r -s 8 --bitwidth 8 --unsigned -m m ../../../../voice8K16bitmono.pcm output.mp3

结果是一个我听得很清楚的.mp3。 （经过一些尝试）。

问题是我想即时完成，所以我尝试编写一些源代码来完成它而不调用前端。

我的源代码是：

#include <stdio.h>
#include <lame/lame.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int read, write;

    FILE *pcm = fopen(argv[1], "rb");
    FILE *mp3 = fopen("file.mp3", "wb");

    const int PCM_SIZE = 8192;
    const int MP3_SIZE = 8192;

    unsigned short pcm_buffer;
    unsigned short pcm_buffer_le;
    unsigned char mp3_buffer[MP3_SIZE];

    lame_t lame = lame_init();
    lame_set_num_samples(lame, 8000);
    lame_set_in_samplerate(lame, 8000);
    lame_set_out_samplerate(lame, 8000);
    lame_set_num_channels(lame, 1);
    lame_set_mode(lame, 3);
    lame_init_params(lame);
    lame_print_config(lame);
    //framesize is bits / channels = 8.
    do {
        read = fread(&pcm_buffer, sizeof(short), 1, pcm);
    pcm_buffer = (pcm_buffer>>8) | (pcm_buffer<<8);
    if (read == 0) {
            write = lame_encode_flush(lame, mp3_buffer, MP3_SIZE);
            fwrite(mp3_buffer, sizeof(char), write, mp3);
        break;
    }
    //pcm_buffer_le[0] = (pcm_buffer[0]>>8) | (pcm_buffer[0]<<8);
        write = lame_encode_buffer_interleaved(lame, &pcm_buffer, sizeof(short), mp3_buffer, MP3_SIZE);
        fwrite(mp3_buffer, sizeof(char), write, mp3);
    } while (1);

    lame_close(lame);
    fclose(mp3);
    fclose(pcm);

    return 0;
}

我从一个示例中获取它，并尝试应用我需要的设置。但是生成的 .mp3 听起来像一个反应堆，听起来不太好。所以我错过了一些/很多代码。

我想做，有谁能帮忙吗？

提前致谢。

Answer 1

1. 每个样本只有 1 个字节，因此您应该读取 1 个字节，而不是读取 sizeof(short) 字节。
2. 您必须将无符号的 8 位 PCM 样本转换为有符号的 16 位 PCM 样本 (reference)。
3. 由于输入是单声道，所以使用lame_encode_buffer()而不是lame_encode_buffer_interleaved()，并将buffer_r参数设置为NULL（reference）。

这是您代码的修改后的工作版本：

#include <stdio.h>
#include <lame/lame.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int read, write;

    FILE *pcm = fopen(argv[1], "rb");
    FILE *mp3 = fopen("file.mp3", "wb");

    const int MP3_SIZE = 8192;

    unsigned char pcm_buffer_c;
    short pcm_buffer;
    unsigned char mp3_buffer[MP3_SIZE];

    lame_t lame = lame_init();
    lame_set_num_samples(lame, 8000);
    lame_set_in_samplerate(lame, 8000);
    lame_set_out_samplerate(lame, 8000);
    lame_set_num_channels(lame, 1);
    lame_set_mode(lame, 3);
    lame_init_params(lame);
    lame_print_config(lame);
    //framesize is bits / channels = 8.
    do {
        read = fread(&pcm_buffer_c, sizeof(char), 1, pcm);
        pcm_buffer = (short)(pcm_buffer_c - 0x80) << 8;
        if (read == 0) {
            write = lame_encode_flush(lame, mp3_buffer, MP3_SIZE);
            fwrite(mp3_buffer, sizeof(char), write, mp3);
            break;
        }
        write = lame_encode_buffer(lame, &pcm_buffer, NULL, read, mp3_buffer, MP3_SIZE);
        fwrite(mp3_buffer, sizeof(char), write, mp3);
    } while (1);

    lame_close(lame);
    fclose(mp3);
    fclose(pcm);

    return 0;
}

上述代码一次从输入文件中读取 1 个字节，效率不高。这是一次读取多个字节的方法（我还清理了一些代码并删除了一些不必要的函数）。此代码中没有错误检查，因此请确保添加对所有 LAME 库函数的返回值的检查。

#include <stdio.h>
#include <lame/lame.h>

#define PCM_BUF_SIZE 1024
#define MP3_SIZE 8192

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *pcm = fopen(argv[1], "rb");
    FILE *mp3 = fopen("file.mp3", "wb");

    int n_bytes_read;
    int n_bytes_write;
    int i;

    short pcm_buffer_s[PCM_BUF_SIZE];
    unsigned char pcm_buffer[PCM_BUF_SIZE];
    unsigned char mp3_buffer[MP3_SIZE];

    lame_t lame = lame_init();
    lame_set_in_samplerate(lame, 8000);
    lame_set_num_channels(lame, 1);
    lame_set_mode(lame, 3);
    lame_init_params(lame);
    lame_print_config(lame);
    do {
        n_bytes_read = fread(pcm_buffer, sizeof(char), PCM_BUF_SIZE, pcm);
        for (i = 0; i < n_bytes_read; i++) {
            pcm_buffer_s[i] = (short)(pcm_buffer[i] - 0x80) << 8;
        }
        if (n_bytes_read == 0) {
            n_bytes_write = lame_encode_flush(lame, mp3_buffer, MP3_SIZE);
        } else {
            n_bytes_write = lame_encode_buffer(lame, pcm_buffer_s, NULL,
                    n_bytes_read, mp3_buffer, MP3_SIZE);
        }
        fwrite(mp3_buffer, sizeof(char), n_bytes_write, mp3);
    } while (n_bytes_read > 0);

    lame_close(lame);
    fclose(mp3);
    fclose(pcm);

    return 0;
}