使用Java分离音频左右声道

约定不等于承诺〃 2022-11-25 11:41 295阅读 0赞

# 使用Java分离音频左右声道 #

## 1.音频属性相关 ##

音频采样所得的PCM都含有三个要素：声道(channel)、采样率(sample rate)、采样位数、时长。

### 1.1.声道 ###

记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为双声道（立体声）。单声道的声音只能使用一个喇叭发声，双声道的PCM可以使两个喇叭同时发声（一般左右声道有分工），更能感受到空间效果。

### 1.2.采样率 ###

单位时间内采集的样本数，即：采样周期的倒数，指两个采样之间的时间间隔。采样频率越高，声音质量越好，但同时占用的带宽越大。一般情况下，22KHz相当于普通FM的音质，44KHz相当于CD音质，目前的常用采样频率都不超过48KHz。

### 1.3.采样位数 ###

表示一个样本的二进制位数，即：每个采样点用多少比特表示。计算机中音频的量化深度一般为4、8、16、32位（bit）等。例如：采样位数为8 bit时，每个采样点可以表示256个不同的采样值，而采样位数为16 bit时，每个采样点可以表示65536个不同的采样值。采样位数的大小影响声音的质量，采样位数越多，量化后的波形越接近原始波形，声音的质量越高，而需要的存储空间也越多；位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少。一般情况下，CD音质的采样位数是16 bit，移动通信是8 bit。

### 1.4.帧 ###

音频在量化得到二进制的码字后，需要进行变换，而变换（MDCT）是以块为单位（block）进行的，一个块由多个（120或128）样本组成。而一帧内会包含一个或者多个块。帧的常见大小有960、1024、2048、4096等。一帧记录了一个声音单元，它的长度是样本长度和声道数的乘积。FFmpeg中 AVFrame 结构体中的 nb\_samples 代表的就是一帧中单个声道的音频样本数量。

> 数字音频文件大小（Byte) = 采样频率（Hz）× 采样时长（S）×（采样位数 / 8）× 声道数（单声道为1，立体声为2）

## 2.FFmpeg介绍 ##

FFmpeg 是一个专业的多媒体框架，能够解码、编码、转码、复用、解复用、流式传输、过滤和播放几乎所有格式的媒体文件。  
其核心就是 FFmpeg 程序本身，是一个基于命令行的视频和音频处理工具，多用于视频转码、基础编辑（修剪和合并）、视频缩放、后期效果制作等场景。

`ffmpeg -i <inputfile> -hide_banner`

### 2.1.FFmpeg 常用操作 ###

\`ffmpeg -i \`\`

*  1.转码

`$ ffmpeg -i input.avi output.mp4`

*  2.提取音频

`$ ffmpeg -i input.mp4 output.mp3`

*  3.调整分辨率

`$ ffmpeg -i input.mp4 -s 1280x720 output.mp4`

*  4.调整帧率

`$ ffmpeg -i input.webm -c:a copy -c:v vp9 -r 30 output.mkv`

*  5.提取音频

`$ ffmpeg -i input.mp4 output.mp3`

*  6.抓取图片

`$ ffmpeg -i input.mp4 -r 1 -f image2 image-%2d.png`

*  7.裁剪视频

`$ ffmpeg -i input.mp4 -vf "crop=w:h:x:y" output.mp4`

*  8.设置音频封面

`$ ffmpeg -loop 1 -i inputimage.jpg -i inputaudio.wav -c:v libx264 -tune stillimage -c:a aac -b:a 192k -shortest output.mp4`

*  9.截取视频片段

`$ ffmpeg -i input.mp4 -ss 00:00:50 -codec copy -t 60 output.mp4`

*  10.调整分辨率

`$ ffmpeg -i input.mp4 -filter:v scale=1280:720 output.mp4`

## 3.Jave2（Java音频视频编码器） ##

JAVE2是一个小的Java库，它将ffmpeg包装到java类中。 它是基于Carlo Pelliccia的杰作。 由于不再维护该代码，因此我们采用了该代码，并用当前版本替换了ffmpeg可执行文件，并修改了代码以使其与新的二进制文件一起使用。

在Java项目中可以通过maven或者gradle的方式引入依赖，这里使用maven讲解。

支持Windows,Mac,Linux等平台

<dependency>
        <groupId>ws.schild</groupId>
        <artifactId>jave-all-deps</artifactId>
        <version>2.7.3</version>
    </dependency>

## 4.JavaDemo ##

*  1.获取音频信息

import ws.schild.jave.EncoderException;
    import ws.schild.jave.MultimediaInfo;
    import ws.schild.jave.MultimediaObject;
    
    import java.io.File;
    
    /**
     * <p>
     *
     * @author leone
     * @since 2020-08-08
     **/
    public class Test {
    
        public static void main(String[] args) {
            MultimediaInfo audioInfo = getAudioInfo(new File("/Users/leone/Downloads/mv.wav"));
    
            assert audioInfo != null;
    
            System.out.println("音频时长: " + audioInfo.getDuration());
            System.out.println("音频声道数: " + audioInfo.getAudio().getChannels());
            System.out.println("音频比特率: " + audioInfo.getAudio().getBitRate());
            System.out.println("音频采样比特率: " + audioInfo.getAudio().getSamplingRate());
    
    
        }
    
        /**
         * 获取音频详情
         *
         * @param audioFile
         * @return
         */
        public static MultimediaInfo getAudioInfo(File audioFile) {
            MultimediaObject multimediaObject = new MultimediaObject(audioFile);
            try {
                return multimediaObject.getInfo();
            } catch (EncoderException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }
    
    输出
    
    15:19:12.619 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - Os name is <mac os x> isWindows: false isMac: true
    15:19:12.624 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - Creating jave temp folder to place executables in </var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave>
    15:19:12.625 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - Executable path: /var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave/ffmpeg-x86_64-2.7.3-osx
    15:19:12.625 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - Need to copy executable to </var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave/ffmpeg-x86_64-2.7.3-osx>
    15:19:12.625 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - Copy from resource <nativebin/ffmpeg-x86_64-osx> to target </var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave/ffmpeg-x86_64-2.7.3-osx>
    15:19:13.090 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - Target </var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave/ffmpeg-x86_64-2.7.3-osx> exists
    15:19:13.179 [main] DEBUG ws.schild.jave.DefaultFFMPEGLocator - ffmpeg executable found: /var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave/ffmpeg-x86_64-2.7.3-osx
    15:19:13.182 [main] DEBUG ws.schild.jave.FFMPEGExecutor - About to execute /var/folders/31/qwvhtrys2gqdd9bwyb2dzwf80000gn/T/jave/ffmpeg-x86_64-2.7.3-osx -i /Users/leone/Downloads/mv.wav -hide_banner 
    15:19:14.267 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line: Guessed Channel Layout for Input Stream #0.0 : stereo
    15:19:14.268 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line: Input #0, wav, from '/Users/leone/Downloads/mv.wav':
    15:19:14.268 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line:   Metadata:
    15:19:14.268 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line:     encoder         : Lavf58.29.100
    15:19:14.268 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line:   Duration: 00:03:35.64, bitrate: 1411 kb/s
    15:19:14.268 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line:     Stream #0:0: Audio: pcm_s16le ([1][0][0][0] / 0x0001), 44100 Hz, stereo, s16, 1411 kb/s
    15:19:14.270 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line: At least one output file must be specified
    15:19:14.270 [main] DEBUG ws.schild.jave.MultimediaObject - Output line: null
    音频时长: 215640
    音频声道数: 2
    音频比特率: 1411000
    音频采样比特率: 44100

*  2.音频格式转码

/**
     * 音频文件转码
     *
     * @param source
     * @return
     */
    public File audioToWav(File source) {
        try {
            File target = File.createTempFile(UUID.randomUUID().toString(), ".tmp");
    
            // Audio Attributes
            AudioAttributes audio = new AudioAttributes();
    
            // Encoding attributes
            EncodingAttributes attrs = new EncodingAttributes();
            attrs.setFormat("wav");
            attrs.setAudioAttributes(audio);
    
            // Encode
            Encoder encoder = new Encoder();
            MultimediaObject object = new MultimediaObject(source);
            encoder.encode(object, target, attrs);
            return target;
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

## 5.使用Jave2API分离左右声道 ##

/**
     * @param originPath
     * @param leftFilePath
     * @param rightFilePath
     * @return
     */
    public static File[] doubleChannelSplit(String originPath, String leftFilePath, String rightFilePath) {
        File leftFile = new File(leftFilePath);
        File rightFile = new File(rightFilePath);
        if (leftFile.exists()) {
            leftFile.delete();
        }
    
        if (rightFile.exists()) {
            rightFile.delete();
        }
        FFMPEGExecutor ffmpeg = locator.createExecutor();
        ffmpeg.addArgument("-i");
        ffmpeg.addArgument(originPath);
        ffmpeg.addArgument("-map_channel");
        ffmpeg.addArgument("0.0.0");
        ffmpeg.addArgument(leftFilePath);
        ffmpeg.addArgument("-map_channel");
        ffmpeg.addArgument("0.0.1");
        ffmpeg.addArgument(rightFilePath);
        BufferedReader br = null;
        try {
            ffmpeg.execute();
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(ffmpeg.getErrorStream()));
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                logger.info(line);
            }
            return new File[]{leftFile, rightFile};
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (br != null) {
                    br.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return null;
    }

## 6.最后 ##

本来最开始是想用Java调用系统命令来完成音频声道分离的，但是考虑到兼容性，最后看了jave2的源码发现javaAPI中的操作也是基于调用jar包中的命令完成的，所以就采用这种方式实现。