本文主要讲解FFmpeg的音频解码具体流程，API使用。最后再以一个非常简单的demo演示将一个mp3格式的音频文件解码为原始数据pcm文件。 本文主要基于FFmpeg音频解码新接口。
一、FFmpeg音频解码API调用流程图
API接口简单大体讲解如下：
av_register_all()：注册FFmpeg所有编解码器。
avformat_open_input()：打开音频地址并获取里面的内容(解封装)
avformat_find_stream_info()：获取内容
avcodec_find_decoder()：寻找解码器
avcodec_alloc_context3()：申请解码器相关上下文
avcodec_open2()：打开解码器
av_read_frame()：从原始有格式文件中一帧一帧读取出来
avcodec_send_packet()：解码核心接口新接口，发送一帧音频给解码器。即是AVPacket（存储AAC等音频格式码流数据）。
avcodec_receive_frame()：解码核心接口新接口，接收解码器解码后的一帧视频，AVFrame（PCM原始数据）。二、音频解码过程API调用流程
1、注册各大组件
这一步是ffmpeg的任何程序的第一步都是需要先注册ffmpeg相关的各大组件的：
//注册各大组件
av_register_all();
LOGE("注册成功")2、打开音频文件并获取相关上下文
在解码之前我们得获取里面的内容，这一步就是打开地址并且获取里面的内容。其中avFormatContext是内容的一个上下文。
并使用avformat_open_input打开播放源，inputPath为输入的地址，也就是音频文件，然后使用avformat_find_stream_info从获取的内容中寻找相关流。
//打开音频地址并获取里面的内容(解封装)
error = avformat_open_input(&avFormatContext, inputPath, NULL, NULL);
if (error < 0){
LOGE("打开音频文件失败\n");
return false;
}
if (avformat_find_stream_info(avFormatContext, NULL) < 0){
LOGE("获取内容失败")
return false;
}3、寻找音频流
我们在上面已经获取了内容，我们再从中找出相对应的音频流。
//获取音频的编码信息
AVCodecParameters *origin_par = NULL;
int mAudioStreamIdx = -1;
mAudioStreamIdx = av_find_best_stream(avFormatContext, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0);
if (mAudioStreamIdx < 0) {
av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't find audio stream in input file\n");
return false;
}
LOGE("成功找到音频流")4、获取并打开解码器
如果要进行解码，那么得有解码器并打开解码器。在这一步中我加了个过滤器的相关配置，这个东西不是非必要的，所以我加了个宏ABSFILTER_ENABLE可以选择是否打开。
// 寻找解码器 {start
AVCodec *mAcodec = NULL;
AVCodecContext *mAvContext = NULL;
mAcodec = avcodec_find_decoder(origin_par->codec_id);
mAvContext = avcodec_alloc_context3(mAcodec);
if (!mAcodec || !mAvContext){
return false;
}
#if ABSFILTER_ENABLE
//过滤器相关配置，这个与音频码流格式相关
const AVBitStreamFilter * absFilter = NULL;
AVBSFContext *absCtx = NULL;
AVCodecParameters *codecpar = NULL;
absFilter = av_bsf_get_by_name("mp3decomp");
//过滤器分配内存
av_bsf_alloc(absFilter, &absCtx);
//添加解码器属性
codecpar = avFormatContext->streams[mAudioStreamIdx]->codecpar;
avcodec_parameters_copy(absCtx->par_in, codecpar);
absCtx->time_base_in = avFormatContext->streams[mAudioStreamIdx]->time_base;
//初始化过滤器上下文
av_bsf_init(absCtx);
#endif
// 打开解码器
if (avcodec_open2(mAvContext, mAcodec, NULL) != 0){
LOGE("打开失败")
return false;
}
LOGE("解码器打开成功")
// 寻找解码器 end}5、申请AVPacket和AVFrame以及相关设置
申请AVPacket和AVFrame，其中AVPacket的作用是：保存解码之前的数据和一些附加信息等；AVFrame的作用是：存放解码过后的数据。
//申请AVPacket
AVPacket *packet = (AVPacket *) av_malloc(sizeof(AVPacket));
av_init_packet(packet);
//申请AVFrame
AVFrame *frame = av_frame_alloc();//分配一个AVFrame结构体,AVFrame结构体一般用于存储原始数据，指向解码后的原始帧6、开始解码
接下来就可以开始解码，如下是解码的核心段代码，这里同样有上面所说的过滤器的，这个可以先不关心：
{
// 发送待解码包
int result = avcodec_send_packet(mAvContext, packet);
av_packet_unref(packet);
if (result < 0){
av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error submitting a packet for decoding\n");
continue;
}
// 接收解码数据
while (result >= 0){
result = avcodec_receive_frame(mAvContext, frame);
if (result == AVERROR_EOF)
break;
else if (result == AVERROR(EAGAIN)){
result = 0;
break;
}
else if (result < 0){
av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
av_frame_unref(frame);
break;
}
av_frame_unref(frame);
}
}7、解码并保存为PCM文件
PCM是音频解码后的原始数据，我们将解码后的数据保存为PCM文件，用于分析。在上一步中解码后的地方加上保存为PCM文件的操作。
另外这里有用了上面所说的过滤器的东西，我们暂时先不关心。
完整过程如下：
while(1)
{
int ret = av_read_frame(avFormatContext, packet);
if (ret != 0){
av_strerror(ret,buf,sizeof(buf));
LOGE("--%s--\n",buf);
av_packet_unref(packet);
break;
}
if (ret >= 0 && packet->stream_index != mAudioStreamIdx){
av_packet_unref(packet);
continue;
}
#if ABSFILTER_ENABLE
if (av_bsf_send_packet(absCtx, packet) < 0){
LOGE("av_bsf_send_packet faile \n");
av_packet_unref(packet);
continue;
}
if (av_bsf_receive_packet(absCtx, packet) < 0) {
LOGE("av_bsf_receive_packet faile \n");
av_packet_unref(packet);
continue;
}
#endif
{
// 发送待解码包
int result = avcodec_send_packet(mAvContext, packet);
av_packet_unref(packet);
if (result < 0){
av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error submitting a packet for decoding\n");
continue;
}
// 接收解码数据
while (result >= 0){
result = avcodec_receive_frame(mAvContext, frame);
if (result == AVERROR_EOF)
break;
else if (result == AVERROR(EAGAIN)){
result = 0;
break;
}
else if (result < 0){
av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
av_frame_unref(frame);
break;
}
// 写文件保存音频数据
data_size = av_get_bytes_per_sample(mAvContext->sample_fmt);
if (data_size < 0) {
/* This should not occur, checking just for paranoia */
LOGE("Failed to calculate data size\n");
return false;
}
for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
for (ch = 0; ch < mAvContext->channels; ch++)
fwrite(frame->data[ch] + data_size*i, 1, data_size, fp_PCM);
av_frame_unref(frame);
}
}
}8、收尾释放
最后释放相关资源
fclose(fp_PCM);
av_frame_free(&frame);
avcodec_close(mAvContext);
avformat_free_context(avFormatContext);
#if ABSFILTER_ENABLE
av_bsf_free(&absCtx);
absCtx = NULL;
#endif至此，mp3格式的文件就被解码出原始数据并保存为PCM文件。
三、demo运行
demo中指定了视频源文件是/sdcard/input.mp3，编码后的pcm文件是/sdcard/audioDecodeOut.pcm，如下代码，若要改文件，可以在此处修改：
@Override
public void run() {
String PATH = Environment.getExternalStorageDirectory().getPath();
//视频解码
String input = PATH + File.separator + "input.mp3";
String output = PATH + File.separator + "audioDecodeOut.pcm";
decode_audio(input,output);
Toast.makeText(MainActivity.this, "音频解码完成，请自行从手机中拉取pcm文件", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}运行后截图如下：
点击"START AUDIO DECODE"按钮，开始对音频文件进行解码，界面不会有什么提示，等解码完成后会弹出提示词 "音频解码完成，请自行从手机中拉取pcm文件"
我们从运行log中也能看到一些信息，如下：
当有--- audio decode finished ---打印出来说明已经解码完成。
然后我们adb shell进去手机看看解码前后的文件：
可以看到解码后的pcm原始数据文件比解码前是大很多的。
四、分析PCM文件
接下来我们分析下解码后的PCM文件是否正确。
首先我们需要先知道一下解码前的mp3文件的一些信息，比如声道数，采样率等等。这些我们可以通过FFmpeg的ffprobe来获取，这里我在我的Ubuntu电脑上通过ffmpeg命令行获取一下：
红圈圈中的就是几个比较重要的信息，看到是采样率是44100，双声道，fltp格式。
接下来使用PCM分析工具，我使用的是Audacity：
打开工具，并点击导入原始数据：
然后选择pcm文件，弹出格式选择的弹窗，采样率就是刚才的44100，声道是双声道也就是2声道，字节序一般是小尾端，编码是fltp，也就是选32-bit float。
点击导入后，显示如下，可以看到音频数据的波形图，然后点击右上方的播放按钮播放pcm文件，若音乐听起来正常，与之前的mp3文件一致，则说明解码后的pcm数据正常。
完整例子已经放到github上，如下：
https://github.com/weekend-y/FFmpeg_Android_Demo/tree/master/demo6_audioDecode
