如何写一个WebRTC ACE音频应用处理模块
编写源代码：
// 标准输入输出头文件，提供printf等函数
#include <stdio.h>
// 文件控制操作头文件，提供open、fcntl等函数
#include <fcntl.h>
// UNIX标准函数头文件，提供read、write、close等函数
#include <unistd.h>
// 文件状态头文件，提供stat、fstat等函数
#include <sys/stat.h>
// 基本系统数据类型头文件
#include <sys/types.h>
// WebRTC音频处理主头文件
#include "audio_processing.h"
// WebRTC通用类型定义头文件
#include <module_common_types.h>
// 本地WebRTC AEC头文件
#include "webrtc_aec.h"
// 功能宏定义，启用各个音频处理模块
#define WEBRTC_AEC // 启用回声消除
#define WEBRTC_HP // 启用高通滤波
#define WEBRTC_LE // 启用电平估计
#define WEBRTC_NS // 启用噪声抑制
#define WEBRTC_VAD // 启用语音活动检测
/* WebRTC支持参数说明：* 采样率: 8KHZ 和 16KHZ* 声道数: 1 (单声道)* 位深度: 16 bit* 帧时长: 10 ms* */
// 全局变量存储音频参数 - 使用单例模式思想管理全局状态
static unsigned int webrtc_sample_rate = 0; // 采样率
static unsigned int webrtc_sample_bits = 0; // 位深度
static unsigned int webrtc_sample_time_ms = 0; // 帧时长(毫秒)
static unsigned int webrtc_sample_channel = 0; // 声道数
using namespace webrtc; // 使用WebRTC命名空间
// AEC设备参数结构体 - 封装帧相关参数
typedef struct {unsigned int frame_len; // 帧长度(字节数)int time; // 时间参数
} AEC_DEV;
AEC_DEV webrtc_dev; // 全局AEC设备实例
bool webrtc_enable = false; // WebRTC使能标志，控制模块状态
// WebRTC音频处理核心对象指针 - 使用工厂模式创建
AudioProcessing *webrtc_apm = NULL; // 音频处理管理器
AudioFrame *webrtc_far_frame = NULL; // 远端帧(扬声器数据)
AudioFrame *webrtc_near_frame = NULL; // 近端帧(麦克风数据)
/*** 初始化WebRTC音频处理模块* 功能: 配置音频参数，创建处理对象，启用各个处理模块* 性能: 一次性初始化，运行时开销小，但创建对象较耗时* 设计模式: 工厂模式 + 单例模式思想* * @param rate 采样率指针(支持8000/16000Hz)* @param channel 声道数指针(强制为1)* @param bits 位深度指针(强制为16bit)* @param time 帧时长(毫秒)* @return 成功返回0，失败返回-1*/
int tang_apm_init(unsigned int *rate, unsigned int *channel, unsigned int *bits, unsigned int time)
{int32_t sample_rate_hz = 0; // 采样率(Hz)int num_render_channels = 0; // 渲染声道数int num_capture_input_channels = 0; // 采集输入声道数int num_capture_output_channels = 0; // 采集输出声道数
printf("webrtc aec ingenic_apm_init !\n");// 单例检查：防止重复初始化if (webrtc_enable == true) {printf("webrtc aec has initted!\n");return 0;}
// 参数验证和强制转换 - 策略模式：参数适配if ((*rate != 8000) && (*rate != 16000)) {printf("Error: webrtc not support this rate: %d, force to 8KHZ\n", *rate);*rate = 8000; // 不支持的采样率强制设为8KHz}
if (*channel != 1) {printf("Error: webrtc not support this channel: %d, force to 1 channel !!\n", *channel);*channel = 1; // 强制单声道}if (*bits != 16) {printf("Error: webrtc not support this bits: %d, force to 16 bits\n", *bits);*bits = 16; // 强制16bit}
// 参数赋值 - 数据封装webrtc_sample_rate = sample_rate_hz = *rate;webrtc_sample_channel = num_capture_output_channels = num_capture_input_channels = num_render_channels = *channel;webrtc_sample_bits = *bits;webrtc_sample_time_ms = time;
// 创建远端音频帧对象 - 工厂方法webrtc_far_frame = new AudioFrame();if(!webrtc_far_frame) {printf("webrtc_far_frame new erro\n");return -1;}
// 创建近端音频帧对象 - 工厂方法webrtc_near_frame = new AudioFrame();if(!webrtc_far_frame) { // 注意：这里应该是检查webrtc_near_frameprintf("webrtc_near_frame new erro\n");delete webrtc_far_frame; // 资源清理return -1;}
// 计算帧长度：采样率 × 时间(秒) × 声道数 × 字节数 per samplewebrtc_dev.frame_len = webrtc_sample_rate * webrtc_sample_time_ms *webrtc_sample_channel * (webrtc_sample_bits / 8) / 1000;webrtc_dev.time = 1;
// 创建音频处理管理器 - 工厂模式webrtc_apm = AudioProcessing::Create(0);if(webrtc_apm == NULL) {printf("AudioProcessing::Create() error !\n");delete webrtc_near_frame;delete webrtc_far_frame;return -1;}
// 配置基础音频参数webrtc_apm->set_sample_rate_hz(sample_rate_hz); // 设置采样率webrtc_apm->set_num_reverse_channels(num_render_channels); // 设置反向声道数webrtc_apm->set_num_channels(num_capture_input_channels, num_capture_output_channels); // 设置输入输出声道数
// 配置各个音频处理模块 - 装饰器模式：动态添加功能
#ifdef WEBRTC_AEC// 回声消除配置webrtc_apm->echo_cancellation()->Enable(true); // 启用AECwebrtc_apm->echo_cancellation()->enable_metrics(true); // 启用指标计算webrtc_apm->echo_cancellation()->enable_delay_logging(true); // 启用延迟日志webrtc_apm->echo_cancellation()->enable_drift_compensation(false); // 禁用漂移补偿webrtc_apm->echo_cancellation()->set_suppression_level(EchoCancellation::kLowSuppression); // 设置抑制级别
#endif
#ifdef WEBRTC_HP// 高通滤波器配置webrtc_apm->high_pass_filter()->Enable(true); // 启用高通滤波
#endif
#ifdef WEBRTC_LE// 电平估计配置webrtc_apm->level_estimator()->Enable(true); // 启用电平估计
#endif
#ifdef WEBRTC_NS// 噪声抑制配置webrtc_apm->noise_suppression()->Enable(true); // 启用噪声抑制webrtc_apm->noise_suppression()->set_level(NoiseSuppression::kVeryHigh); // 设置抑制级别为最高
#endif
#ifdef WEBRTC_VAD// 语音活动检测配置webrtc_apm->voice_detection()->Enable(true); // 启用VADwebrtc_apm->voice_detection()->set_frame_size_ms(10); // 设置帧大小为10mswebrtc_apm->voice_detection()->set_likelihood(VoiceDetection::kLowLikelihood); // 设置检测灵敏度
#endif
webrtc_apm->Initialize(); // 初始化音频处理器
webrtc_enable = true; // 设置使能标志
return 0;
}
/*** 调试信息输出函数* 功能: 打印当前音频处理器的所有配置状态* 性能: 仅用于调试，生产环境应禁用* 设计模式: 访问者模式 - 遍历访问各个处理器状态*/
void dump()
{int ret;// 获取基础配置信息int sample_rate_hz_dump = webrtc_apm->sample_rate_hz();int num_input_channels_dump = webrtc_apm->num_input_channels();int num_output_channels_dump = webrtc_apm->num_output_channels();int num_reverse_channels_dump = webrtc_apm->num_reverse_channels();int stream_delay_ms_dump = webrtc_apm->stream_delay_ms();printf("sample rate : %d\n", sample_rate_hz_dump);printf("num_input_channels : %d\n", num_input_channels_dump);printf("num_output_channels : %d\n", num_output_channels_dump);printf("num_reverse_channels : %d\n", num_reverse_channels_dump);printf("stream_delay_ms : %d\n", stream_delay_ms_dump);
/* AEC状态输出 */ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->is_enabled();if(ret) {printf("AEC enable !\n");ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->is_drift_compensation_enabled();if(ret) {printf("\t\tenable_drift_compensation");ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->device_sample_rate_hz();printf("\t\t\tdevice_sample_rate_hz : %d\n", ret);ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->stream_drift_samples();printf("\t\t\tstream_drift_samples : %d\n", ret);}
ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->suppression_level();printf("\t\tsuppression_level : %d\n", ret);
ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->are_metrics_enabled();if(ret) {printf("\t\tenable_metrics\n");}
ret = webrtc_apm->echo_cancellation()->is_delay_logging_enabled();if(ret) {printf("\t\tenable_delay_logging\n");}}
/* 高通滤波器状态输出 */ret = webrtc_apm->high_pass_filter()->is_enabled();if(ret)printf("HighPassFilter is enabled\n");
/* 电平估计状态输出 */ret = webrtc_apm->level_estimator()->is_enabled();if(ret) {printf("LevelEstimator is enable\n");}
/* 噪声抑制状态输出 */ret = webrtc_apm->noise_suppression()->is_enabled();if(ret) {printf("NoiseSuppression is enabled !\n");ret = webrtc_apm->noise_suppression()->level();printf("\t\tNoiseSuppression : %d\n", ret);}
/* 语音活动检测状态输出 */ret = webrtc_apm->voice_detection()->is_enabled();if(ret) {printf("voice activity detection is enable !\n");
ret = webrtc_apm->voice_detection()->likelihood();printf("\t\tlikelihood : %d\n", ret);
ret = webrtc_apm->voice_detection()->frame_size_ms();printf("\t\tframe size per ms : %d\n", ret);}
}
/*** 设置远端帧数据(扬声器输出)* 功能: 将扬声器数据送入AEC作为参考信号* 性能: 实时处理，每帧调用一次，计算复杂度中等* 设计模式: 命令模式 - 封装数据处理命令* * @param buf 扬声器数据缓冲区* @return 成功返回0，失败返回-1*/
int tang_apm_set_far_frame(short *buf)
{int i, ret;// 配置远端帧参数webrtc_far_frame->_audioChannel = 1; // 单声道webrtc_far_frame->_frequencyInHz = webrtc_sample_rate; // 采样率webrtc_far_frame->_payloadDataLengthInSamples = webrtc_far_frame->_frequencyInHz/100; // 每帧样本数
// 数据预处理：左移1位(可能为了放大信号)for(i=0; i<webrtc_far_frame->_payloadDataLengthInSamples; i++)webrtc_far_frame->_payloadData[i] = buf[i] << 1;
// 分析反向流(远端信号)ret = webrtc_apm->AnalyzeReverseStream(webrtc_far_frame);if(ret < 0) {printf("AnalyzeReverseStream() error : %d\n", ret);return -1;}
return 0;
}
/*** 设置近端帧数据(麦克风输入)并处理* 功能: 处理麦克风输入，应用AEC、NS、VAD等效果* 性能: 实时处理，计算密集型，性能关键路径* 设计模式: 模板方法模式 - 定义处理流程* * @param input 麦克风输入数据* @param output 处理后的输出数据* @param time 时间参数* @return 成功返回0，失败返回-1*/
int tang_apm_set_near_frame(short *input, short *output, int time)
{int i, ret;// 配置近端帧参数webrtc_near_frame->_audioChannel = 1; // 单声道webrtc_near_frame->_frequencyInHz = webrtc_sample_rate; // 采样率webrtc_near_frame->_payloadDataLengthInSamples = webrtc_near_frame->_frequencyInHz/100; // 每帧样本数
// 拷贝输入数据到近端帧for(i = 0; i < webrtc_near_frame->_payloadDataLengthInSamples; i++)webrtc_near_frame->_payloadData[i] = input[i];
webrtc_apm->set_stream_delay_ms(2); // 设置流延迟为2ms
// 处理音频流 - 核心处理函数ret = webrtc_apm->ProcessStream(webrtc_near_frame);if(ret < 0) {printf("AnalyzeReverseStream() error : %d\n", ret); // 注意：错误信息应该是ProcessStreamreturn -1;}
// VAD后处理：如果检测到无语音，静音输出
#ifdef WEBRTC_VADret = webrtc_apm->voice_detection()->stream_has_voice();if(ret == 0)for(i = 0; i < webrtc_near_frame->_payloadDataLengthInSamples; i++)webrtc_near_frame->_payloadData[i] = 0; // 静音处理
#endif
// 拷贝处理结果到输出缓冲区memcpy(output, webrtc_near_frame->_payloadData,webrtc_near_frame->_payloadDataLengthInSamples * sizeof(short));return 0;
}
/*** 销毁WebRTC音频处理模块* 功能: 清理所有资源，释放内存* 性能: 一次性调用，释放系统资源* 设计模式: 资源获取即初始化(RAII)的反向操作* * @return 成功返回0*/
int tang_apm_destroy(void)
{// 状态检查if (webrtc_enable == false) {printf("webrtc aec has initted!\n"); // 注意：应该是"not initted"或"already destroyed"return 0;}//dump(); // 调试信息输出(被注释)printf("ingenic_apm_destroy!\n");// 销毁音频处理器 - 工厂模式的销毁方法AudioProcessing::Destroy(webrtc_apm);webrtc_apm = NULL;// 释放音频帧内存 - 注意：第二个条件应该是webrtc_far_frameif (webrtc_near_frame)delete webrtc_near_frame;if (webrtc_near_frame) // BUG：这里应该是webrtc_far_framedelete webrtc_far_frame;
webrtc_enable = false; // 重置使能标志return 0;
}
/*** 获取缓冲区长度* 功能: 返回每帧音频数据的字节长度* 性能: 直接返回预计算值，无计算开销* * @return 帧长度(字节数)*/
int webrtc_aec_get_buffer_length(void)
{return webrtc_dev.frame_len;
}
/*** WebRTC AEC处理入口函数* 功能: 封装完整的AEC处理流程* 性能: 实时处理，组合了两个核心处理函数* 设计模式: 外观模式 - 简化复杂子系统接口* * @param buf_record 录音数据缓冲区* @param buf_play 播放数据缓冲区* @param buf_result 处理结果缓冲区* @param time 时间参数*/
void webrtc_aec_calculate(void *buf_record, void *buf_play, void *buf_result, unsigned int time)
{// 处理流程：先设置远端参考信号，再处理近端信号ingenic_apm_set_far_frame((short *)buf_play); // 设置扬声器数据ingenic_apm_set_near_frame((short *)buf_record, (short *)buf_result, time); // 处理麦克风数据
}整体分析和改进建议：
设计模式分析：
工厂模式：
AudioProcessing::Create()创建处理器单例模式思想：全局状态管理，防止重复初始化
装饰器模式：动态组合各种音频处理功能
外观模式：
webrtc_aec_calculate()提供简化接口策略模式：参数适配和验证
性能分析：
优点：模块化设计，实时处理能力
缺点：存在内存拷贝，可优化数据流
计算复杂度：中等，适合实时音频处理
发现的问题：
内存释放逻辑有bug（重复检查webrtc_near_frame）
错误信息描述不准确
缺少错误处理和边界检查
改进建议：
修复内存释放bug
增加参数验证和错误处理
考虑使用智能指针管理资源
优化数据拷贝，减少内存操作
Makefile
# 获取当前工作目录的绝对路径 DIR_CUR := $(shell pwd) # 编译器前缀设置 - 修改为支持多种架构 # 默认使用gcc，但可以通过环境变量覆盖 CC ?= gcc CXX ?= g++ STRIP ?= strip # 根据架构自动设置编译器标志 # 检测当前架构 UNAME_M := $(shell uname -m) # 设置架构特定的编译标志 ifeq ($(UNAME_M), armv7l)# ARM 32位架构CFLAGS += -marm -mfpu=neon -mfloat-abi=hardARCH = arm32 else ifeq ($(UNAME_M), aarch64)# ARM 64位架构CFLAGS += -march=armv8-aARCH = arm64 else ifeq ($(UNAME_M), x86_64)# x86_64架构ARCH = x86_64 else# 其他架构ARCH = unknown endif # 安装路径配置 DESTDIR = # 目标目录，通常用于打包或交叉编译 PREFIX = /usr # 安装前缀 BINDIR = $(PREFIX)/bin/ # 二进制文件安装目录 LIBDIR = $(PREFIX)/lib/ # 库文件安装目录 INCDIR = $(PREFIX)/include/ # 头文件安装目录 # 编译标志设置 CFLAGS += -I$(DIR_CUR)/include -O3 # 添加头文件路径和优化级别 CFLAGS += -fPIC -g -D_FORTIFY_SOURCE=2 -DBUILDCFG -Wall -Wextra -Wno-unused-parameter #-DBT_ALONE # -fPIC: 生成位置无关代码，用于共享库 # -g: 包含调试信息 # -D_FORTIFY_SOURCE=2: 加强缓冲区溢出保护 # -DBUILDCFG: 自定义构建配置宏 # -Wall -Wextra: 启用所有警告 # -Wno-unused-parameter: 忽略未使用参数警告 # 链接标志设置 LDFLAGS += -L$(DIR_CUR)/lib/ -lwebrtc_audio_processing -lpthread # -L: 添加库搜索路径 # -l: 链接指定的库 # 源文件和目标文件设置 SRCS = $(wildcard *.cpp) # 使用通配符获取所有.cpp文件 OBJS = $(patsubst %.cpp,%.c.o,$(SRCS)) # 将.cpp文件名转换为.o文件名 # 目标输出文件名 TARGET = libwebrtc.so # 安装命令 INSTALL = install # 导出环境变量给子进程 export CFLAGS LDFLAGS # 默认目标 all: $(TARGET) # 主要目标规则：构建共享库 $(TARGET): $(OBJS)$(CXX) $(OBJS) $(LDFLAGS) -shared -o $@# 使用C++编译器将目标文件链接成共享库# -shared: 生成共享库# $@: 代表目标文件名 # 模式规则：将.cpp文件编译为.o文件 %.c.o:%.cpp$(CXX) $(CFLAGS) -c $^ -o $@# -c: 只编译不链接# $^: 代表所有依赖文件# $@: 代表目标文件 # 安装目标 install:$(INSTALL) -d $(DESTDIR)$(LIBDIR) # 创建库目录$(INSTALL) -d $(DESTDIR)$(INCDIR) # 创建头文件目录$(INSTALL) -m 755 $(DIR_CUR)/$(TARGET) $(DESTDIR)$(LIBDIR) # 安装主库文件cp -a $(DIR_CUR)/lib/libwebrtc_audio_processing.so* $(DESTDIR)$(LIBDIR) # 复制依赖库$(INSTALL) -m 666 $(DIR_CUR)/include/webrtc_aec.h $(DESTDIR)$(INCDIR) # 安装头文件 # 卸载目标 uninstall:-rm -f $(DESTDIR)$(INCDIR)/webrtc_aec.h # 删除头文件-rm -f $(DESTDIR)$(LIBDIR)/$(TARGET) # 删除主库文件-rm -f $(DESTDIR)$(LIBDIR)/libwebrtc_audio_processing.so* # 删除依赖库 # 清理目标：删除编译生成的目标文件 clean:-rm -f $(OBJS) # 深度清理目标：同时删除最终目标文件 distclean: clean-rm -f $(TARGET) # 声明伪目标，避免与同名文件冲突 .PHONY: all clean install uninstall $(TARGET)
主要修改内容：
架构检测：添加了自动检测当前系统架构的逻辑
编译器设置：将硬编码的mipsel编译器改为通用的gcc/g++，支持通过环境变量覆盖
CC = mipsel-linux- STRIP = mipsel-linux-strip
架构特定标志：为arm32和arm64设置了合适的编译标志
安装目录创建：在install目标中添加了目录创建步骤
变量使用：使用$(TARGET)变量代替硬编码的文件名
使用方式：
# 自动检测架构编译 make # 交叉编译（需要在环境中设置CC、CXX等变量） export CC=arm-linux-gnueabihf-gcc export CXX=arm-linux-gnueabihf-g++ make # 安装到指定目录 make install DESTDIR=/tmp/install
这样修改后的Makefile可以自动适应不同的架构环境，包括arm32、arm64和x86_64。
函数调用流程：
tang_apm_init()↓ webrtc_aec_get_buffer_length() [可选，用于查询缓冲区大小]↓ webrtc_aec_calculate() [循环调用，实时处理]↓ tang_apm_destroy()
使用场景：
实时语音通信：消除扬声器到麦克风的回声
音频处理应用：需要实时回声消除的嵌入式系统
跨平台开发：C接口便于不同平台集成