变速不变调播放mp3-QT-QAudioOutput-lame-sonic

基本原理

    有两种变速播放方法，一种是改变playback的频率，例如22050hz采样用44100hz播放。但是这种方法会导致声音快的同时，声调也相应变化，会比较难以接受。
第二种方法，也是本次讨论中用到的办法，通过某种方法（未深究其原理）重新计算声音采样，使其语速变快变慢而音调不变。

变速解决方案

    大概搜索了一下变速的库和方法，基于一篇经验分享选择了sonic。算法只有一对c和h文件，使用极其简单，据分享说效果不错不会破音
    git地址：https://github.com/waywardgeek/sonic.git
有ndk版的，主要区别是有jni，但是.c文件直接可以在安卓环境编译，用QT正合适

变速播放器

    有变速解决方案后，接下来需要一个能支持变速的播放方案。原来是QMediaPlayer可以很省心的播放，但是由于没有暴露音频解码和像播放设备喂数据的过程，没办法拿到数据喂给sonic进行变速处理。
    经过一番查找阅读确认，必须自己调用mp3lame解码，然后sonic处理，然后自行喂数据给QAudioOutput
    由于做录音热插拔支持的时候，用mp3lame编码，喂空白数据等行为，对mp3lame有一定的了解，做解码也比较顺利。而QAudioOutput没有用过，问题主要出在format的填写，对SampleRate、ChannelCount、SamepleSize的理解不够。
    SampleRate是采样频率，44100hz、32000hz、16000hz、8000hz等，代表每秒要采这么多份数据；
    SampleSize是采样数据的大小。采样数据的格式不同，有8bit的16bit的，有int也有float的。但是最常见的还是16bit的，那么SampleSize就是2.因为sizeof（short）=16
    ChannelCount是声道数量。如果双声道，那么一份数据里面有两个采样挨在一起，比如双通道44100hz的话，一秒钟有44100 x 2个 x 2字节每个 = 88200字节。
至于mp3
    lame里面的bitrate，是一毫秒对应的数据量，以bit为单位。单通道32000hz的话，bitrate=8bit每字节 x 1个通道 x 2字节每份 x 32份每毫秒 = 512
    lame里面的framesize，固定是1152或者576或者384，取决于mpeg版本和layer。流行的mp3是mpeg2的layer3，是1152。注意这里的1152单位是采样份数，代表mp3一帧里面包含的采样份数
    lame里面的nsamp是总的采样份数，只在VBR模式的mp3文件解码时赋值，totalframes是总的帧数。
    如果只是播放的话，以上不用操心太多，控制QAudioOutput缺数据前就驱动decoder解码获取待播放sample给sonic最后送往QAudioOutput，即可播放。
    但是作为一个取代QMediaPlayer播放的播放器功能，一个不可避免的问题是要支持播放位置的随机拖拽跳转。

拖拽随机播放

这个问题的难度来了。难题主要是：

1. lame作为编解码器，理论上不需要支持解码位置的随机变更，所以它没有直接的支持
2. mp3编码有VBR模式，提供变化的编码频率以节约某些片段的采样输出大小，很常见必须支持

研究过程中的一些情况

1. lame是开源库，有部分作者为随机播放增加了几个不痛不痒的函数做辅助（仍然没有直接支持）
2. 了解到一个libzplay及其解码的libmad好像能支持seek，却也在源码中看到了lame，一番小研究后放弃了
3. 认为seek需要准确定位到mp3的frame头，通过其他讨论seek的文章，以及一段比较权威的代码发现，其实seek到的位置很草率
4. 将seek方法尝试性用到了非vbr编码的mp3文件，居然可以用
5. 强行让自己分析了lame的代码，原来它会根据mp3 frame头的特征，游走寻找它认为的frame头。（跳转前需要清除大部分状态和中间数据，这种情况下会触发它游走找头）
6. vbr编码seek需要暴露toc信息，修改了lame库的代码。（check_vbr_header函数和mpstr_tag）
7. 用vbr编码的mp3继续试验却大概率崩溃或异常音响，异常点有很多，和特定mp3的多个特定时间位置有关
8. 经过分析后得知是seek后，游走找mp3 frame头的过程，误将其他数据当做了mp3头导致。
9. 由于mp3 frame头的特征不太显著，代码用排除法判断是否帧头。但是由于跳转前清掉了layer=3的信息，导致未验证layer。1. 由于我们只考虑mp3，所以在head_check中固定要求验证layer=3
10. 以上基本是主要的难点解决，代码中参考了lame自带的get_audio代码，主要抄袭文件头文件尾的相关处理。理论上我们已 经可以为lame贡献代码增加seek功能啦。

没代码说个屁啊

上传了代码 https://download.youkuaiyun.com/download/jinzeyu_cn/10312011 使用qt5.9.1可以直接打开编译运行
在windows、Android、Mac、IOS均测试通过。下载是为了在手机上测试方便，填入本地路径可以免去下载过程只测试播放。