单独抽取webRtc的NS&NSX(降噪)模块

注意:本文抽取的NS与NSX源码基于webRtc源码2020年1月7日的提交
本文只提取源码中 legacy 版本的NS与NSX模块
本文代码最终使用在Android设备上(其它设备根据情况自行调整)

抽取AGC(增益)模块文章链接:https://www.jianshu.com/p/e105a373d6d9

本文简述步骤:下载源码抽取文件修改源码文件编写jni文件编写CMakeLists.txt文件正常使用特别注意GitHub链接
(提示: 非代码编写顺序 )

1.webRtc源码

使用Git工具Clone源码地址:https://webrtc.googlesource.com/src (需要翻墙)

2.NS&NSX模块抽取

主函数入口为noise_suppression.h与noise_suppression_x.h
以下为主要源码文件:

modules/audio_processing/legacy_ns/
                                    defines.h
                                    noise_suppression.c
                                    noise_suppression.h
                                    noise_suppression_x.c
                                    noise_suppression_x.h
                                    ns_core.c
                                    ns_core.h
                                    nsx_core.c
                                    nsx_core.h
                                    nsx_core_c.c
                                    nsx_defines.h
                                    windows_private.h

以下为依赖的源码文件:

rtc_base/
        numerics/
                safe_conversions.h
                safe_conversions_impl.h
        system/
              arch.h
        checks.cc
        checks.h
        compile_assert_c.h
        sanitizer.h

common_audio/signal_processing/
                              include/real_fft.h
                              include/signal_processing_library.h
                              include/spl_inl.h
                              include/spl_inl_armv7.h
                              include/spl_inl_mips.h
                              complex_bit_reverse.c
                              complex_fft.c
                              complex_fft_tables.h
                              copy_set_operations.c
                              cross_correlation.c
                              division_operations.c
                              dot_product_with_scale.cc
                              dot_product_with_scale.h
                              downsample_fast.c
                              energy.c
                              get_scaling_square.c
                              min_max_operations.c
                              real_fft.c
                              spl_init.c
                              vector_scaling_operations.c

third_party/
           fft4g/
                fft4g.c
                fft4g.h
           spl_sqrt_floor/
                         spl_sqrt_floor.c
                         spl_sqrt_floor.h

system_wrappers/include/cpu_features_wrapper.h

3.修改源码文件

主要修改check.h与check.cc文件,因为这两个文件引用了absl库
主要修改是移除log打印,检查数据则修改使用基础库文件assert.h代替,效果无差别
下面贴出主要代码,详情查看GitHub中源码(因为全贴出来代码太长了)

check.h修改如下

//zhonghua code------------------------------------
#include <assert.h>

#define RTC_CHECK(condition) assert(condition)
#define RTC_CHECK_EQ(val1, val2) assert(val1 == val2)
#define RTC_CHECK_NE(val1, val2) assert(val1 != val2)
#define RTC_CHECK_LE(val1, val2) assert(val1 <= val2)
#define RTC_CHECK_LT(val1, val2) assert(val1 < val2)
#define RTC_CHECK_GE(val1, val2) assert(val1 >= val2)
#define RTC_CHECK_GT(val1, val2) assert(val1 > val2)

#define RTC_DCHECK(condition) RTC_CHECK(condition)
#define RTC_DCHECK_EQ(v1, v2) RTC_CHECK_EQ(v1, v2)
#define RTC_DCHECK_NE(v1, v2) RTC_CHECK_NE(v1, v2)
#define RTC_DCHECK_LE(v1, v2) RTC_CHECK_LE(v1, v2)
#define RTC_DCHECK_LT(v1, v2) RTC_CHECK_LT(v1, v2)
#define RTC_DCHECK_GE(v1, v2) RTC_CHECK_GE(v1, v2)
#define RTC_DCHECK_GT(v1, v2) RTC_CHECK_GT(v1, v2)

#define FATAL()

//zhonghua code------------------------------------
//为了缩减lib库大小,这样处理后可缩减200K大小

#ifdef USE_WEBRTC_CODE

#ifdef __cplusplus
// C++ version.
···
···[此处省略N行]
···
#endif  // __cplusplus
#endif

check.cc文件主要是去掉执行代码,理论上是可以去掉这个文件

//zhonghua code---------------------------------------
//为了缩减lib库大小,这样处理后可缩减200K大小
#ifdef USE_WEBRTC_CODE
namespace {
#if defined(__GNUC__)
__attribute__((__format__(__printf__, 2, 3)))
#endif
void AppendFormat(std::string* s, const char* fmt, ...) {
···
···[此处省略N行]
···
#endif
//zhonghua code---------------------------------------

4.编写jni文件

这里的JNI文件指的是我们调用webRtc模块的C++文件
我一般使用的是NSX模块,但是接口代码是都实现了的,大家仔细斟酌使用哈

#include <jni.h>
#include <string>
#include <cstdlib>

#include "modules/audio_processing/legacy_ns/noise_suppression.h"
#include "modules/audio_processing/legacy_ns/noise_suppression_x.h"

#if defined(__cplusplus)
extern "C" {
#endif


JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsCreate(JNIEnv *env, jobject obj) {
    return (long) WebRtcNs_Create();
}


JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsInit(JNIEnv *env, jobject obj, jlong nsHandler,
                                                       jint frequency) {
    NsHandle *handler = (NsHandle *) nsHandler;
    if (handler == nullptr) {
        return -3;
    }
    return WebRtcNs_Init(handler, frequency);
}


JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsSetPolicy(JNIEnv *env, jobject obj,
                                                            jlong nsHandler, jint mode) {
    NsHandle *handle = (NsHandle *) nsHandler;
    if (handle == nullptr) {
        return -3;
    }
    return WebRtcNs_set_policy(handle, mode);
}


JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsProcess(JNIEnv *env,
                                                          jobject obj, jlong nsHandler,
                                                          jfloatArray spframe, jint num_bands,
                                                          jfloatArray outframe) {
    NsHandle *handle = (NsHandle *) nsHandler;
    if (handle == nullptr) {
        return -3;
    }
    jfloat *cspframe = env->GetFloatArrayElements(spframe, nullptr);
    jfloat *coutframe = env->GetFloatArrayElements(outframe, nullptr);
    WebRtcNs_Process(handle, &cspframe, num_bands, &coutframe);
    env->ReleaseFloatArrayElements(spframe, cspframe, 0);
    env->ReleaseFloatArrayElements(outframe, coutframe, 0);
    return 0;
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsFree(JNIEnv *env,
                                                       jobject obj, jlong
                                                       nsHandler) {
    NsHandle *handle = (NsHandle *) nsHandler;
    if (handle == nullptr) {
        return -3;
    }
    WebRtcNs_Free(handle);
    return 0;
}

JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsxCreate(JNIEnv *env, jobject obj) {
    return (long) WebRtcNsx_Create();
}


JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsxInit(JNIEnv *env, jobject obj, jlong nsHandler,
                                                        jint frequency
) {
    NsxHandle *handler = (NsxHandle *) nsHandler;
    if (handler == nullptr) {
        return -3;
    }
    return WebRtcNsx_Init(handler, frequency);
}


JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsxSetPolicy(JNIEnv *env,
                                                             jobject obj, jlong
                                                             nsHandler,
                                                             jint mode
) {
    NsxHandle *handle = (NsxHandle *) nsHandler;
    if (handle == nullptr) {
        return -3;
    }
    return WebRtcNsx_set_policy(handle, mode);
}


JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsxProcess(JNIEnv *env,
                                                           jobject obj, jlong
                                                           nsHandler,
                                                           jshortArray speechFrame,
                                                           jint num_bands,
                                                           jshortArray outframe) {
    NsxHandle *handle = (NsxHandle *) nsHandler;
    if (handle == nullptr) {
        return -3;
    }
    jshort *cspeechFrame = env->GetShortArrayElements(speechFrame, nullptr);
    jshort *coutframe = env->GetShortArrayElements(outframe, nullptr);
    WebRtcNsx_Process(handle, &cspeechFrame, num_bands, &coutframe);
    env->ReleaseShortArrayElements(speechFrame, cspeechFrame, 0);
    env->ReleaseShortArrayElements(outframe, coutframe, 0);
    return 0;
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_vip_inode_demo_webrtc_NoiseSuppressorUtils_nsxFree(JNIEnv *env, jobject obj, jlong nsHandler) {
    NsxHandle *handle = (NsxHandle *) nsHandler;
    if (handle == nullptr) {
        return -3;
    }
    WebRtcNsx_Free(handle);
    return 0;
}

#if defined(__cplusplus)
}
#endif

5.编写CMakeLists.txt文件

Android中使用需要定义宏WEBRTC_ANDROIDWEBRTC_POSIX

CMakeLists.txt内容如下:

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
file(GLOB SRC_FILES
        */*.cc
        */*/*.c
        */*/*.cc
        */*/*/*.c
        ns-lib.cpp
        )
add_library(legacy_ns-lib SHARED ${SRC_FILES})
include_directories(./)
add_definitions(
        -DWEBRTC_ANDROID
        -DWEBRTC_POSIX
)
find_library(log-lib log)

target_link_libraries(legacy_ns-lib ${log-lib})

6.正常使用

在Java中使用需要先初始化

主要使用代码:

//初始化
val nsUtils = NoiseSuppressorUtils()
val nsxId = nsUtils.nsxCreate()
val nsxInit = nsUtils.nsxInit(nsxId, 16000)
val nexSetPolicy = nsUtils.nsxSetPolicy(nsxId, 2)
Log.i(tag, "nsxId : $nsxId  nsxInit: $nsxInit nexSetPolicy: $nexSetPolicy")
···
val inputData = ShortArray(160)
val outNsData = ShortArray(160)
nsUtils.nsxProcess(nsxId, inputData, 1, outNsData)
···
nsUtils.nsxFree(nsxId)

特别注意:每次处理的音频数据需始终为 10ms (否则会失败)

以下为官方注解:

/*
 * This functions does noise suppression for the inserted speech frame. The
 * input and output signals should always be 10ms (80 or 160 samples).
 *
 * Input
 *      - nsxInst       : NSx instance. Needs to be initiated before call.
 *      - speechFrame   : Pointer to speech frame buffer for each band
 *      - num_bands     : Number of bands
 *
 * Output:
 *      - nsxInst       : Updated NSx instance
 *      - outFrame      : Pointer to output frame for each band
 */
void WebRtcNsx_Process(NsxHandle *nsxInst,
                       const int16_t *const *speechFrame,
                       int num_bands,
                       int16_t *const *outFrame);

GitHub链接:https://github.com/inodevip/WebRtcNsAgcModel

抽取AGC(增益)模块文章链接:https://www.jianshu.com/p/e105a373d6d9

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