采样频率转换：对音频的采样频率进行转换的处理，例如把音频从一个高的44100Hz的采样频率转换到8000Hz。从高采样频率到低采样频率的音频转换是一个有损的过程。API提供了多种的重采样选项和算法。
声道格式转换：对音频的声道格式进行转换的处理，例如立体声转换为单声道。当输入通道不能映射到输出流时，这个过程是有损的，因为它涉及不同的增益因素和混合。
样本格式转换：对音频的样本格式进行转换的处理，例如把s16的PCM数据转换为s8格式或者f32的PCM数据。此外提供了Packed和Planar包装格式之间相互转换的功能，Packed和Planar的区别见FFmpeg中Packed和Planar的PCM数据区别。

此外，还提供了一些其他音频转换的功能如拉伸和填充，通过专门的设置来启用。 3. lswr使用说明重采样的处理流程：

创建上下文环境：重采样过程上下文环境为SwrContext数据结构。
参数设置：转换的参数设置到SwrContext中。
SwrContext初始化：swr_init()。
分配样本数据内存空间：使用av_samples_alloc_array_and_samples、av_samples_alloc等工具函数。
开启重采样转换：通过重复地调用swr_convert来完成。
重采样转换完成，释放相关资源：通过swr_free()释放SwrContext。

下面是示例程序的一个流程图：

函数说明：

swr_alloc() ：创建SwrContext对象。
av_opt_set_*()：设置输入和输出音频的信息。
swr_init()：初始化SwrContext。
av_samples_alloc_array_and_samples：根据音频格式分配相应大小的内存空间。
av_samples_alloc：根据音频格式分配相应大小的内存空间。用于转换过程中对输出内存大小进行调整。
swr_convert：进行重采样转换。

3.1 创建上下文环境重采样过程上下文环境为SwrContext数据结构（SwrContext的定义没有对外暴露）。创建SwrContext的方式有两种：

swr_alloc() ：创建SwrContext之后再通过AVOptions的API来设置参数。
swr_alloc_set_opts()：在创建SwrContext的同时设置必要的参数。

两个函数的定义如下：

struct SwrContext* swr_alloc()

struct SwrContext* swr_alloc_set_opts(struct SwrContext *   s, //如果为NULL则创建一个新的SwrContext，否则对已有的SwrContext进行参数设置
                                      int64_t               out_ch_layout, //输出的声道格式，AV_CH_LAYOUT_*
                                      enum AVSampleFormat   out_sample_fmt,
                                      int                   out_sample_rate,
                                      int64_t               in_ch_layout,
                                      enum AVSampleFormat   in_sample_fmt,
                                      int                   in_sample_rate,
                                      int                   log_offset,
                                      void *                log_ctx 
)

3.2 参数设置参数设置的方式有两种：

AVOptions的API
swr_alloc_set_opts()：如果第一个参数为NULL则创建一个新的SwrContext，否则对已有的SwrContext进行参数设置。

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假定要进行如下的重采样转换：

“f32le格式、采样频率48kHz、5.1声道格式”的PCM数据
转换为
“s16le格式、采样频率44.1kHz、立体声格式”的PCM数据

swr_alloc()的使用方式如下所示：

SwrContext *swr = swr_alloc();
av_opt_set_channel_layout(swr, "in_channel_layout", AV_CH_LAYOUT_5POINT1, 0);
av_opt_set_channel_layou(swr, "out_channel_layout", AV_CH_LAYOUT_STEREO, 0);
av_opt_set_int(swr, "in_sample_rate", 48000, 0);
av_opt_set_int(swr, "out_sample_rate", 44100, 0);
av_opt_set_sample_fmt(swr, "in_sample_fmt", AV_SAMPLE_FMT_FLPT, 0);
av_opt_set_sample_fmt(swr, "out_sample_fmt", AV_SAMPLE_FMT_S16, 0);

swr_alloc_set_opts()的使用方式如下所示：

SwrContext *swr = swr_alloc_set_opts(NULL,  // we're allocating a new context
                      AV_CH_LAYOUT_STEREO,  // out_ch_layout
                      AV_SAMPLE_FMT_S16,    // out_sample_fmt
                      44100,                // out_sample_rate
                      AV_CH_LAYOUT_5POINT1, // in_ch_layout
                      AV_SAMPLE_FMT_FLTP,   // in_sample_fmt
                      48000,                // in_sample_rate
                      0,                    // log_offset
                      NULL);                // log_ctx

3.3 SwrContext初始化：swr_init() 参数设置好之后必须调用swr_init()对SwrContext进行初始化。 如果需要修改转换的参数：

重新进行参数设置。
再次调用swr_init()。

3.4 分配样本数据内存空间转换之前需要分配内存空间用于保存重采样的输出数据，内存空间的大小跟通道个数、样本格式需要、容纳的样本个数都有关系。libavutil中的samples处理API提供了一些函数方便管理样本数据，例如av_samples_alloc()函数用于分配存储sample的buffer。 av_sample_alloc()的定义如下：

/**
 * @param[out] audio_data  输出数组，每个元素是指向一个通道的数据的指针。
 * @param[out] linesize    aligned size for audio buffer(s), may be NULL
 * @param nb_channels      通道的个数。
 * @param nb_samples       每个通道的样本个数。
 * @param align            buffer size alignment (0 = default, 1 = no alignment)
 * @return                 成功返回大于0的数，错误返回负数。
 */
int av_samples_alloc(uint8_t **audio_data, int *linesize, int nb_channels,
                     int nb_samples, enum AVSampleFormat sample_fmt, int align);

3.5 开启重采样转换

重采样转换是通过重复地调用swr_convert()来完成的。

swr_convert()函数的定义如下：

 * @param out            输出缓冲区，当PCM数据为Packed包装格式时，只有out[0]会填充有数据。
 * @param out_count      每个通道可存储输出PCM数据的sample数量。
 * @param in             输入缓冲区，当PCM数据为Packed包装格式时，只有in[0]需要填充有数据。
 * @param in_count       输入PCM数据中每个通道可用的sample数量。
 *
 * @return               返回每个通道输出的sample数量，发生错误的时候返回负数。
 */
int swr_convert(struct SwrContext *s, uint8_t **out, int out_count,
                                const uint8_t **in , int in_count);

说明：

如果没有提供足够的空间用于保存输出数据，采样数据会缓存在swr中。可以通过 swr_get_out_samples()来获取下一次调用swr_convert在给定输入样本数量下输出样本数量的上限，来提供足够的空间。
如果是采样频率转换，转换完成后采样数据可能会缓存在swr中，它期待你提供更多的输入数据。
如果实际上并不需要更多输入数据，通过调用swr_convert()，其中参数in_count设置为0来获取缓存在swr中的数据。
转换结束之后需要冲刷swr_context的缓冲区，通过调用swr_convert()，其中参数in设置为NULL，参数in_count设置为0。

下面的代码演示了重采样转换处理的流程，其中假定依照上面的参数设置、get_input()和handle_output()已经定义好。

uint8_t **input;
int in_samples;
while (get_input(&input, &in_samples)) {
    uint8_t *output;
    int out_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr, 48000) +
                                     in_samples, 44100, 48000, AV_ROUND_UP);
    av_samples_alloc(&output, NULL, 2, out_samples,
                     AV_SAMPLE_FMT_S16, 0);
    out_samples = swr_convert(swr, &output, out_samples,
                                     input, in_samples);
    handle_output(output, out_samples);
    av_freep(&output);
}

3.6 重采样转换完成，释放相关资源

转换结束之后，需要调用av_freep(&audio_data[0])来释放内存。

4. 示例代码

[3] 示例的代码。

/**
 * @example resampling_audio.c
 * libswresample API use example.
 */

#include <libavutil/opt.h>
#include <libavutil/channel_layout.h>
#include <libavutil/samplefmt.h>
#include <libswresample/swresample.h>

static int get_format_from_sample_fmt(const char **fmt,
                                      enum AVSampleFormat sample_fmt)
{
    int i;
    struct sample_fmt_entry {
        enum AVSampleFormat sample_fmt; const char *fmt_be, *fmt_le;
    } sample_fmt_entries[] = {
        { AV_SAMPLE_FMT_U8,  "u8",    "u8"    },
        { AV_SAMPLE_FMT_S16, "s16be", "s16le" },
        { AV_SAMPLE_FMT_S32, "s32be", "s32le" },
        { AV_SAMPLE_FMT_FLT, "f32be", "f32le" },
        { AV_SAMPLE_FMT_DBL, "f64be", "f64le" },
    };
    *fmt = NULL;

    for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(sample_fmt_entries); i++) {
        struct sample_fmt_entry *entry = &sample_fmt_entries[i];
        if (sample_fmt == entry->sample_fmt) {
            *fmt = AV_NE(entry->fmt_be, entry->fmt_le);
            return 0;
        }
    }

    fprintf(stderr,
            "Sample format %s not supported as output format\n",
            av_get_sample_fmt_name(sample_fmt));
    return AVERROR(EINVAL);
}

/**
 * Fill dst buffer with nb_samples, generated starting from t.
 */
static void fill_samples(double *dst, int nb_samples, int nb_channels, int sample_rate, double *t)
{
    int i, j;
    double tincr = 1.0 / sample_rate, *dstp = dst;
    const double c = 2 * M_PI * 440.0;

    /* generate sin tone with 440Hz frequency and duplicated channels */
    for (i = 0; i < nb_samples; i++) {
        *dstp = sin(c * *t);
        for (j = 1; j < nb_channels; j++)
            dstp[j] = dstp[0];
        dstp += nb_channels;
        *t += tincr;
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int64_t src_ch_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO, dst_ch_layout = AV_CH_LAYOUT_SURROUND;
    int src_rate = 48000, dst_rate = 44100;
    uint8_t **src_data = NULL, **dst_data = NULL;
    int src_nb_channels = 0, dst_nb_channels = 0;
    int src_linesize, dst_linesize;
    int src_nb_samples = 1024, dst_nb_samples, max_dst_nb_samples;
    enum AVSampleFormat src_sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_DBL, dst_sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
    const char *dst_filename = NULL;
    FILE *dst_file;
    int dst_bufsize;
    const char *fmt;
    struct SwrContext *swr_ctx;
    double t;
    int ret;

    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s output_file\n"
                "API example program to show how to resample an audio stream with libswresample.\n"
                "This program generates a series of audio frames, resamples them to a specified "
                "output format and rate and saves them to an output file named output_file.\n",
            argv[0]);
        exit(1);
    }
    dst_filename = argv[1];

    dst_file = fopen(dst_filename, "wb");
    if (!dst_file) {
        fprintf(stderr, "Could not open destination file %s\n", dst_filename);
        exit(1);
    }

    /* create resampler context */
    swr_ctx = swr_alloc();
    if (!swr_ctx) {
        fprintf(stderr, "Could not allocate resampler context\n");
        ret = AVERROR(ENOMEM);
        goto end;
    }

    /* set options */
    av_opt_set_int(swr_ctx, "in_channel_layout",    src_ch_layout, 0);
    av_opt_set_int(swr_ctx, "in_sample_rate",       src_rate, 0);
    av_opt_set_sample_fmt(swr_ctx, "in_sample_fmt", src_sample_fmt, 0);

    av_opt_set_int(swr_ctx, "out_channel_layout",    dst_ch_layout, 0);
    av_opt_set_int(swr_ctx, "out_sample_rate",       dst_rate, 0);
    av_opt_set_sample_fmt(swr_ctx, "out_sample_fmt", dst_sample_fmt, 0);

    /* initialize the resampling context */
    if ((ret = swr_init(swr_ctx)) < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to initialize the resampling context\n");
        goto end;
    }

    /* allocate source and destination samples buffers */

    src_nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(src_ch_layout);
    ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&src_data, &src_linesize, src_nb_channels,
                                             src_nb_samples, src_sample_fmt, 0);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Could not allocate source samples\n");
        goto end;
    }

    /* compute the number of converted samples: buffering is avoided
     * ensuring that the output buffer will contain at least all the
     * converted input samples */
    max_dst_nb_samples = dst_nb_samples =
        av_rescale_rnd(src_nb_samples, dst_rate, src_rate, AV_ROUND_UP);

    /* buffer is going to be directly written to a rawaudio file, no alignment */
    dst_nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(dst_ch_layout);
    ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&dst_data, &dst_linesize, dst_nb_channels,
                                             dst_nb_samples, dst_sample_fmt, 0);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Could not allocate destination samples\n");
        goto end;
    }

    t = 0;
    do {
        /* generate synthetic audio */
        fill_samples((double *)src_data[0], src_nb_samples, src_nb_channels, src_rate, &t);

        /* compute destination number of samples */
        dst_nb_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr_ctx, src_rate) +
                                        src_nb_samples, dst_rate, src_rate, AV_ROUND_UP);
        if (dst_nb_samples > max_dst_nb_samples) {
            av_freep(&dst_data[0]);
            ret = av_samples_alloc(dst_data, &dst_linesize, dst_nb_channels,
                                   dst_nb_samples, dst_sample_fmt, 1);
            if (ret < 0)
                break;
            max_dst_nb_samples = dst_nb_samples;
        }

        /* convert to destination format */
        ret = swr_convert(swr_ctx, dst_data, dst_nb_samples, (const uint8_t **)src_data, src_nb_samples);
        if (ret < 0) {
            fprintf(stderr, "Error while converting\n");
            goto end;
        }
        dst_bufsize = av_samples_get_buffer_size(&dst_linesize, dst_nb_channels,
                                                 ret, dst_sample_fmt, 1);
        if (dst_bufsize < 0) {
            fprintf(stderr, "Could not get sample buffer size\n");
            goto end;
        }
        printf("t:%f in:%d out:%d\n", t, src_nb_samples, ret);
        fwrite(dst_data[0], 1, dst_bufsize, dst_file);
    } while (t < 10);

    if ((ret = get_format_from_sample_fmt(&fmt, dst_sample_fmt)) < 0)
        goto end;
    fprintf(stderr, "Resampling succeeded. Play the output file with the command:\n"
            "ffplay -f %s -channel_layout %"PRId64" -channels %d -ar %d %s\n",
            fmt, dst_ch_layout, dst_nb_channels, dst_rate, dst_filename);

end:
    fclose(dst_file);

    if (src_data)
        av_freep(&src_data[0]);
    av_freep(&src_data);

    if (dst_data)
        av_freep(&dst_data[0]);
    av_freep(&dst_data);

    swr_free(&swr_ctx);
    return ret < 0;
}