使用AudioRecord录制音频，MediaCodec编码为A

2017-09-21 本文已影响316人我是解忧鸭铺鸭

在实现录制音频需求的过程中的一些笔记,参考了很多有用的文章，希望能帮到他人

Android 系统 Java 层提供两个 Recorder Api， MediaRecorder 与 AudioRecorder，前者能够生成编码后的录音文件，而后者则是 PCM Audio RAW Data，我们希望通过对 PCM 的操作，根据需求完成任何操作。

AudioRecorder 基本使用方法

在 Recorder Thread 中创建 Recorder 与相关的 Encoder
loop 读取 Recorder 里面的 PCM data，不断地将 PCM 喂入 Encoder中
外部停止录音后，将 run 这个 flag 置为 false 跳出循环，并且 close 相关 Encoder 并且保存他们的结果。
release 相关资源。

遇到的问题：

在 loop 中 Encoder的process block 时间太长，会导致来不及读取 AudioRecorder buffer，最终导致录制的音频丢失数据
为了支持更多的音频格式，Recorder 就需要挂载不同的 Encoder
所有encode的流程是相仿的，如初始化阶段，编码阶段，结束阶段，释放资源阶段。只是其中某些的具体实现步骤不同，因此通过AudioProcessor接口按照流程抽离出具体实现类encoder，将其注入到Recorder中，我们只需要挂载新的 Encoder，即可编码成我们所需要的文件格式

解决方法：

所以我们创建一个ProcessThread，让 Encoder 在 ProcessThread 中执行，这样 RecoderThread 不会因为 Encoder 而 block 导致数据丢失。
由于项目的需要，要把pcm转码为aac音频，目前大致两种方案，FFmpeg和MediaCodec，我们这里使用MediaCodec

接下来就是具体的encode阶段，先初始化编码器，和解码器的MediaFormat直接在音频文件内获取不同，编码器的MediaFormat需要自己来创建，对MediaCodec还不是很了解的同学，可以参考这篇文章http://www.jianshu.com/p/30e596112015
下文引用了很多部分

用编码器把PCM转为AAC

我们在AudioProcessor的初始化方法中，完成创建输出文件和初始化编码器的步骤.创建了一个MediaCodec对象，此时MediaCodec处于Uninitialized状态。首先，需要使用configure(…)方法对MediaCodec进行配置，这时MediaCodec转为Configured状态。然后调用start()方法使其转入Executing状态。

@Override
public void start() {

        try {
            fos = new FileOutputStream(filePath);
            bos = new BufferedOutputStream(fos, 200 * 1024);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        try {
            MediaFormat encodeFormat = MediaFormat.createAudioFormat(MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC, 16000, 1);//参数对应-> mime type、采样率、声道数
            encodeFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 128 * 100);//比特率
            encodeFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_AAC_PROFILE, MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AACObjectLC);
            encodeFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_MAX_INPUT_SIZE, 16*1024);
            codec = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC);
            codec.configure(encodeFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        if (codec == null) {
            Log.e(TAG, "create mediaEncode failed");
            return;
        }
        
        //调用MediaCodec的start()方法，此时MediaCodec处于Executing状态
        codec.start();

}

初始化结束我们就可以loop喂数据给我们的AudioProcessor，AudioProcessor会调用我们的这个方法，进行具体的编码工作.

Executing状态包含三个子状态： Flushed、 Running 以及End-of-Stream。

在调用start()方法后MediaCodec立即进入Flushed子状态，此时MediaCodec会拥有所有的缓存。
一旦第一个输入缓存（input buffer）被移出队列，MediaCodec就转入Running子状态，这种状态占据了MediaCodec的大部分生命周期。
当你将一个带有end-of-stream marker标记的输入缓存入队列时，MediaCodec将转入End-of-Stream子状态。在这种状态下，MediaCodec不再接收之后的输入缓存，但它仍然产生输出缓存直到end-of- stream标记输出。


 @Override
public void flow(byte[] bytes, int size) {
        int inputIndex;
        ByteBuffer inputBuffer;
        int outputIndex;
        ByteBuffer outputBuffer;
        byte[] chunkAudio;
        int outBitSize;
        int outPacketSize;
        //通过getInputBuffers()方法和getOutputBuffers()方法获取缓存队列
        encodeInputBuffers = codec.getInputBuffers();
        encodeOutputBuffers = codec.getOutputBuffers();
        //用于存储ByteBuffer的信息
        encodeBufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
        
        //首先通过dequeueInputBuffer(long timeoutUs)请求一个输入缓存，timeoutUs代表等待时间，设置为-1代表无限等待
        int inputBufferIndex = codec.dequeueInputBuffer(-1);
        
        //返回的整型变量为请求到的输入缓存的index，通过getInputBuffers()得到的输入缓存数组,再用index和输入缓存数组即可得到当前请求的输入缓存
        if (inputBufferIndex >= 0) {
            inputBuffer = encodeInputBuffers[inputBufferIndex];
            //使用之前要clear一下，避免之前的缓存数据影响当前数据
            inputBuffer.clear();
            //把数据添加到输入缓存中，
            inputBuffer.put(bytes);
            //并调用queueInputBuffer()把缓存数据入队
            codec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, size, 0, 0);
        }
        //通过dequeueOutputBuffer(BufferInfo info, long timeoutUs)来请求一个输出缓存,传入一个上面的BufferInfo对象
        outputIndex = codec.dequeueOutputBuffer(encodeBufferInfo, 10000);
        //然后通过返回的index得到输出缓存，并通过BufferInfo获取ByteBuffer的信息
        while (outputIndex >= 0) {
            outBitSize = encodeBufferInfo.size;
            
            //添加ADTS头,ADTS头包含了AAC文件的采样率、通道数、帧数据长度等信息。
            outPacketSize = outBitSize + 7;//7为ADTS头部的大小
            outputBuffer = encodeOutputBuffers[outputIndex];//拿到输出Buffer
            outputBuffer.position(encodeBufferInfo.offset);
            outputBuffer.limit(encodeBufferInfo.offset + outBitSize);
            chunkAudio = new byte[outPacketSize];
            addADTStoPacket(chunkAudio, outPacketSize);//添加ADTS 代码后面会贴上
            outputBuffer.get(chunkAudio, 7, outBitSize);//将编码得到的AAC数据 取出到byte[]中偏移量offset=7 
            outputBuffer.position(encodeBufferInfo.offset);
            //showLog("outPacketSize:" + outPacketSize + " encodeOutBufferRemain:" + outputBuffer.remaining());
            try {
                bos.write(chunkAudio, 0, chunkAudio.length);//BufferOutputStream 将文件保存到内存卡中 *.aac
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //releaseOutputBuffer方法必须调用
            codec.releaseOutputBuffer(outputIndex, false);
            outputIndex = codec.dequeueOutputBuffer(encodeBufferInfo, 10000);

        }
    }
    
    
     /**
     * 添加ADTS头
     *
     * @param packet
     * @param packetLen
     */
    private void addADTStoPacket(byte[] packet, int packetLen) {
        int profile = 2; // AAC LC
        int freqIdx = 8; // 44.1KHz
        int chanCfg = 1; // CPE


        // fill in ADTS data
        packet[0] = (byte) 0xFF;
        packet[1] = (byte) 0xF9;
        packet[2] = (byte) (((profile - 1) << 6) + (freqIdx << 2) + (chanCfg >> 2));
        packet[3] = (byte) (((chanCfg & 3) << 6) + (packetLen >> 11));
        packet[4] = (byte) ((packetLen & 0x7FF) >> 3);
        packet[5] = (byte) (((packetLen & 7) << 5) + 0x1F);
        packet[6] = (byte) 0xFC;
    }

结束MediaCodec,并释放掉占用资源

 @Override
public void end() {
        try {
            if (bos != null) {
                bos.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (bos != null) {
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    bos=null;
                }
            }
        }

        try {
            if (fos != null) {
                fos.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            fos=null;
        }

        if (codec != null) {
            codec.stop();
            codec.release();
            codec=null;
        }

}

参考：
https://juejin.im/entry/58fd31b75c497d005802c5e3
http://www.jianshu.com/p/30e596112015

使用AudioRecord录制音频，MediaCodec编码为A

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用编码器把PCM转为AAC

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