Android音视频学习：音频的采集与播放

2019-01-11 本文已影响8人 lesliefang

首先申请权限, 注意 Android 6.0 以后需要动态申请权限

<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
<uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />

采集

MediaRecord 较为上层的 API，可以直接录制成 mp3 等格式
AudioRecord 较底层的 API，可以得到 PCM 音频流数据

PCM : 脉冲编码调制(Pulse Code Modulation), 就是原始音频编码格式

音视频开发中一般需要对音频流做处理，所以用 AudioRecord 录制

AudioRecord(int audioSource, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,
            int bufferSizeInBytes)

audioSource 音频的输入源
-- AudioSource.DEFAULT （默认）
-- AudioSource.MIC （麦克风输入）
-- AudioSource.VOICE_COMMUNICATION （用于 VoIP 等）
sampleRateInHz 采样频率， 44100 支持所有的设备，用的最多
channelConfig 声道
-- AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO (单声道)
-- AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO （立体声）
audioFormat 采样格式，即一个采样点用几个字节表示
-- AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT
-- AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT
ENCODING_PCM_16BIT 兼容大部分手机
bufferSizeInBytes 音频缓冲区大小
建议通过 int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat)方法获取，不能小于 getMinBufferSize

构造完成后通过 getState 方法与 AudioRecord.STATE_INITIALIZED 对比，如果不相等说明构造失败

之后可调用 startRecording() 开始采集

final int sampleRateInHz = 44100;
final int channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO;
final int audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;

int bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat);
audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, bufferSize);
if (audioRecord.getState() == AudioRecord.STATE_INITIALIZED) {
    audioRecord.startRecording();
    isRecording = true;
    tvState.setText("录制中...");

    new Thread(new RecordRunnable(bufferSize)).start();
}

开始录制后要及时把音频数据不断的读取出来，否则会导致缓冲区溢出出现 "overrun" 错误。通过 read 方法读取

读取并写入文件

class RecordRunnable implements Runnable {
    int bufferSize;

    RecordRunnable(int bufferSize) {
        this.bufferSize = bufferSize;
    }

    @Override
    public void run() {
        byte[] data = new byte[bufferSize];
        FileOutputStream out = null;
        try {
            out = new FileOutputStream(pcmFile);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        if (out == null) {
            return;
        }

        try {
            while (isRecording) {
                int len = audioRecord.read(data, 0, bufferSize);
                out.write(data, 0, len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

停止录制，释放资源

isRecording = false;
audioRecord.stop();
audioRecord.release();

保存后的 PCM 文件播放器还不能直接播放，必须转换成 mp3、wav 等格式。我拷贝了网上转 wav 的代码转换成 wav （最前面添加 44 个字节的 wav 头部）就能播放了。参考源码。

播放（渲染）

MediaPlayer：上层 API，播放音视频，适合做播放器在后台长时间播放音视频
SoundPool: 适合播放比较短的音频片段，如游戏声音、按键声音、铃声等
AudioTrack: 较为底层的 API，适合流媒体，需要配合解码器工作。可以直接播放 PCM 流。

前面说播放器不能直接播放 PCM 流，但 AudioTrack 可以，这里用 AudioTrack 播放前面录制好的 PCM 文件。

public AudioTrack(AudioAttributes attributes, AudioFormat format, int bufferSizeInBytes,
            int mode, int sessionId)

AudioTrack 参数跟 AudioRecord 很像，AudioTrack 有两种播放模式
AudioTrack.MODE_STATIC: 需要把 PCM 流一次性全部写入 AudioTrack 的缓冲区中，适合播放小文件。设置缓冲区大小时注意要大于等于播放文件的大小，否则存不下
AudioTrack.MODE_STREAM：以流的形式不断写入 AudioTrack 的内部缓冲区进行播放，同理这里的 bufferSize 建议用 AudioTrack.getMinBufferSize 方法获取

以 MODE_STATIC 方式播放

byte[] data = file2Bytes();
Log.d(TAG, "data len " + data.length);

AudioAttributes attributes = new AudioAttributes.Builder().setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC).build();
AudioFormat audioFormat = new AudioFormat.Builder().setSampleRate(44100).setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO).setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT).build();
audioTrack = new AudioTrack(attributes, audioFormat, data.length, AudioTrack.MODE_STATIC, AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE);
int ret = audioTrack.write(data, 0, data.length);
if (ret > 0) {
    audioTrack.play();
} else {
    Log.d(TAG, "error code is " + ret);
}

缓冲区大小设置为了文件的长度

以 MODE_STREAM 方式播放，需要不断把音频流写进去，这里不断循环写入录制好的 PCM 流

AudioAttributes attributes = new AudioAttributes.Builder().setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC).build();
AudioFormat audioFormat = new AudioFormat.Builder().setSampleRate(44100).setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO).setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT).build();
int bufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(44100, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
Log.d(TAG, "buffer size is " + bufferSize);
audioTrack = new AudioTrack(attributes, audioFormat, bufferSize, AudioTrack.MODE_STREAM, AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE);
// 先调用 Play 方法， 然后开启线程不断的将 PCM 流写入 AudioTrack 的 buffer
audioTrack.play();

isPlaying = true;
new Thread(new PlayStreamRunnable(bufferSize)).start();

class PlayStreamRunnable implements Runnable {
    int bufferSize;

    PlayStreamRunnable(int bufferSize) {
        this.bufferSize = bufferSize;
    }

    @Override
    public void run() {
        byte[] data = file2Bytes();
        int len = data.length;
        int currentPosition = 0;
        while (isPlaying) {
            if (len > bufferSize) {
                // 循环播放
                audioTrack.write(data, currentPosition, bufferSize);
                currentPosition += bufferSize;
                if (currentPosition + bufferSize >= len) {
                    audioTrack.write(data, currentPosition, len - currentPosition);
                    currentPosition = 0;
                }
            } else {
                audioTrack.write(data, 0, len);
            }
        }
    }
}

停止播放，释放资源

isPlaying = false;
audioTrack.stop();
audioTrack.release();

源码：https://github.com/lesliebeijing/audio_video_learn/tree/master/AudioRecord

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