Android音频播放

最近需要在Android的客户端中使用PCM声音播放和录制,简单学习了一下。有不正确的地方还请指出。


关于音频一些基础知识

首先有几个概念需要了解一下:采样频率、声道数、采样位数。

1. 采样频率 Sample Rate

采样频率一般是sample rate, 代表的是数字化音频时每秒采样的次数。常见的有44.1KHz(CD品质)、48KHz等。

2. 声道数 Channel

这个很好理解,单声道Mono就是声音从一个方向传出来;双声道Stereo也叫立体声,声音是从两个方向传来。通常的流行音乐中,仔细听能发现每个声道可能侧重不同的乐曲声部,比如左声道吉他,右声道钢琴,人声似乎两个声道都有,听起来就像站在中间一样。(这里没有考证,随便举例)

3. 采样位数 Bit

每一个采样都是一个数据点,采样位数是指这个数据点使用了几位来记录。AudioTrack类只支持8位和16位的PCM音频。8位就是2的8次方,即256个值;而16位则是2的16次方,有65536个值。

4. PCM文件大小的计算

这个在音频的编解码中还是比较常用的。在PCM格式中,1秒钟音频的数据大小是SampleRate×Channel×Bit/8,单位是byte字节。由于PCM本身没有音频帧的概念,所以通过这个公式就能计算出任意时长音频的大小,或者得到任意大小音频的时长。如果规定1个音频帧是“每个声道256个采样”,双声道下就是512个采样,那么1帧的数据量就是256×Channel×Bit/8,同理可以推断出1秒钟有多少音频帧等等。音频帧的概念在各种编解码中各有不同,但计算公式大同小异,这里不展开。


音频播放 AudioTrack类

Android中音频的播放使用的是AudioTrack类,具体用法非常简单。
首先设置buffer大小。AudioTrack播放时需要先写入buffer,如果这个buffer没有写满,那么这部分是不会播放的。所以buffer不能设置太小,这样会导致播放不连贯;而buffer也不能设置太小,这样不间断写入会消耗许多CPU资源。AudioTrack自带了getMinBufferSize方法可以给出一个最小buffer,一般用这个值就可以。getMinBufferSize方法三个参数分别是sample rate、channel和bit。

int sampleRate = 44100, channels = 2, bits = 16;
int bufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(
      sampleRate,
      channels == 1 ? AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO : AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO,
      bits == 8 ? AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT : AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);

设置完buffer size就可以实例化一个AudioTrack。其中第一个参数streamType是指不同的音频流类型,包括STREAM_MUSIC、STREAM_ALARM、STREAM_VOICE_CALL、STREAM_RING等,是Android对不同音频的分类。中间三个参数很好理解,第四个是buffer size,刚刚计算出来了。最后一个参数mode有两种:MODE_STREAM和MODE_STATIC。前者是以流形式播放,后者则是一次性全部写入然后播放。

AudioTrack track = new AudioTrack(
      AudioManager.STREAM_MUSIC,
      sampleRate,
      channels == 1 ? AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO : AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO,
      bits == 8 ? AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT : AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,
      bufferSize,
      AudioTrack.MODE_STREAM);

调用实例的play()方法就可以开始播放了。不过播放得要有数据吧?要填写数据就要用到write()方法。write方法中第一个参数是一个byte[]类型,是要写入的数据源,可以是从文件流中读取出来的;第二个参数offset是初始位移,即从source的哪个位置开始;第三个参数则是输入长度。

track.play();
track.write(source, 0, size);

当write方法写满一个AudioTrack的buffer时,就会有声音播放出来了。
当播放完成后记得要把AudioTrack停止并释放。

track.stop();
track.release();
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