Android音频开发（3）：如何播放一帧音频
CalE06
9年前
<p> </p> <p>本文重点关注如何在Android平台上播放一帧音频数据。阅读本文之前，建议先读一下 <a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1462747926629.html">《Android音频开发（1）：基础知识》</a> ，因为音频开发过程中，经常要涉及到这些基础知识，掌握了这些重要的概念后，开发过程中的很多参数和流程就会更加容易理解。</p> <p>Android SDK 提供了3套音频播放的API，分别是：MediaPlayer，SoundPool，AudioTrack，关于它们的区别可以看这篇文章： <a href="/misc/goto?guid=4959672705750854677" rel="nofollow,noindex">《Intro to the three Android Audio APIs》</a> ，简单来说，MediaPlayer 更加适合在后台长时间播放本地音乐文件或者在线的流式资源; SoundPool 则适合播放比较短的音频片段，比如游戏声音、按键声、铃声片段等等，它可以同时播放多个音频; 而 AudioTrack 则更接近底层，提供了非常强大的控制能力，支持低延迟播放，适合流媒体和VoIP语音电话等场景。</p> <p>音频的开发，更广泛地应用不仅仅局限于播放本地文件或者音频片段，因此，本文重点关注如何利AudioTrack API 来播放音频数据（注意，使用AudioTrack播放的音频必须是解码后的PCM数据）。</p> <h2>1. AudioTrack 的工作流程</h2> <p>首先，我们了解一下 AudioTrack 的工作流程：</p> <p>（1） 配置参数，初始化内部的音频播放缓冲区</p> <p>（2） 开始播放</p> <p>（3） 需要一个线程，不断地向 AudioTrack 的缓冲区“写入”音频数据，注意，这个过程一定要及时，否则就会出现“underrun”的错误，该错误在音频开发中比较常见，意味着应用层没有及时地“送入”音频数据，导致内部的音频播放缓冲区为空。</p> <p>（4） 停止播放，释放资源</p> <h2>2. AudioTrack 的参数配置</h2> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/fb9634ca04ddc4871d962e218accf98f.png"></p> <p>上面是 AudioTrack 的构造函数原型，主要靠构造函数来配置相关的参数，下面一一解释（再次建议先阅读一下 <a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1462747926629.html">《Android音频开发（1）：基础知识》</a> ）：</p> <p>（1） streamType</p> <p>这个参数代表着当前应用使用的哪一种音频管理策略，当系统有多个进程需要播放音频时，这个管理策略会决定最终的展现效果，该参数的可选的值以常量的形式定义在 AudioManager 类中，主要包括：</p> <p>STREAM_VOCIE_CALL：电话声音</p> <p>STREAM_SYSTEM：系统声音</p> <p>STREAM_RING：铃声</p> <p>STREAM_MUSCI：音乐声</p> <p>STREAM_ALARM：警告声</p> <p>STREAM_NOTIFICATION：通知声</p> <p>（2） sampleRateInHz</p> <p>采样率，从AudioTrack源码的“audioParamCheck”函数可以看到，这个采样率的取值范围必须在 4000Hz～192000Hz 之间。</p> <p>（3） channelConfig</p> <p>通道数的配置，可选的值以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 CHANNEL_IN_MONO（单通道），CHANNEL_IN_STEREO（双通道）</p> <p>（4） audioFormat</p> <p>这个参数是用来配置“数据位宽”的，可选的值也是以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，前者是可以保证兼容所有Android手机的。</p> <p>（5） bufferSizeInBytes</p> <p>这个是最难理解又最重要的一个参数，它配置的是 AudioTrack 内部的音频缓冲区的大小，该缓冲区的值不能低于一帧“音频帧”（Frame）的大小，而前一篇文章介绍过，一帧音频帧的大小计算如下：</p> <p>int size = 采样率 x 位宽 x 采样时间 x 通道数</p> <p>采样时间一般取 2.5ms~120ms 之间，由厂商或者具体的应用决定，我们其实可以推断，每一帧的采样时间取得越短，产生的延时就应该会越小，当然，碎片化的数据也就会越多。</p> <p>在Android开发中，AudioTrack 类提供了一个帮助你确定这个 bufferSizeInBytes 的函数，原型如下：</p> <p>int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat);</p> <p>不同的厂商的底层实现是不一样的，但无外乎就是根据上面的计算公式得到一帧的大小，音频缓冲区的大小则必须是一帧大小的2～N倍，有兴趣的朋友可以继续深入源码探究探究。</p> <p>实际开发中，强烈建议由该函数计算出需要传入的 bufferSizeInBytes，而不是自己手动计算。</p> <p>（6） mode</p> <p>AudioTrack 提供了两种播放模式，一种是 static 方式，一种是 streaming 方式，前者需要一次性将所有的数据都写入播放缓冲区，简单高效，通常用于播放铃声、系统提醒的音频片段; 后者则是按照一定的时间间隔不间断地写入音频数据，理论上它可用于任何音频播放的场景。</p> <p>可选的值以常量的形式定义在 AudioTrack 类中，一个是 MODE_STATIC，另一个是 MODE_STREAM，根据具体的应用传入对应的值即可。</p> <h2>3. 示例代码</h2> <p>我将 AudioTrack 类的接口简单封装了一下，提供了一个 AudioPlayer 类，可以到我的Github下载： <a href="/misc/goto?guid=4959672713556272596" rel="nofollow,noindex">https://github.com/Jhuster/Android/blob/master/Audio/AudioPlayer.java</a></p> <p>这里也贴出来一份：</p> <pre> <code class="language-java">/* * COPYRIGHT NOTICE * Copyright (C) 2016, Jhuster <lujun.hust@gmail.com> * https://github.com/Jhuster/Android * * @license under the Apache License, Version 2.0 * * @file AudioPlayer.java * * @version 1.0 * @author Jhuster * @date 2016/03/13 */ package com.jhuster.audiodemo; import android.util.Log; import android.media.AudioFormat; import android.media.AudioManager; import android.media.AudioTrack; public class AudioPlayer { private static final String TAG = "AudioPlayer"; private static final int DEFAULT_STREAM_TYPE = AudioManager.STREAM_MUSIC; private static final int DEFAULT_SAMPLE_RATE = 44100; private static final int DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO; private static final int DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT; private static final int DEFAULT_PLAY_MODE = AudioTrack.MODE_STREAM; private boolean mIsPlayStarted = false; private int mMinBufferSize = 0; private AudioTrack mAudioTrack; public boolean startPlayer() { return startPlayer(DEFAULT_STREAM_TYPE,DEFAULT_SAMPLE_RATE,DEFAULT_CHANNEL_CONFIG,DEFAULT_AUDIO_FORMAT); } public boolean startPlayer(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) { if (mIsPlayStarted) { Log.e(TAG, "Player already started !"); return false; } mMinBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat); if (mMinBufferSize == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE) { Log.e(TAG, "Invalid parameter !"); return false; } Log.d(TAG , "getMinBufferSize = "+mMinBufferSize+" bytes !"); mAudioTrack = new AudioTrack(streamType,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize,DEFAULT_PLAY_MODE); if (mAudioTrack.getState() == AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED) { Log.e(TAG, "AudioTrack initialize fail !"); return false; } mIsPlayStarted = true; Log.d(TAG, "Start audio player success !"); return true; } public int getMinBufferSize() { return mMinBufferSize; } public void stopPlayer() { if (!mIsPlayStarted) { return; } if (mAudioTrack.getPlayState() == AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING) { mAudioTrack.stop(); } mAudioTrack.release(); mIsPlayStarted = false; Log.d(TAG, "Stop audio player success !"); } public boolean play(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes) { if (!mIsPlayStarted) { Log.e(TAG, "Player not started !"); return false; } if (sizeInBytes < mMinBufferSize) { Log.e(TAG, "audio data is not enough !"); return false; } if (mAudioTrack.write(audioData,offsetInBytes,sizeInBytes) != sizeInBytes) { Log.e(TAG, "Could not write all the samples to the audio device !"); } mAudioTrack.play(); Log.d(TAG , "OK, Played "+sizeInBytes+" bytes !"); return true; } }</code></pre> <h2>4. 小结</h2> <p>关于如何在Android平台使用AudioTrack播放一帧音频数据就介绍到这儿了，文章中有不清楚的地方欢迎留言或者来信 lujun.hust@gmail.com 交流，或者关注我的新浪微博@卢_俊或者 微信公众号 @Jhuster 获取最新的文章和资讯。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/c5f73d6522a6d04df3e90e616662dd9f.jpg"></p> <p>来自： <a href="/misc/goto?guid=4959672713650358717" rel="nofollow">http://ticktick.blog.51cto.com/823160/1750593</a></p>