Android音频开发(2):如何采集一帧音频

简介:

Android SDK 提供了两套音频采集的API,分别是:MediaRecorder 和 AudioRecord,前者是一个更加上层一点的API,它可以直接把手机麦克风录入的音频数据进行编码压缩(如AMR、MP3等)并存成文件,而后者则更接近底层,能够更加自由灵活地控制,可以得到原始的一帧帧PCM音频数据。


如果想简单地做一个录音机,录制成音频文件,则推荐使用 MediaRecorder,而如果需要对音频做进一步的算法处理、或者采用第三方的编码库进行压缩、以及网络传输等应用,则建议使用 AudioRecord,其实 MediaRecorder 底层也是调用了 AudioRecord 与 Android Framework 层的 AudioFlinger 进行交互的。


音频的开发,更广泛地应用不仅仅局限于本地录音,因此,我们需要重点掌握如何利用更加底层的 AudioRecord API 来采集音频数据(注意,使用它采集到的音频数据是原始的PCM格式,想压缩为mp3,aac等格式的话,还需要专门调用编码器进行编码)。


1. AudioRecord 的工作流程


首先,我们了解一下 AudioRecord 的工作流程:


(1) 配置参数,初始化内部的音频缓冲区

(2) 开始采集

(3) 需要一个线程,不断地从 AudioRecord 的缓冲区将音频数据“读”出来,注意,这个过程一定要及时,否则就会出现“overrun”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“取走”音频数据,导致内部的音频缓冲区溢出。

(4) 停止采集,释放资源


2. AudioRecord 的参数配置


wKioL1bhXMew-y-lAAFNssMMHH8488.png


上面是 AudioRecord 的构造函数,我们可以发现,它主要是靠构造函数来配置采集参数的,下面我们来一一解释这些参数的含义(建议对照着我的上一篇文章来理解):


(1) audioSource


该参数指的是音频采集的输入源,可选的值以常量的形式定义在 MediaRecorder.AudioSource 类中,常用的值包括:DEFAULT(默认),VOICE_RECOGNITION(用于语音识别,等同于DEFAULT),MIC(由手机麦克风输入),VOICE_COMMUNICATION(用于VoIP应用)等等。


(2) sampleRateInHz


采样率,注意,目前44100Hz是唯一可以保证兼容所有Android手机的采样率。


(3) channelConfig


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)


(4) audioFormat


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。


(5) bufferSizeInBytes


这个是最难理解又最重要的一个参数,它配置的是 AudioRecord 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:


int size = 采样率 x 位宽 x 采样时间 x 通道数


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。


在Android开发中,AudioRecord 类提供了一个帮助你确定这个 bufferSizeInBytes 的函数,原型如下:


int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat);


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。


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。


3. 音频的采集线程


当创建好了 AudioRecord 对象之后,就可以开始进行音频数据的采集了,通过下面两个函数控制采集的开始/停止:


AudioRecord.startRecording();

AudioRecord.stop();


一旦开始采集,必须通过线程循环尽快取走音频,否则系统会出现 overrun,调用的读取数据的接口是:


AudioRecord.read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes);


4. 示例代码


我将 AudioRecord 类的接口简单封装了一下,提供了一个 AudioCapturer 类,可以到我的Github下载:https://github.com/Jhuster/Android/blob/master/Audio/AudioCapturer.java


这里也贴出来一份:


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
/*
  *  COPYRIGHT NOTICE  
  *  Copyright (C) 2016, Jhuster <lujun.hust@gmail.com>
  *  https://github.com/Jhuster/Android
  *   
  *  @license under the Apache License, Version 2.0 
  *
  *  @file    AudioCapturer.java
  *  
  *  @version 1.0     
  *  @author  Jhuster
  *  @date    2016/03/10    
  */
import  android.media.AudioFormat;
import  android.media.AudioRecord;
import  android.media.MediaRecorder;
import  android.util.Log;
 
public  class  AudioCapturer {
 
     private  static  final  String TAG =  "AudioCapturer" ;
     
     private  static  final  int  DEFAULT_SOURCE = MediaRecorder.AudioSource.MIC;
     private  static  final  int  DEFAULT_SAMPLE_RATE =  44100 ;
     private  static  final  int  DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO;
     private  static  final  int  DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
 
     private  AudioRecord mAudioRecord;
     private  int  mMinBufferSize =  0 ;
     
     private  Thread mCaptureThread;  
     private  boolean  mIsCaptureStarted =  false ;
     private  volatile  boolean  mIsLoopExit =  false ;
 
     private  OnAudioFrameCapturedListener mAudioFrameCapturedListener;
 
     public  interface  OnAudioFrameCapturedListener {
         public  void  onAudioFrameCaptured( byte [] audioData);
     }  
 
     public  boolean  isCaptureStarted() {     
         return  mIsCaptureStarted;
     }
 
     public  void  setOnAudioFrameCapturedListener(OnAudioFrameCapturedListener listener) {
         mAudioFrameCapturedListener = listener;
     }
 
     public  boolean  startCapture() {
         return  startCapture(DEFAULT_SOURCE, DEFAULT_SAMPLE_RATE, DEFAULT_CHANNEL_CONFIG,
             DEFAULT_AUDIO_FORMAT);
     }
 
     public  boolean  startCapture( int  audioSource,  int  sampleRateInHz,  int  channelConfig,  int  audioFormat) {
 
         if  (mIsCaptureStarted) {
             Log.e(TAG,  "Capture already started !" );
             return  false ;
         }
     
         mMinBufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat);
         if  (mMinBufferSize == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {
             Log.e(TAG,  "Invalid parameter !" );
             return  false ;
         }
         Log.d(TAG ,  "getMinBufferSize = " +mMinBufferSize+ " bytes !" );
         
         mAudioRecord =  new  AudioRecord(audioSource,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize);            
         if  (mAudioRecord.getState() == AudioRecord.STATE_UNINITIALIZED) {
             Log.e(TAG,  "AudioRecord initialize fail !" );
         return  false ;
         }      
 
         mAudioRecord.startRecording();
 
         mIsLoopExit =  false ;
         mCaptureThread =  new  Thread( new  AudioCaptureRunnable());
         mCaptureThread.start();
 
         mIsCaptureStarted =  true ;
 
         Log.d(TAG,  "Start audio capture success !" );
 
         return  true ;
     }
 
     public  void  stopCapture() {
 
         if  (!mIsCaptureStarted) {
             return ;
         }
 
         mIsLoopExit =  true ;      
         try  {
             mCaptureThread.interrupt();
             mCaptureThread.join( 1000 );
         } 
         catch  (InterruptedException e) {    
             e.printStackTrace();
         }
 
         if  (mAudioRecord.getRecordingState() == AudioRecord.RECORDSTATE_RECORDING) {
             mAudioRecord.stop();                       
         }
 
         mAudioRecord.release();    
     
         mIsCaptureStarted =  false ;
         mAudioFrameCapturedListener =  null ;
 
         Log.d(TAG,  "Stop audio capture success !" );
     }
 
     private  class  AudioCaptureRunnable  implements  Runnable {      
     
         @Override
         public  void  run() {
 
             while  (!mIsLoopExit) {
 
                 byte [] buffer =  new  byte [mMinBufferSize];
 
                 int  ret = mAudioRecord.read(buffer,  0 , mMinBufferSize);               
                 if  (ret == AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION) {
                     Log.e(TAG ,  "Error ERROR_INVALID_OPERATION" );
                 } 
                 else  if  (ret == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {
                     Log.e(TAG ,  "Error ERROR_BAD_VALUE" );
                 } 
                 else  { 
                     if  (mAudioFrameCapturedListener !=  null ) {
                         mAudioFrameCapturedListener.onAudioFrameCaptured(buffer);
                     }   
                     Log.d(TAG ,  "OK, Captured " +ret+ " bytes !" );
                 }                                                      
             }      
         }    
     }
}


使用前要注意,添加如下权限:


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




本文转自 Jhuster 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/ticktick/1749719,如需转载请自行联系原作者


相关文章
|
移动开发 前端开发 Android开发
【02】建立各项目录和页面标准化产品-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
【02】建立各项目录和页面标准化产品-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
2080 12
【02】建立各项目录和页面标准化产品-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
|
移动开发 JavaScript 应用服务中间件
【06】优化完善落地页样式内容-精度优化-vue加vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
【06】优化完善落地页样式内容-精度优化-vue加vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
1323 5
【06】优化完善落地页样式内容-精度优化-vue加vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
|
移动开发 Rust JavaScript
【01】首页建立-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
【01】首页建立-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
1378 4
【01】首页建立-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
|
开发工具 Android开发
X Android SDK file not found: adb.安卓开发常见问题-Android SDK 缺少 `adb`(Android Debug Bridge)-优雅草卓伊凡
X Android SDK file not found: adb.安卓开发常见问题-Android SDK 缺少 `adb`(Android Debug Bridge)-优雅草卓伊凡
1159 11
X Android SDK file not found: adb.安卓开发常见问题-Android SDK 缺少 `adb`(Android Debug Bridge)-优雅草卓伊凡
|
移动开发 Android开发
【03】建立隐私关于等相关页面和内容-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
【03】建立隐私关于等相关页面和内容-vue+vite开发实战-做一个非常漂亮的APP下载落地页-支持PC和H5自适应提供安卓苹果鸿蒙下载和网页端访问-优雅草卓伊凡
638 0
|
Java 开发工具 Maven
【01】完整的安卓二次商业实战-详细的初级步骤同步项目和gradle配置以及开发思路-优雅草伊凡
【01】完整的安卓二次商业实战-详细的初级步骤同步项目和gradle配置以及开发思路-优雅草伊凡
1656 6
|
移动开发 Java 编译器
Kotlin与Jetpack Compose:Android开发生态的演进与架构思考
本文从资深Android工程师视角深入分析Kotlin与Jetpack Compose在Android系统中的技术定位。Kotlin通过空安全、协程等特性解决了Java在移动开发中的痛点,成为Android官方首选语言。Jetpack Compose则引入声明式UI范式,通过重组机制实现高效UI更新。两者结合不仅提升开发效率,更为跨平台战略和现代架构模式提供技术基础,代表了Android开发生态的根本性演进。
711 0
|
存储 Java 开发工具
Android开发的技术与开发流程
Android开发的技术与开发流程
795 1
|
编解码 Android开发 iOS开发
安卓与iOS开发:平台差异下的技术创新之路
在数字时代的浪潮中,移动应用开发如同两股潮流——安卓与iOS,各自携带着独特的技术生态和文化基因。本文将深入探讨这两大平台的开发环境、编程语言和工具的差异,以及它们如何塑造了不同的用户体验和技术趋势。通过比较分析,我们旨在揭示跨平台开发的可能性和挑战,同时探索未来技术创新的方向。让我们一起跟随代码的足迹,穿越安卓的开放草原和iOS的精密园林,发现那些隐藏在平台差异之下的创新机遇。
332 28
|
安全 Android开发 Swift
安卓与iOS开发:平台差异与技术选择
【8月更文挑战第26天】 在移动应用开发的广阔天地中,安卓和iOS两大平台各占一方。本文旨在探索这两个系统在开发过程中的不同之处,并分析开发者如何根据项目需求选择合适的技术栈。通过深入浅出的对比,我们将揭示各自平台的优势与挑战,帮助开发者做出更明智的决策。
436 5

热门文章

最新文章