Android進階音頻應用

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說到音頻應用，首先想到的就是音樂播放器。有些播放器可以播放流媒體，有些可以播放本地音樂檔案。隨著Android平台的演變，需要更多進階的音頻API。好在Google新增了這方面的API，支援低延遲的音頻流媒體和錄製。

Android音頻API提供了一些進階的功能，開發人員可以把它們整合到自己的應用中。有了這些API，現在可以更容易地實現VoIP應用程式，構建定製的流媒體音樂用戶端，實現低延遲的遊戲音效。此外，還有提供文字轉換語音以及語音辨識的API，使用者可以直接使用音頻和應用互動，而不需要使用使用者介面或者觸控技術。

低延遲音頻

Android有四個用來播放音訊API（算上MIDI的話一共五個）和三個用來錄音的API。接下來會簡要的介紹這些API，以及一些進階用法樣本。

①音頻播放API

音樂播放預設使用MediaPlayer。該類適合播放音樂或者視頻，既能播放流式資源，還可以播放本地檔案。每個MediaPlayer都有一個關聯的狀態機器，需要在應用程式中跟蹤這些狀態。開發人員可以使用MediaPlayer類的API在自己應用中嵌入音樂或者視頻播放功能，而無需額外處理或者考慮延遲要求。

第二個選擇是SoundPool類，它提供了低延遲支援，適合播放音效和其他比較短的音頻，比如可以使用SoundPool播放遊戲聲音。但是，它不支援音頻流，所以不適合那些需要即時音頻流處理的應用，如VoIP。

第三個選擇是AudioTrack類，它允許把音頻流緩衝到硬體中，支援低延遲播放，甚至適合流媒體情境。AudioTrack類通常提供足夠低的延遲，可在VoIP或類似應用中使用。

下面的代碼展示了如何在VoIP應用中使用AudioTrack：

public class AudioTrackDemo {    private final int mMinBufferSize;    private final AudioTrack mAudioTrack;    public AudioTrackDemo() {        this.mMinBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(16000, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);        this.mAudioTrack = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 16000, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, this.mMinBufferSize*2, AudioTrack.MODE_STREAM);    }    public void playPcmPacket(byte[] pcmData) {        if (this.mAudioTrack != null && this.mAudioTrack.getState() == AudioTrack.STATE_INITIALIZED) {            if (this.mAudioTrack.getPlaybackRate() != AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING) {                this.mAudioTrack.play();            }            this.mAudioTrack.write(pcmData, 0, pcmData.length);        }    }    public void stopPlayback() {        if (this.mAudioTrack != null) {            this.mAudioTrack.stop();            this.mAudioTrack.release();        }    }}

首先，確定音頻流的最小緩衝區大小。要做到這一點，需要知道採樣率，資料是單聲道還是立體聲，以及是否使用8位或者16位PCM編碼。然後以採樣率和採樣大小作為參數調用AudioTrack.getMinBufferSize()，該方法會以位元組形式返回AudioTrack執行個體的最小緩衝區大小。

接下來，根據需要使用正確參數建立AudioTrack執行個體。第一個參數為音訊類型，不同的應用使用不同的值。對VoIP應用來說，使用STREAM_VOICE_CALL，而對於流媒體音樂應用則使用STREAM_MUSIC。

具體的選擇有：

STREAM_ALARM：手機鬧鈴的聲音
STREAM_MUSIC：手機音樂的聲音
STREAM_DTMF：DTMF音調的聲音
STREAM_RING：電話鈴聲的聲音
STREAM_NOTFICATION：系統提示的聲音
STREAM_SYSTEM：系統的聲音
STREAM_VOICE_CALL：語音電話聲音

第二，第三，第四個參數根據使用情境會有所不同。這些參數分別表示採樣率，立體聲或者單聲道，以及採樣大小。一般而言，一個VoIP應用會使用16KHZ的16位單聲道，而常規的音樂CD可能採用44.1KHZ的16位立體聲。16位立體聲高採樣率需要更大的緩衝區以及更多的資料轉送，但是音質會更好。所有的Android裝置都支援PCM以8KHZ,16KHZ,44.1KHZ的採樣率播放8或者16位立體聲。

緩衝區大小參數應該是最小緩衝區的倍數，實際取決於具體的需求，有時網路延遲等因素也會影響緩衝區大小。

任何時候都應該避免使用空的緩衝區，因為可能導致播放出現故障。

最後一個參數決定只發送一次音頻資料（MODE_STATIC）還是連續發送資料流（MODE_STREAM）。第一種情況需要一次發送整個音頻剪輯。對於持續發送音頻流的情況，可以發送任大小塊的PCM資料，處理流媒體音樂或者VoIP通話可以會使用這種方式。

②錄製API

談到錄製音頻，首先要考慮的API是MediaRecorder。和MediaPlayer類似，需要在應用代碼中跟蹤MediaRecorder類的內部狀態。由於MediaRecorder只能把錄音儲存到檔案中，所以它不適合錄製流媒體。

如果需要錄製流媒體，可以使用AudioRecord，和剛才展示的代碼非常類似。

下面的樣本顯示了如何建立AudioRecord執行個體錄製16位單聲道16KHZ的音頻採樣：

public class AudioRecordDemo {    private final AudioRecord mAudioRecord;    private final int mMinBufferSize;    private boolean mDoRecord = false;    public AudioRecordDemo() {        this.mMinBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(16000, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);        this.mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.VOICE_COMMUNICATION, 16000, AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, this.mMinBufferSize * 2);    }    public void writeAudioToStream(OutputStream stream){        this.mDoRecord=true;        this.mAudioRecord.startRecording();        byte[] buffer=new byte[this.mMinBufferSize*2];        while(this.mDoRecord){            int byteWritten=this.mAudioRecord.read(buffer,0,buffer.length);            try{                stream.write(buffer,0,byteWritten);            }catch(IOException e){                this.mDoRecord=false;            }        }        this.mAudioRecord.stop();        this.mAudioRecord.release();    }    public void stopRecording(){        this.mDoRecord=false;    }}

因為和AudioTrack的建立過程非常類似，在使用VoIP或者類似應用時可以很方便地把它們結合起來。

相信學過多媒體的人對採樣率等這些東西並不陌生，如果缺乏這方面的知識，可以適當的補充後在來看這段代碼。

如果看的認真的人會發現本文只介紹了三個播放API和兩個錄製API，說好的四個的三個呢？其實最後一個不是一兩句就能說清楚，還需要單獨列出一篇文章講解——OpenSL ES請關注本部落格後續會講解到。

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