Android音頻開發之——如何播放一幀音頻

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本文重點關注如何在Android平台上播放一幀音頻資料。閱讀本文之前，建議先讀一下《Android音頻開發（1）：基礎知識》，因為音頻開發過程中，經常要涉及到這些基礎知識，掌握了這些重要的概念後，開發過程中的很多參數和流程就會更加容易理解。

 

Android SDK 提供了3套音頻播放的API，分別是：MediaPlayer，SoundPool，AudioTrack，關於它們的區別可以看這篇文章：《Intro to the three Android Audio APIs》，簡單來說，MediaPlayer 更加適合在後台長時間播放本地音樂檔案或者線上的流式資源; SoundPool 則適合播放比較短的音頻片段，比如遊戲聲音、按鍵聲、鈴聲片段等等，它可以同時播放多個音頻; 而 AudioTrack 則更接近底層，提供了非常強大的控制能力，支援低延遲播放，適合流媒體和VoIP語音電話等情境。

 

音訊開發，更廣泛地應用不僅僅局限於播放本地檔案或者音頻片段，因此，本文重點關注如何利AudioTrack API 來播放音頻資料（注意，使用AudioTrack播放的音頻必須是解碼後的PCM資料）。

 

1. AudioTrack 的工作流程

 

首先，我們瞭解一下 AudioTrack 的工作流程：

 

（1） 配置參數，初始化內部的音頻播放緩衝區

（2） 開始播放

（3） 需要一個線程，不斷地向 AudioTrack 的緩衝區“寫入”音頻資料，注意，這個過程一定要及時，否則就會出現“underrun”的錯誤，該錯誤在音頻開發中比較常見，意味著應用程式層沒有及時地“送入”音頻資料，導致內部的音頻播放緩衝區為空白。

（4） 停止播放，釋放資源

 

2. AudioTrack 的參數配置

 

 

上面是 AudioTrack 的建構函式原型，主要靠建構函式來配置相關的參數，下面一一解釋（再次建議先閱讀一下《Android音頻開發（1）：基礎知識》）：

 

（1） streamType

 

這個參數代表著當前應用使用的哪一種音頻管理原則，當系統有多個進程需要播放音頻時，這個管理原則會決定最終的展現效果，該參數的可選的值以常量的形式定義在 AudioManager 類中，主要包括：

 

STREAM_VOCIE_CALL：電話聲音

STREAM_SYSTEM：系統聲音

STREAM_RING：鈴聲

STREAM_MUSCI：音樂聲

STREAM_ALARM：警告聲

STREAM_NOTIFICATION：通知聲

 

（2） sampleRateInHz

 

採樣率，從AudioTrack源碼的“audioParamCheck”函數可以看到，這個採樣率的取值範圍必須在 4000Hz～192000Hz 之間。

 

（3） channelConfig

 

通道數的配置，可選的值以常量的形式定義在 AudioFormat 類中，常用的是 CHANNEL_IN_MONO（單通道），CHANNEL_IN_STEREO（雙通道）

 

（4） audioFormat

 

這個參數是用來配置“資料位元寬”的，可選的值也是以常量的形式定義在 AudioFormat 類中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，前者是可以保證相容所有Android手機的。

 

（5） bufferSizeInBytes

 

這個是最難理解又最重要的一個參數，它配置的是 AudioTrack 內部的音頻緩衝區的大小，該緩衝區的值不能低於一幀“音訊框架”（Frame）的大小，而前一篇文章介紹過，一幀音訊框架的大小計算如下：

 

int size = 採樣率 x 位寬 x 採樣時間 x 通道數

 

採樣時間一般取 2.5ms~120ms 之間，由廠商或者具體的應用決定，我們其實可以推斷，每一幀的採樣時間取得越短，產生的延時就應該會越小，當然，片段化的資料也就會越多。

 

在Android開發中，AudioTrack 類提供了一個協助你確定這個 bufferSizeInBytes 的函數，原型如下：

 

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

 

不同的廠商的底層實現是不一樣的，但無外乎就是根據上面的計算公式得到一幀的大小，音頻緩衝區的大小則必須是一幀大小的2～N倍，有興趣的朋友可以繼續深入源碼探究探究。

 

實際開發中，強烈建議由該Function Compute出需要傳入的 bufferSizeInBytes，而不是自己手動計算。

 

（6） mode

 

AudioTrack 提供了兩種播放模式，一種是 static 方式，一種是 streaming 方式，前者需要一次性將所有的資料都寫入播放緩衝區，簡單高效，通常用於播放鈴聲、系統提醒的音頻片段; 後者則是按照一定的時間間隔不間斷地寫入音頻資料，理論上它可用於任何音頻播放的情境。

 

可選的值以常量的形式定義在 AudioTrack 類中，一個是 MODE_STATIC，另一個是 MODE_STREAM，根據具體的應用傳入對應的值即可。

 

4. 範例程式碼

 

我將 AudioTrack 類的介面簡單封裝了一下，提供了一個 AudioPlayer 類，可以到我的Github下載：https://github.com/Jhuster/Android/blob/master/Audio/AudioPlayer.java

 

這裡也貼出來一份：

 1 import android.util.Log; 2 import android.media.AudioFormat; 3 import android.media.AudioManager; 4 import android.media.AudioTrack; 5   6 public class AudioPlayer { 7       8     private static final String TAG = "AudioPlayer"; 9  10     private static final int DEFAULT_STREAM_TYPE = AudioManager.STREAM_MUSIC;11     private static final int DEFAULT_SAMPLE_RATE = 44100;12     private static final int DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO;13     private static final int DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;14     private static final int DEFAULT_PLAY_MODE = AudioTrack.MODE_STREAM;15              16     private boolean mIsPlayStarted = false;17     private int mMinBufferSize = 0;18     private AudioTrack mAudioTrack;  19      20     public boolean startPlayer() {21         return startPlayer(DEFAULT_STREAM_TYPE,DEFAULT_SAMPLE_RATE,DEFAULT_CHANNEL_CONFIG,DEFAULT_AUDIO_FORMAT);22     }23      24     public boolean startPlayer(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) {25          26         if (mIsPlayStarted) {27             Log.e(TAG, "Player already started !");28             return false;29         }30          31         mMinBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat);32         if (mMinBufferSize == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE) {33             Log.e(TAG, "Invalid parameter !");34             return false;35         }36         Log.d(TAG , "getMinBufferSize = "+mMinBufferSize+" bytes !");37          38         mAudioTrack = new AudioTrack(streamType,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize,DEFAULT_PLAY_MODE);39         if (mAudioTrack.getState() == AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED) {40             Log.e(TAG, "AudioTrack initialize fail !");41             return false;42         }            43          44         mIsPlayStarted = true;45          46         Log.d(TAG, "Start audio player success !");47          48         return true;49     }50      51     public int getMinBufferSize() {52         return mMinBufferSize;53     }54      55     public void stopPlayer() {56          57         if (!mIsPlayStarted) {58             return;59         }60          61         if (mAudioTrack.getPlayState() == AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING) {62             mAudioTrack.stop();                        63         }64          65         mAudioTrack.release();66         mIsPlayStarted = false;67             68         Log.d(TAG, "Stop audio player success !");69     }70      71     public boolean play(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes) {72          73         if (!mIsPlayStarted) {74             Log.e(TAG, "Player not started !");75             return false;76         }77          78         if (sizeInBytes < mMinBufferSize) {79             Log.e(TAG, "audio data is not enough !");80             return false;81         }82          83         if (mAudioTrack.write(audioData,offsetInBytes,sizeInBytes) != sizeInBytes) {                84             Log.e(TAG, "Could not write all the samples to the audio device !");85         }                                   86                                                     87         mAudioTrack.play();88          89         Log.d(TAG , "OK, Played "+sizeInBytes+" bytes !");90          91         return true;92     }93 }

 

原文：http://ticktick.blog.51cto.com/823160/1750593

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