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:《Intro to the three Android Audio APIs》,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。
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)。
1. AudioTrack 的工作流程
首先,我们了解一下 AudioTrack 的工作流程:
(1) 配置参数,初始化内部的音频播放缓冲区
(2) 开始播放
(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。
(4) 停止播放,释放资源
2. AudioTrack 的参数配置
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《Android音频开发(1):基础知识》):
(1) streamType
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:
STREAM_VOCIE_CALL:电话声音
STREAM_SYSTEM:系统声音
STREAM_RING:铃声
STREAM_MUSCI:音乐声
STREAM_ALARM:警告声
STREAM_NOTIFICATION:通知声
(2) sampleRateInHz
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。
(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 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:
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,AudioTrack 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。
(6) mode
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。
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。
4. 示例代码
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:https://github.com/Jhuster/Android/blob/master/Audio/AudioPlayer.java
这里也贴出来一份:
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 }