• Android音频开发之——如何播放一帧音频


    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《Android音频开发(1):基础知识》,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。

    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

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    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 }

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

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