Android音视频开发-AudioTrack

夏沫琅琊2024-04-29 9:27

Android音视频开发-AudioTrack

本篇文章我们主要介绍下AudioTrack.

1: 简介

AudioTrack是Android平台上的一个类，用于播放音频数据.

它允许PCM音频缓冲区流式传输到音频接收器进行播放.

  1. 创建AudioTrack对象：可以通过构造函数创建AudioTrack对象，需要指定音频流类型、采样率、音频通道配置和音频格式等参数。
  2. 写入音频数据：可以使用write()方法将音频数据写入AudioTrack对象。写入的数据可以是PCM格式的原始音频数据，也可以是压缩格式的音频数据（如MP3、AAC等）。
  3. 播放音频数据：在写入音频数据后，可以调用play()方法开始播放音频数据。可以使用pause()方法暂停播放，使用stop()方法停止播放。
  4. 设置音量：可以使用setVolume()方法设置音量大小，范围为0.0到1.0之间。
  5. 设置播放模式：可以使用setPlaybackRate()方法设置播放速率，使用setLoopPoints()方法设置循环播放的起始点和结束点。
  6. 监听播放状态：可以使用OnPlaybackPositionUpdateListener接口监听播放进度和播放完成事件。
  7. 释放资源：在不再需要使用AudioTrack对象时，应该调用release()方法释放资源。

2: 创建AudioTrack对象

java 复制代码 
public AudioTrack(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,
        int bufferSizeInBytes, int mode)
throws IllegalArgumentException {
    this(streamType, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat,
            bufferSizeInBytes, mode, AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE);
}

参数配置:

1: streamType

  1. AudioManager.STREAM_VOICE_CALL:用于语音通话的音频流类型。
  2. AudioManager.STREAM_SYSTEM:用于系统声音的音频流类型，例如按键声音、提示音等。
  3. AudioManager.STREAM_RING: 用于电话铃声的音频流类型。
  4. AudioManager.STREAM_MUSIC:用于音乐播放的音频流类型。
  5. AudioManager.STREAM_ALARM:用于闹钟的音频流类型。
  6. AudioManager.STREAM_NOTIFICATION:用于通知的音频流类型。
  7. AudioManager.STREAM_DTMF:用于双音多频信号的音频流类型

2: sampleRateInHz

采样率的大小限制是4000~192000; 可以在源码中查看:

java 复制代码 
/** Minimum value for sample rate,
 *  assuming AudioTrack and AudioRecord share the same limitations.
 * @hide
 */
// never unhide
public static final int SAMPLE_RATE_HZ_MIN = 4000;
/** Maximum value for sample rate,
 *  assuming AudioTrack and AudioRecord share the same limitations.
 * @hide
 */
// never unhide
public static final int SAMPLE_RATE_HZ_MAX = 192000;
/** Sample rate will be a route-dependent value.
 * For AudioTrack, it is usually the sink sample rate,
 * and for AudioRecord it is usually the source sample rate.
 */
public static final int SAMPLE_RATE_UNSPECIFIED = 0;

如果不在这个区间,系统则抛出异常:

调用setSampleRate指定sampleRate时,如果不在4000~192000区间则怕出new IllegalArgumentException("Invalid sample rate " + sampleRate).

java 复制代码 
public Builder setSampleRate(int sampleRate) throws IllegalArgumentException {
    // TODO Consider whether to keep the MIN and MAX range checks here.
    // It is not necessary and poses the problem of defining the limits independently from
    // native implementation or platform capabilities.
    if (((sampleRate < SAMPLE_RATE_HZ_MIN) || (sampleRate > SAMPLE_RATE_HZ_MAX)) &&
            sampleRate != SAMPLE_RATE_UNSPECIFIED) {
        throw new IllegalArgumentException("Invalid sample rate " + sampleRate);
    }
    mSampleRate = sampleRate;
    mPropertySetMask |= AUDIO_FORMAT_HAS_PROPERTY_SAMPLE_RATE;
    return this;
}

至于初始化时,校验的方法在audioParamCheck方法中:

java 复制代码 
// sample rate, note these values are subject to change
if ((sampleRateInHz < AudioFormat.SAMPLE_RATE_HZ_MIN ||
        sampleRateInHz > AudioFormat.SAMPLE_RATE_HZ_MAX) &&
        sampleRateInHz != AudioFormat.SAMPLE_RATE_UNSPECIFIED) {
    throw new IllegalArgumentException(sampleRateInHz
            + "Hz is not a supported sample rate.");
}

3: channelConfig

声道配置同样在AudioFormat中定义,常用的有:

AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO:单声道 AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO:双声道

4:audioFormat

该参数定义音频格式:

  1. AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT：8位PCM编码
  2. AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT：16位PCM编码
  3. AudioFormat.ENCODING_PCM_FLOAT：浮点型PCM编码

5:bufferSizeInBytes

音频缓冲区的大小，以字节为单位.我们可以通过getMinBufferSize()来获取最小缓冲区大小.

6: mode

指定音频输出模式.

Android 系统提供了两种模式如下:

java 复制代码 
/**
 * Creation mode where audio data is transferred from Java to the native layer
 * only once before the audio starts playing.
 */
public static final int MODE_STATIC = 0;
/**
 * Creation mode where audio data is streamed from Java to the native layer
 * as the audio is playing.
 */
public static final int MODE_STREAM = 1;
  1. MODE_STATIC:静态模式，适用于一次性播放完整音频数据的场景
  2. MODE_STREAM:流模式，不间断地写入音频数据.

创建代码如下:

java 复制代码 
int streamType = AudioManager.STREAM_MUSIC; // 音频流类型
int sampleRateInHz = 44100; // 采样率
int channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO; // 声道配置
int audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT; // 音频格式
int bufferSizeInBytes = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat); // 缓冲区大小
audioTrack = new AudioTrack(streamType, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, bufferSizeInBytes, AudioTrack.MODE_STREAM);

3: 写入音频数据+播放

java 复制代码 
    /**
     * 播放录音
     */
    private void playAudio() {
        stopPlay();

        File file = new File("sdcard/audioRecord.pcm");
        if (!file.exists()) return;

        int streamType = AudioManager.STREAM_MUSIC; // 音频流类型
        int sampleRateInHz = 44100; // 采样率
        int channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO; // 声道配置
        int audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT; // 音频格式
        int bufferSizeInBytes = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat); // 缓冲区大小
        audioTrack = new AudioTrack(streamType, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, bufferSizeInBytes, AudioTrack.MODE_STREAM);


//        if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
//            /**
//             * 设置音频信息属性
//             * 1.设置支持多媒体属性，比如audio，video
//             * 2.设置音频格式，比如 music
//             */
//            AudioAttributes attributes = new AudioAttributes.Builder()
//                    .setUsage(AudioAttributes.USAGE_MEDIA)
//                    .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC)
//                    .build();
//            /**
//             * 设置音频格式
//             * 1. 设置采样率
//             * 2. 设置采样位数
//             * 3. 设置声道
//             */
//            AudioFormat format = new AudioFormat.Builder()
//                    .setSampleRate(sampleRateInHz)
//                    .setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)
//                    .setChannelMask(channelConfig)
//                    .build();
//            audioTrack = new AudioTrack(attributes,format,bufferSizeInBytes,AudioTrack.MODE_STREAM, AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE);
//
//        }
        audioTrack.play();
        new Thread(() -> {
            FileInputStream fileInputStream = null;
            try {
                fileInputStream = new FileInputStream(file);
                byte[] buffer = new byte[bufferSizeInBytes];
                Log.i(TAG, "playAudio: "+bufferSizeInBytes);
                int read = 0;
                while (read != -1) {
                    read = fileInputStream.read(buffer);
                    //将缓冲区buffer写入audioTrack进行播放
                    audioTrack.write(buffer, 0, buffer.length);

                }
                audioTrack.stop();
                audioTrack.release();
            } catch (Throwable e) {

            }

        }).start();
    }

4: 释放

java 复制代码 
/**
 * 停止播放录音,并释放资源
 */
private void stopPlay() {
    if (audioTrack != null) {
        audioTrack.release();
    }
}

这里注意下,release方法内部实现了stop,所以我们不需要额外的调用stop停止播放.

另外,如果调用停止播放, 内部会判断当前状态,如果非STATE_INITIALIZED下调用,则会抛出异常.

java 复制代码 
public void stop()
throws IllegalStateException {
    if (mState != STATE_INITIALIZED) {
        throw new IllegalStateException("stop() called on uninitialized AudioTrack.");
    }

    // stop playing
    synchronized(mPlayStateLock) {
        native_stop();
        baseStop();
        mPlayState = PLAYSTATE_STOPPED;
        mAvSyncHeader = null;
        mAvSyncBytesRemaining = 0;
    }
}
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