鸿蒙（API 12 Beta2版）媒体开发【使用AudioRenderer开发音频播放功能】

Android技术栈2024-08-06 23:56

音频播放开发概述

如何选择音频播放开发方式

系统提供了多样化的API，来帮助开发者完成音频播放的开发，不同的API适用于不同音频数据格式、音频资源来源、音频使用场景，甚至是不同开发语言。因此，选择合适的音频播放API，有助于降低开发工作量，实现更佳的音频播放效果。

  • [AudioRenderer]：用于音频输出的ArkTS/JS API，仅支持PCM格式，需要应用持续写入音频数据进行工作。应用可以在输入前添加数据预处理，如设定音频文件的采样率、位宽等，要求开发者具备音频处理的基础知识，适用于更专业、更多样化的媒体播放应用开发。
  • [AudioHaptic]：用于音振协同播放的ArkTS/JS API，适用于需要在播放音频时同步发起振动的场景，如来电铃声随振、键盘按键反馈、消息通知反馈等。
  • [OpenSL ES]：一套跨平台标准化的音频Native API，同样提供音频输出能力，仅支持PCM格式，适用于从其他嵌入式平台移植，或依赖在Native层实现音频输出功能的播放应用使用。
  • [OHAudio]：用于音频输出的Native API，此API在设计上实现归一，同时支持普通音频通路和低时延通路。仅支持PCM格式，适用于依赖Native层实现音频输出功能的场景。

除上述方式外，也可以通过Media Kit实现音频播放。

  • [AVPlayer]：用于音频播放的ArkTS/JS API，集成了流媒体和本地资源解析、媒体资源解封装、音频解码和音频输出功能。可用于直接播放mp3、m4a等格式的音频文件，不支持直接播放PCM格式文件。
  • [SoundPool]：低时延的短音播放ArkTS/JS API，适用于播放急促简短的音效，如相机快门音效、按键音效、游戏射击音效等。

开发音频播放应用须知

应用如果要实现后台播放或熄屏播放，需要同时满足：

  1. 使用媒体会话功能注册到系统内统一管理，否则在应用进入后台时，播放将被强制停止。
  2. 申请长时任务避免进入挂起（Suspend）状态。

当应用进入后台，播放被中断，如果被媒体会话管控，将打印日志"pause id"；如果没有该日志，则说明被长时任务管控。

AudioRenderer是音频渲染器，用于播放PCM（Pulse Code Modulation）音频数据，相比AVPlayer而言，可以在输入前添加数据预处理，更适合有音频开发经验的开发者，以实现更灵活的播放功能。

开发指导

使用AudioRenderer播放音频涉及到AudioRenderer实例的创建、音频渲染参数的配置、渲染的开始与停止、资源的释放等。本开发指导将以一次渲染音频数据的过程为例，向开发者讲解如何使用AudioRenderer进行音频渲染，建议搭配[AudioRenderer的API说明]阅读。

下图展示了AudioRenderer的状态变化，在创建实例后，调用对应的方法可以进入指定的状态实现对应的行为。需要注意的是在确定的状态执行不合适的方法可能导致AudioRenderer发生错误，建议开发者在调用状态转换的方法前进行状态检查，避免程序运行产生预期以外的结果。

为保证UI线程不被阻塞，大部分AudioRenderer调用都是异步的。对于每个API均提供了callback函数和Promise函数，以下示例均采用callback函数。

图1 AudioRenderer状态变化示意图

在进行应用开发的过程中，建议开发者通过[on('stateChange')]方法订阅AudioRenderer的状态变更。因为针对AudioRenderer的某些操作，仅在音频播放器在固定状态时才能执行。如果应用在音频播放器处于错误状态时执行操作，系统可能会抛出异常或生成其他未定义的行为。

  • prepared状态： 通过调用[createAudioRenderer()]方法进入到该状态。
  • running状态： 正在进行音频数据播放，可以在prepared状态通过调用[start()]方法进入此状态，也可以在paused状态和stopped状态通过调用[start()]方法进入此状态。
  • paused状态： 在running状态可以通过调用[pause()]方法暂停音频数据的播放并进入paused状态，暂停播放之后可以通过调用[start()]方法继续音频数据播放。
  • stopped状态： 在paused/running状态可以通过[stop()]方法停止音频数据的播放。
  • released状态： 在prepared、paused、stopped等状态，用户均可通过[release()]方法释放掉所有占用的硬件和软件资源，并且不会再进入到其他的任何一种状态了。

开发步骤及注意事项

  1. 配置音频渲染参数并创建AudioRenderer实例，音频渲染参数的详细信息可以查看[AudioRendererOptions]。

    import { audio } from '@kit.AudioKit';

    let audioStreamInfo: audio.AudioStreamInfo = {
    samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_48000, // 采样率
    channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_2, // 通道
    sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S16LE, // 采样格式
    encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW // 编码格式
    };

    let audioRendererInfo: audio.AudioRendererInfo = {
    usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_VOICE_COMMUNICATION,
    rendererFlags: 0
    };

    let audioRendererOptions: audio.AudioRendererOptions = {
    streamInfo: audioStreamInfo,
    rendererInfo: audioRendererInfo
    };

    audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions, (err, data) => {
    if (err) {
    console.error(Invoke createAudioRenderer failed, code is ${err.code}, message is ${err.message});
    return;
    } else {
    console.info('Invoke createAudioRenderer succeeded.');
    let audioRenderer = data;
    }
    });

  2. 调用on('writeData')方法，订阅监听音频数据写入回调。

    import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
    import { fileIo } from '@kit.CoreFileKit';

    let bufferSize: number = 0;
    class Options {
    offset?: number;
    length?: number;
    }

    let path = getContext().cacheDir;
    //确保该路径下存在该资源
    let filePath = path + '/StarWars10s-2C-48000-4SW.wav';
    let file: fileIo.File = fileIo.openSync(filePath, fileIo.OpenMode.READ_ONLY);

    let writeDataCallback = (buffer: ArrayBuffer) => {

    let options: Options = {
    offset: bufferSize,
    length: buffer.byteLength
    }
    fileIo.readSync(file.fd, buffer, options);
    bufferSize += buffer.byteLength;
    }

    audioRenderer.on('writeData', writeDataCallback);

  3. 调用start()方法进入running状态，开始渲染音频。

    import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';

    audioRenderer.start((err: BusinessError) => {
    if (err) {
    console.error(Renderer start failed, code is ${err.code}, message is ${err.message});
    } else {
    console.info('Renderer start success.');
    }
    });

  4. 调用stop()方法停止渲染。

    import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';

    audioRenderer.stop((err: BusinessError) => {
    if (err) {
    console.error(Renderer stop failed, code is ${err.code}, message is ${err.message});
    } else {
    console.info('Renderer stopped.');
    }
    });

  5. 调用release()方法销毁实例，释放资源。

    import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';

    audioRenderer.release((err: BusinessError) => {
    if (err) {
    console.error(Renderer release failed, code is ${err.code}, message is ${err.message});
    } else {
    console.info('Renderer released.');
    }
    });

完整示例

下面展示了使用AudioRenderer渲染音频文件的示例代码。

import { audio } from '@kit.AudioKit';
import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
import { fileIo } from '@kit.CoreFileKit';

const TAG = 'AudioRendererDemo';

class Options {
  offset?: number;
  length?: number;
}

let context = getContext(this);
let bufferSize: number = 0;
let renderModel: audio.AudioRenderer | undefined = undefined;
let audioStreamInfo: audio.AudioStreamInfo = {
  samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_48000, // 采样率
  channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_2, // 通道
  sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S16LE, // 采样格式
  encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW // 编码格式
}
let audioRendererInfo: audio.AudioRendererInfo = {
  usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_MUSIC, // 音频流使用类型
  rendererFlags: 0 // 音频渲染器标志
}
let audioRendererOptions: audio.AudioRendererOptions = {
  streamInfo: audioStreamInfo,
  rendererInfo: audioRendererInfo
}
let path = getContext().cacheDir;
//确保该路径下存在该资源
let filePath = path + '/StarWars10s-2C-48000-4SW.wav';
let file: fileIo.File = fileIo.openSync(filePath, fileIo.OpenMode.READ_ONLY);

let writeDataCallback = (buffer: ArrayBuffer) => {
  let options: Options = {
    offset: bufferSize,
    length: buffer.byteLength
  }
  fileIo.readSync(file.fd, buffer, options);
   bufferSize += buffer.byteLength;
}

// 初始化，创建实例，设置监听事件
function init() {
  audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions, (err, renderer) => { // 创建AudioRenderer实例
    if (!err) {
      console.info(`${TAG}: creating AudioRenderer success`);
      renderModel = renderer;
      if (renderModel !== undefined) {
        (renderModel as audio.AudioRenderer).on('writeData', writeDataCallback);
      }
    } else {
      console.info(`${TAG}: creating AudioRenderer failed, error: ${err.message}`);
    }
  });
}

// 开始一次音频渲染
function start() {
  if (renderModel !== undefined) {
    let stateGroup = [audio.AudioState.STATE_PREPARED, audio.AudioState.STATE_PAUSED, audio.AudioState.STATE_STOPPED];
    if (stateGroup.indexOf((renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf()) === -1) { // 当且仅当状态为prepared、paused和stopped之一时才能启动渲染
      console.error(TAG + 'start failed');
      return;
    }
    // 启动渲染
    (renderModel as audio.AudioRenderer).start((err: BusinessError) => {
      if (err) {
        console.error('Renderer start failed.');
      } else {
        console.info('Renderer start success.');
      }
    });
  }
}

// 暂停渲染
function pause() {
  if (renderModel !== undefined) {
    // 只有渲染器状态为running的时候才能暂停
    if ((renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf() !== audio.AudioState.STATE_RUNNING) {
      console.info('Renderer is not running');
      return;
    }
    // 暂停渲染
    (renderModel as audio.AudioRenderer).pause((err: BusinessError) => {
      if (err) {
        console.error('Renderer pause failed.');
      } else {
        console.info('Renderer pause success.');
      }
    });
  }
}

// 停止渲染
async function stop() {
  if (renderModel !== undefined) {
    // 只有渲染器状态为running或paused的时候才可以停止
    if ((renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf() !== audio.AudioState.STATE_RUNNING && (renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf() !== audio.AudioState.STATE_PAUSED) {
      console.info('Renderer is not running or paused.');
      return;
    }
    // 停止渲染
    (renderModel as audio.AudioRenderer).stop((err: BusinessError) => {
      if (err) {
        console.error('Renderer stop failed.');
      } else {
        fileIo.close(file);
        console.info('Renderer stop success.');
      }
    });
  }
}

// 销毁实例，释放资源
async function release() {
  if (renderModel !== undefined) {
    // 渲染器状态不是released状态，才能release
    if (renderModel.state.valueOf() === audio.AudioState.STATE_RELEASED) {
      console.info('Renderer already released');
      return;
    }
    // 释放资源
    (renderModel as audio.AudioRenderer).release((err: BusinessError) => {
      if (err) {
        console.error('Renderer release failed.');
      } else {
        console.info('Renderer release success.');
      }
    });
  }
}

当同优先级或高优先级音频流要使用输出设备时，当前音频流会被中断，应用可以自行响应中断事件并做出处理。

最后呢

很多开发朋友不知道需要学习那些鸿蒙技术？鸿蒙开发岗位需要掌握那些核心技术点？为此鸿蒙的开发学习必须要系统性的进行。

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  • 《鸿蒙开发基础》
  • 《鸿蒙开发进阶》
  • 《鸿蒙开发实战》

总结

鸿蒙---作为国家主力推送的国产操作系统。部分的高校已经取消了安卓课程，从而开设鸿蒙课程；企业纷纷跟进启动了鸿蒙研发。

并且鸿蒙是完全具备无与伦比的机遇和潜力的；预计到年底将有 5,000 款的应用完成原生鸿蒙开发，未来将会支持 50 万款的应用。那么这么多的应用需要开发，也就意味着需要有更多的鸿蒙人才。鸿蒙开发工程师也将会迎来爆发式的增长，学习鸿蒙势在必行！ 自↓↓↓拿

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