Android音频开发（3）：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

 

 

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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108

/*  *  COPYRIGHT NOTICE    *  Copyright (C) 2016, Jhuster <lujun.hust@gmail.com>  *  https://github.com/Jhuster/Android  *     *  @license under the Apache License, Version 2.0   *  *  @file    AudioPlayer.java  *    *  @version 1.0       *  @author  Jhuster  *  @date    2016/03/13      */ package com.jhuster.audiodemo;   import android.util.Log; import android.media.AudioFormat; import android.media.AudioManager; import android.media.AudioTrack;   public class AudioPlayer {           private static final String TAG = "AudioPlayer";       private static final int DEFAULT_STREAM_TYPE = AudioManager.STREAM_MUSIC;     private static final int DEFAULT_SAMPLE_RATE = 44100;     private static final int DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO;     private static final int DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;     private static final int DEFAULT_PLAY_MODE = AudioTrack.MODE_STREAM;                   private boolean mIsPlayStarted = false;     private int mMinBufferSize = 0;     private AudioTrack mAudioTrack;             public boolean startPlayer() {         return startPlayer(DEFAULT_STREAM_TYPE,DEFAULT_SAMPLE_RATE,DEFAULT_CHANNEL_CONFIG,DEFAULT_AUDIO_FORMAT);     }           public boolean startPlayer(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) {                   if (mIsPlayStarted) {             Log.e(TAG, "Player already started !");             return false;         }                   mMinBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat);         if (mMinBufferSize == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE) {             Log.e(TAG, "Invalid parameter !");             return false;         }         Log.d(TAG , "getMinBufferSize = "+mMinBufferSize+" bytes !");                   mAudioTrack = new AudioTrack(streamType,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize,DEFAULT_PLAY_MODE);         if (mAudioTrack.getState() == AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED) {             Log.e(TAG, "AudioTrack initialize fail !");             return false;         }                               mIsPlayStarted = true;                   Log.d(TAG, "Start audio player success !");                   return true;     }           public int getMinBufferSize() {         return mMinBufferSize;     }           public void stopPlayer() {                   if (!mIsPlayStarted) {             return;         }                   if (mAudioTrack.getPlayState() == AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING) {             mAudioTrack.stop();                                 }                   mAudioTrack.release();         mIsPlayStarted = false;                      Log.d(TAG, "Stop audio player success !");     }           public boolean play(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes) {                   if (!mIsPlayStarted) {             Log.e(TAG, "Player not started !");             return false;         }                   if (sizeInBytes < mMinBufferSize) {             Log.e(TAG, "audio data is not enough !");             return false;         }                   if (mAudioTrack.write(audioData,offsetInBytes,sizeInBytes) != sizeInBytes) {                             Log.e(TAG, "Could not write all the samples to the audio device !");         }                                                                                                 mAudioTrack.play();                   Log.d(TAG , "OK, Played "+sizeInBytes+" bytes !");                   return true;     } }

 

原文转自： 乐搏学院http://www.learnbo.com/front/article/cmsIndex