Android音视频开发-入门(二)

目标任务

  • 使用AudioRecord 采集PCM数据
  • 使用AudioTrack API播放PCM音频
  • 将Pcm数据转化为Wav文件
  • 读取Wav文件数据,用AudioTrack 进行播放

1.使用AudioRecord 采集PCM数据

AudioRecord 的构造方法:

public AudioTrack(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat, int bufferSizeInBytes, int mode)

  • streamType 音频来源那就是麦克风了
  • sampleRateInHz 采样频率,网上都有介绍,一般是44100HZ
  • channelConfig 音频的通道分为单声道和立体音
  • audioFormat:该参数为量化深度,即为每次采样的位数
  • bufferSizeInBytes:通过 getMinBufferSize()方法可以获得,根据我们采样录制的过程中的参数来确定,每次从硬件读取数据所需要的缓冲区的大小。

录音代码

  • 初始化AudioRecord

    private void init() {
        //指定音频源
        audioSource = MediaRecorder.AudioSource.MIC;
        //指定采样率(MediaRecoder 的采样率通常是8000Hz CD的通常是44100Hz 不同的Android手机硬件将能够以不同的采样率进行采样。其中11025是一个常见的采样率)
        frequency = 44100;
        //指定捕获音频的通道数目.在AudioFormat类中指定用于此的常量
        channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO;
        //指定音频量化位数 ,在AudioFormaat类中指定了以下各种可能的常量。通常我们选择ENCODING_PCM_16BIT和ENCODING_PCM_8BIT PCM代表的是脉冲编码调制,它实际上是原始音频样本。
        //因此可以设置每个样本的分辨率为16位或者8位,16位将占用更多的空间和处理能力,表示的音频也更加接近真实。
        audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
        recordBufSize = AudioRecord.getMinBufferSize(frequency, channelConfig, audioFormat);
        audioRecord = new AudioRecord(audioSource, frequency, channelConfig, audioFormat, recordBufSize);
        parent = new File(Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + "/AudiioRecord");
        if (!parent.exists()) {
            parent.mkdirs();
        }
    }
  • 开始录音
 private void startRecord() {
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
            requestPermissions(new String[]{Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE, Manifest.permission.RECORD_AUDIO}, 0);
        } else {
            getAudio()
        }
    }

注意加上权限

  • 停止录音
 private void stopRecord() {
        isRecording = false;
    }
  • 获取录取的音频,并且写入文件
  /**
     * 获取录取的音频,并且写入文件
     */
    private void getAudio() {
        isRecording = true;
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                File file = new File(parent, "audio.pcm");
                if (file.exists()) {
                    file.delete();
                }
                try {
                    file.createNewFile();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                DataOutputStream outputStream = null;
                try {
                    outputStream = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file)));
                    byte[] buffer = new byte[recordBufSize];
                    //开始录音
                    audioRecord.startRecording();
                    int r = 0;
                    while (isRecording) {
                        int readResult = audioRecord.read(buffer, 0, recordBufSize);
                        for (int i = 0; i < readResult; i++) {
                            outputStream.write(buffer[i]);
                        }
                        r++;
                        Log.e("avPcm", "录制中....");
                    }
                    audioRecord.stop();
                    audioRecord.release();
                    outputStream.close();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.start();
    }

以上不出意外,会在手机目录下/AudioRecord/audio.com

2.使用AudioTrack API播放PCM音频

private void playPcm() {
        DataInputStream dis = null;
        File file = new File(parent, "audio.pcm");
        try {
            dis = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
            int bufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(frequency, channelConfig, audioFormat);
            audioTrack = new AudioTrack(audioSource, frequency, channelConfig, audioFormat, bufferSize, AudioTrack.MODE_STREAM);
            byte[] datas = new byte[bufferSize];
            audioTrack.play();
            while (true) {
                int i = 0;
                try {
                    while (dis.available() > 0 && i < datas.length) {
                        datas[i] = dis.readByte();
                        i++;
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                audioTrack.write(datas, 0, datas.length);
                //表示读取完了
                if (i != bufferSize) {
                    audioTrack.stop();
                    audioTrack.release();
                    break;
                }
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

3.将Pcm数据转化为Wav文件

wav 格式,与 bitmap 一样,都是微软开发的一种文件格式规范,它们都有一个相似之处,就是整个文件分为两部分,第一部分是“文件头”,记录重要的参数信息,对于音频而言,就包括:采样率、通道数、位宽等等,对于图像而言,就包括:图像的宽高、色彩位数等等;第二部分是“数据块”,即一帧一帧的二进制数据,对于音频而言,就是原始的 PCM 数据;对于图像而言,就是 RGB 数据。
首先,我们了解一下 wav 格式的“文件头”,可以参考这篇文章:《WAVE PCM soundfile format》

wav-sound-format.gif

下面稍微解释下这个头文件

  • ChunkID占四个字节 RIFF标记
  • ChunkSize占四个字节 表示数据大小
  • Format占四个字节 'WAVE '标记符
  • FMT Chunk 占四个字节 'fmt '标记符
  • Subchunk1Size :数据大小 4 bytes: size of 'fmt ' chunk
  • AudioFormat 编码方式 10H为PCM编码格式 两个自己
  • NumChannels /通道数
  • SampleRate 采样率 8000, 44100, etc.
  • ByteRate 音频数据传送速率,采样率通道数采样深度/8
  • BlockAlign 确定系统一次要处理多少个这样字节的数据,确定缓冲区,通道数*采样位数
  • BitsPerSample 每个样本的数据位数
  • Data chunk data标记符

开始

 private void convertWaveFile() {
        FileInputStream in = null;
        FileOutputStream out = null;
        long totalAudioLen = 0;
        long totalDataLen = totalAudioLen + 36;
        long longSampleRate = frequency;
        int channels = channelConfig;
        long byteRate = 16 * frequency * channels / 8;
        byte[] data = new byte[recordBufSize];
        try {
            File filePcm = new File(parent, "audio.pcm");
            File fileWav = new File(parent, "audio.wav");
            in = new FileInputStream(filePcm);
            out = new FileOutputStream(fileWav);
            //视频源的总长度
            totalAudioLen = in.getChannel().size();
            //由于不包括RIFF和WAV
            totalDataLen = totalAudioLen + 36;
            //先写入头文件
            WriteWaveFileHeader(out, totalAudioLen, totalDataLen, longSampleRate, channels, byteRate);
            while (in.read(data) != -1) {
              //再写入数据源
                out.write(data);
            }
            in.close();
            out.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  • 写WAV文件头文件
 private void WriteWaveFileHeader(FileOutputStream out, long totalAudioLen, long totalDataLen, long longSampleRate, int channels, long byteRate) {
        byte[] header = new byte[44];
        header[0] = 'R'; // RIFF
        header[1] = 'I';
        header[2] = 'F';
        header[3] = 'F';
        header[4] = (byte) (totalDataLen & 0xff);//数据大小
        header[5] = (byte) ((totalDataLen >> 8) & 0xff);
        header[6] = (byte) ((totalDataLen >> 16) & 0xff);
        header[7] = (byte) ((totalDataLen >> 24) & 0xff);
        header[8] = 'W';//WAVE
        header[9] = 'A';
        header[10] = 'V';
        header[11] = 'E';
        //FMT Chunk
        header[12] = 'f'; // 'fmt '
        header[13] = 'm';
        header[14] = 't';
        header[15] = ' ';//过渡字节
        //数据大小
        header[16] = 16; // 4 bytes: size of 'fmt ' chunk
        header[17] = 0;
        header[18] = 0;
        header[19] = 0;
        //编码方式 10H为PCM编码格式
        header[20] = 1; // format = 1
        header[21] = 0;
        //通道数
        header[22] = (byte) channels;
        header[23] = 0;
        //采样率,每个通道的播放速度
        header[24] = (byte) (longSampleRate & 0xff);
        header[25] = (byte) ((longSampleRate >> 8) & 0xff);
        header[26] = (byte) ((longSampleRate >> 16) & 0xff);
        header[27] = (byte) ((longSampleRate >> 24) & 0xff);
        //音频数据传送速率,采样率*通道数*采样深度/8
        header[28] = (byte) (byteRate & 0xff);
        header[29] = (byte) ((byteRate >> 8) & 0xff);
        header[30] = (byte) ((byteRate >> 16) & 0xff);
        header[31] = (byte) ((byteRate >> 24) & 0xff);
        // 确定系统一次要处理多少个这样字节的数据,确定缓冲区,通道数*采样位数
        header[32] = (byte) (channels * 16 / 8);
        header[33] = 0;
        //每个样本的数据位数
        header[34] = 16;
        header[35] = 0;
        //Data chunk
        header[36] = 'd';//data
        header[37] = 'a';
        header[38] = 't';
        header[39] = 'a';
        header[40] = (byte) (totalAudioLen & 0xff);
        header[41] = (byte) ((totalAudioLen >> 8) & 0xff);
        header[42] = (byte) ((totalAudioLen >> 16) & 0xff);
        header[43] = (byte) ((totalAudioLen >> 24) & 0xff);
        try {
            out.write(header, 0, 44);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

在这里有个问题,我将PCM转换为WAV后,使用本地播放器播放,声音完全变了,但是我用AudioTrack读取播放WAV文件播放又是正确的

4.AudioTrack读取WAV文件并播放

  • 执行播放WAV文件
 private void playWav() {
        int bufferSizeInBytes = AudioTrack.getMinBufferSize(frequency, channelConfig, audioFormat);
        mAudioTrack = new AudioTrack(audioSource, frequency, channelConfig, audioFormat, bufferSizeInBytes, AudioTrack.MODE_STREAM);
        File fileWav = new File(parent, "audio.wav");
        try {
            dis = new DataInputStream(new FileInputStream(fileWav));
            readWavHeader(dis);
            new Thread(ReadDataRunnable).start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  • 读取头文件
private void readWavHeader(DataInputStream dis) {
        try {
            byte[] byteIntValue = new byte[4];
            byte[] byteShortValue = new byte[2];
            //读取四个
            String mChunkID = "" + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte();
            Log.e("Wav_Header", "mChunkID:" + mChunkID);
            dis.read(byteIntValue);
            int chunkSize = byteArrayToInt(byteIntValue);
            Log.e("Wav_Header", "chunkSize:" + chunkSize);
            String format = "" + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte();
            Log.e("Wav_Header", "format:" + format);
            String subchunk1ID = "" + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte();
            Log.e("Wav_Header", "subchunk1ID:" + subchunk1ID);
            dis.read(byteIntValue);
            int subchunk1Size = byteArrayToInt(byteIntValue);
            Log.e("Wav_Header", "subchunk1Size:" + subchunk1Size);
            dis.read(byteShortValue);
            short audioFormat = byteArrayToShort(byteShortValue);
            Log.e("Wav_Header", "audioFormat:" + audioFormat);
            dis.read(byteShortValue);
            short numChannels = byteArrayToShort(byteShortValue);
            Log.e("Wav_Header", "numChannels:" + numChannels);
            dis.read(byteIntValue);
            int sampleRate = byteArrayToInt(byteIntValue);
            Log.e("Wav_Header", "sampleRate:" + sampleRate);
            dis.read(byteIntValue);
            int byteRate = byteArrayToInt(byteIntValue);
            Log.e("Wav_Header", "byteRate:" + byteRate);
            dis.read(byteShortValue);
            short blockAlign = byteArrayToShort(byteShortValue);
            Log.e("Wav_Header", "blockAlign:" + blockAlign);
            dis.read(byteShortValue);
            short btsPerSample = byteArrayToShort(byteShortValue);
            Log.e("Wav_Header", "btsPerSample:" + btsPerSample);
            String subchunk2ID = "" + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte() + (char) dis.readByte();
            Log.e("Wav_Header", "subchunk2ID:" + subchunk2ID);
            dis.read(byteIntValue);
            int subchunk2Size = byteArrayToInt(byteIntValue);
            Log.e("subchunk2Size", "subchunk2Size:" + subchunk2Size);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

  • byte转int
 private int byteArrayToInt(byte[] byteIntValue) {

        return ByteBuffer.wrap(byteIntValue).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getInt();
    }
  • byte转short
 private short byteArrayToShort(byte[] byteShortValue) {

        return ByteBuffer.wrap(byteShortValue).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getShort();
    }
  • 线程持续读取数据,并播放数据
 private Runnable ReadDataRunnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            byte[] buffer = new byte[1024 * 2];
            while (readData(buffer, 0, buffer.length) > 0) {
                if (mAudioTrack.write(buffer, 0, buffer.length) != buffer.length) {
                }

                mAudioTrack.play();
            }
            mAudioTrack.stop();
            mAudioTrack.release();
            try {
                if (dis != null) {
                    dis.close();
                    dis = null;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    };
  • 读取数据Data
public int readData(byte[] buffer, int offset, int count) {
        try {
            int nbytes = dis.read(buffer, offset, count);
            if (nbytes == -1) {
                return 0;
            }
            return nbytes;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return -1;
    }
  • 看看读取头文件时的数据


    1521180355(1).png

总结

总体来说还是比较简单的,就是搞清楚wav文件的格式,基本也就有了!

最后编辑于
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