关于android:Android音视频开发三使用AudioTrack播放PCM音频

一. AudioTrack根本应用

AudioTrack类能够实现Android平台上音频数据的输入工作，AudioTrack有两种数据加载模式（MODE_STREAM和MODE_STATIC），对应的是数据加载模式和音频流类型，对应着两种齐全不同的应用场景。
MODE_STREAM：在这种模式下，通过write一次次把音频数据写到AudioTrack中。这和平时通过write零碎调用往文件中写数据相似，但这种工作形式每次都须要把数据从用户提供的Buffer中拷贝到AudioTrack外部的Buffer中，这肯定水平上会使引入延时，为了解决这一问题，AudioTrack就引入了第二组模式。
MODE_STATIC：这种模式下，在play之前只须要把所有数据通过一次write调用传递到AudioTrack中的外部缓冲区，后续就不用再传递数据了。这种模式实用于像铃声这种内存占用量较小，延时要求较高的文件。但它也有一个毛病，就是一次write的数据不能太多，否则零碎无奈调配足够的内存来存储全副数据。

1.1 MODE_STATIC模式

MODE_STATIC模式输入音频的形式如下（留神：应用STATIC模式须要先调用write写数据，而后再调用play。）

public class AudioTrackPlayerDemoActivity extends Activity implements OnClickListener{
    private static final String TAG = "AudioTrackPlayerDemoActivity";
    private Button button;
    private byte[] audioData;
    private AudioTrack audioTrack;
    
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) 
    {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        super.setContentView(R.layout.main);
        this.button = (Button) super.findViewById(R.id.play);
        this.button.setOnClickListener(this);
        this.button.setEnabled(false);
        new AsyncTask<Void,Void,Void>(){
            @Override
            protected Void doInBackground(Void... params){
                try{
                    InputStream in = getResources().openRawResource(R.raw.ding);
                    try{
                        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(264848);
                        for(int b; (b = in.read())!=-1;){
                        out.write(b);
                        }
                        Log.d(TAG,"Got the data");
                        audioData = out.toByteArray();
                    }finally{
                        in.close();
                    }
                }catch(IOException e){
                    Log.wtf(TAG,"Failed to read",e);
                }
                return null;
            }
            
            @Override
            protected void onPostExecute(void v){
                Log.d(TAG,"Createing track...");
                button.setEnable(true);
                Log.d(TAG,"Enabled button");
            }
        }.execute();
    }
    
    public void onClick(View view) {
        this.button.setEnabled(false);
        this.releaseAudioTrack();
        this.audioTrack = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 44100,
                AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,
                audioData.length, AudioTrack.MODE_STATIC);
        Log.d(TAG, "Writing audio data...");
        this.audioTrack.write(audioData, 0, audioData.length);
        Log.d(TAG, "Starting playback");
        audioTrack.play();
        Log.d(TAG, "Playing");
        this.button.setEnabled(true);
    }

    private void releaseAudioTrack() {
        if (this.audioTrack != null) {
            Log.d(TAG, "Stopping");
            audioTrack.stop();
            Log.d(TAG, "Releasing");
            audioTrack.release();
            Log.d(TAG, "Nulling");
        }
    }

    public void onPause() {
        super.onPause();
        this.releaseAudioTrack();
    }
}

1.2 MODE_STREAM模式

MODE_STREAM模式输入音频的形式如下：

byte[] tempBuffer = new byte[bufferSize];
int readCount = 0;
while (dis.available() > 0) {
    readCount = dis.read(tempBuffer);
    if (readCount == AudioTrack.ERROR_INVALID_OPERATION || readCount == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE) {
        continue;
    }
    if (readCount != 0 && readCount != -1) {
        audioTrack.play();
        audioTrack.write(tempBuffer, 0, readCount);
    }
}

二. AudioTrack详解

2.1 音频流的类型

在AudioTrack构造函数中，会接触到AudioManager.STREAM_MUSIC这个函数，它的含意与Android系统对音频流的治理和分类无关。
Android将零碎的声音分为好几种流类型，上面是几个常见的：
——STREAM_ALARM：警告声
——STREAM_MUSIC：音乐声，例如music等
——STREAM_RING：铃声
——STREAM_SYSTEM：零碎声音，例如低电提示音，锁屏音等
——STREAM_VOCIE_CALL：通话声
留神：下面这些类型的划分和音频数据自身并没有关系。例如MUSIC和RING类型都能够是某首MP3歌曲。另外，声音流类型的抉择没有固定的规范，例如，铃声预览中的铃声能够设置为MUSIC类型。音频流类型的划分和Audio系统对音频的管理策略无关。

2.2 Buffer调配和Frame的概念

在计算Buffe调配的大小时，咱们常常用到的一个办法就是：getMinBufferSize。这个函数决定了应用层调配多大的数据Buffer。

AudioTrack.getMinBufferSize(8000/*每秒8k个采样点*/,AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO/*双声道*/,AudioFormat.ENCODEING_PCM_16BIT);

从AudioTrack.getMinBufferSize开始追溯代码，能够发现在底层的代码中有一个很重要的概念：Frame(帧)。Frame是一个单位，用来形容数据量的多少。1单位的Frame等于1个采样点的字节数x声道数(比方PCM16，双声道的1个Frame等于2×2=4字节)。1个采样点只针对一个声道，而实际上可能会有一或多个声道。因为不能用一个独立的单位来示意全副声道一次采样的数据量，也就引出了Frame的概念。在目前的声卡驱动程序中，其外部缓冲区也是采样Frame作为单位来调配和治理的。
上面是追溯到的native层的办法：

//minBufCount示意缓冲区的起码个数，它以Frame作为单位
uint32_t minBufCount = afLatency / ((1000 * afFrameCount)/afSamplingRate);
if(minBufCount < 2) minBufCount = 2; //至多要两个缓冲

//计算最小帧个数
uint32_tminFrameCount = (afFrameCount*sampleRateInHertz*minBufCount)/afSamplingRate;
//依据最小的FrameCount计算最小的缓冲大小
intminBufferSize = minFrameCount * (audioFormat =  javaAudioTrackFields.PCM16?2:1) * nbChannels;

return minBuffSize;

getMinBufSize会综合思考硬件的状况（诸如是否反对采样率，硬件自身的提早状况等）后，得出一个最小缓冲区的大小。个别咱们调配的缓冲大小会是它的整数倍。

2.3 AudioTrack结构过程

每一个音频流对应这一个AudioTrack类的一个实例，每个AudioTrack会在创立时注册到AudioFlinger中，由AudioFlinger把所有的AudioTrack进行混合（Mixer），而后输送到AudioHardware中进行播放，目前Android同时最多能够创立32个音频流，也就是说，Mixer最多会同时解决32个AudioTrack的数据流。

三. AudioTrack与MediaPlayer的比照

播放声音能够用MediaPlayer和AudioTrack，两者都提供了Java API供给用开发这应用。尽管都能够播放声音，但两者还是有很大区别的。

3.1 区别

其中最大的区别是MediaPlayer能够播放多种格局的声音文件，例如MP3、AAC、WAV、OGG、MIDI等。MediaPlayer会在framework层创立对应的音频解码器。而AudioTrack只能播放曾经解码的PCM流，如果比照反对的文件格式的话则是AudioTrack只反对wav格局的音频文件，因为wav格局的音频文件大部分都是PCM流。AudioTrack不创立解码器，所以只能播放不须要解码的wav文件。

3.2 分割

MediaPlayer在framework层还是会创立AudioTrack，把解码后的PCM数据流传递给AudioTrack，AudioTrack再传递给AudioFlinger进行混音，而后才传递给硬件播放，所以是MediaPlayer蕴含了AudioTrack。

3.3 SoundPool

在接触Android音频播放API的时候，发现SoundPool也能够用于播放音频。上面是三者的应用场景：MediaPlayer更加适宜在后盾长时间播放本地音乐文件或者在线的流式资源；SoundPool则适宜播放比拟短的音频片段，比方游戏声音、按键声、铃声片段等，它能够同时播放多个音频；而AudioTrack则更靠近底层，提供了十分弱小的控制能力，反对低提早播放，适宜流媒体和VolP语音电话等场景。

四. 源码

http://github.com/renhui/Audi…