共计 4870 个字符，预计需要花费 13 分钟才能阅读完成。
前言
代码演示环境：
- 软件环境：Windows 10
- 开发工具：Visual Studio Code
- JDK 版本：OpenJDK 15
声效和音乐
声效基础知识
当咱们玩游戏时, 咱们可能会听到声效，然而不会真正留神它们。因为心愿听到他们，所以声效在游戏中是十分重要的。另外，在游戏中的音乐会动静被批改来配合游戏的剧情的倒退。那么什么是声效（声音）呢？声效是通过媒体振动产生的成果。该媒体是空气和计算机中的扬声器产生的振动—从而收回了声音—传送到咱们耳朵里；而后咱们的耳膜会捕捉这些信号，接着传送给咱们的大脑，从而人类听到了声音。
共振 (vibration) 是通过空气的压缩振动 (fluctuations) 产生的，疾速的振动产生高频声效，让咱们听到低音。每个振动的压缩数量是应用振幅 (amplitude) 来示意的。高振幅会让咱们听到声音大；简而言之，声波 (sound waves) 就是在长久工夫不停批改振幅而已。如下图所示：
数码声效、CD 和计算机的音效格局都是一系列的声波，每秒中的音波振幅叫做音频采样。当然高采样的音波能够更加准确的体现声音，这些采样是应用 16 位来示意 65535 种可能的振幅。许多声音容许多个声道，比方 CD 有两个声道—一个给左扬声器，一个给右扬声器。
Java 声效 API
Java 能够播放 8 位和 16 位的采样，它的范畴从 8000hz 到 48000hz，当然它也能够播放单声道和立体声声效。那么应用什么声音，这须要依据游戏的剧情，比方 16 位单声道，44100Hz 声音。Java 反对三种声频格式文件：AIFF, AU 和 WAV 文件。咱们装载音频文件时应用 AudioSystem 类，该类有几个静态方法，个别咱们应用 getAudioInputStream()办法来关上一个音频文件，能够从本地零碎，或者从互联网关上，而后返回 AudioInputStream 对象。而后应用该对象读取音频采样，或者查问音频款式。
File file = new File(“sound.wav”);
AudioInputStream stream = AudioSystem.getAudioInputStream(file);
AudioFormat format = stream.getFormat();
其中 AudioFormat 类提供了获取声效采样的性能，比方采样率和声道数量。另外它还提供了 frame 尺寸 – 一些字节数量。比方 16 位立体声，它的 frame 大小是 4，或者 2 个字节示意采样值，这样咱们能够很不便的计算出立体声能够占多少内存。比方 16 位三分之二长度的平面音频格式采样所占内存值：44100x 3x 4 字节 = 517KB，如果是单声道，那么采样容量是立体声的一半。
当咱们常识声频采样的大小与格局之后，接下来就是从这些声频文件中读取内容了。接口 Line 是用来发送和接管零碎的音频的 API。咱们能够应用 Line 发送声音采样到 OS 的声音零碎去播放，或者接管 OS 的声音零碎的声音，比方 microphone 声音等。Line 有几个子接口，最次要的子接口是 SourceDataLine，该接口能够让咱们向 OS 中的声音零碎写入声音数据。Line 的实例是通过 AudioSystem 的 getLine()办法获取，咱们能够传送参数 Line.Info 对象来指定返回的 Line 类型。因为 Line.Info 有一个 DataLine.Info 子类，它晓得 Line 类型除了 SourceDataLine 接口之外，还有另外一个 Line 叫做 Clip()接口。该接口能够为咱们做许多事件，比方把采样从 AudioInputStream 流装载到内存中去，并且主动向音频系统输送这些数据去播放。上面是应用 Clipe 来实现声音的播放代码：
// 指定哪种 line 须要被创立
DataLine.Info info = new DataLine.Info(Clip.class,format);
// 创立该 line
Clip clip = (Clip)AudioSystem.getLine(info);
// 从流对象装载采样
clip.open(stream);
// 开始播放音频内容
clip.start();
Clip 接口十分好用，它十分相似于 JDK 1.0 版本中 AudioClip 对象，然而它有一些毛病，比方 Java 声效有限度 Line 的数量，这种限度是在雷同的工夫关上 Line 时呈现，个别最多有 32 个 Line 对象同时存在。也就是说，咱们只能关上无限个 line 对象应用。另外，如果咱们想同时播放多个 Clip 对象，那么 Clip 只能在同一时间播放一个声音，比方咱们想同时播放两到三个爆炸声，然而一个声音只能利用一个爆炸声。因为这种缺点，所以咱们会创立一种解决方案来克服这种问题。
播放声音
上面咱们创立一个简略的声音播放器，次要应用 AudioInputStream 类把音频文件读到字节数组中，而后应用 Line 对象来自动播放。因为 ByteArrayInputStream 类封装了字节数组，所以，咱们能够同时播放多个雷同音频的复本。getSamples(AudioInputStream)办法从 AudioInputStream 流中读采样数据，而后保留到字节数组中，最初应用 play()办法从 InputStream 流对象中读取数据到缓存，而后写到 SourceDataLine 对象中让它播放。
因为 Java 声效 API 中有 bug，所以让 Java 过程不会本人退出，通常状况下，JVM 只运行精灵线程，然而当咱们应用 Java 声效时，非精灵线程在台后进行中运行，所以咱们必须呼叫 System.exit(0)完结 Java 声效过程。
SimpleSoundPlayer 类
package com.funfree.arklis.sounds;
import java.io.*;
import javax.sound.sampled.*;
/**
性能：书写一个的类，用来封装声音从文件系统关上，而后进行播放
*/
public class SimpleSoundPlayer {
private AudioFormat format;
private byte[] samples;// 保留声音采样
/**
Opens a sound from a file.
*/
public SimpleSoundPlayer(String filename) {
try {
// 关上一个音频流
AudioInputStream stream =
AudioSystem.getAudioInputStream(new File(filename));
format = stream.getFormat();
// 获得采样
samples = getSamples(stream);
}
catch (UnsupportedAudioFileException ex) {ex.printStackTrace();
}
catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();
}
}
/**
Gets the samples of this sound as a byte array.
*/
public byte[] getSamples() {return samples;}
/**
从 AudioInputStream 获取采样，而后保留为字节数组。-- 这里的数组会被封装 ByteArrayInputStream 类中，以便 Line 能够同时播放多个音频文件。*/
private byte[] getSamples(AudioInputStream audioStream) {
// 获取读取字节数
int length = (int)(audioStream.getFrameLength() *
format.getFrameSize());
// 读取整个流
byte[] samples = new byte[length];
DataInputStream is = new DataInputStream(audioStream);
try {is.readFully(samples);
}
catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();
}
// 返回样本
return samples;
}
/**
播放流
*/
public void play(InputStream source) {
// 每 100 毫秒的音频采样
int bufferSize = format.getFrameSize() *
Math.round(format.getSampleRate() / 10);
byte[] buffer = new byte[bufferSize];
// 创立 line 对象来执行声音的播放
SourceDataLine line;
try {
DataLine.Info info =
new DataLine.Info(SourceDataLine.class, format);
line = (SourceDataLine)AudioSystem.getLine(info);
line.open(format, bufferSize);
}catch (LineUnavailableException ex) {ex.printStackTrace();
return;
}
// 开始自动播放
line.start();
// 拷贝数据到 line 对象中
try {
int numBytesRead = 0;
while (numBytesRead != -1) {
numBytesRead =
source.read(buffer, 0, buffer.length);
if (numBytesRead != -1) {line.write(buffer, 0, numBytesRead);
}
}
}catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();
}
// 期待所有的数据播放结束，而后敞开 line 对象。line.drain();
line.close();}
}
如果须要循环播出，那么批改一下下面类就能够实现该性能。
LoopingByteInputStream 类
package com.funfree.arklis.engine;
import static java.lang.System.*;
import java.io.*;
/**
性能：封装 ByteArrayInputStream 类，用来循环播放音频文件。当进行循环播放时
呼叫 close()办法
*/
public class LoopingByteInputStream extends ByteArrayInputStream{
private boolean closed;
public LoopingByteInputStream(byte[] buffer){super(buffer);
closed = false;
}
/**
读取长度为 length 的数组。如果读完数组内容，那么把下标设置为开始处，如果敞开状态，那么返回 -1.
*/
public int read(byte[] buffer, int offset, int length){if(closed){return -1;}
int totalBytesRead = 0;
while(totalBytesRead < length){
int numBytesRead = super.read(buffer,offset + totalBytesRead,
length - totalBytesRead);
if(numBytesRead > 0){totalBytesRead += numBytesRead;}else{reset();
}
}
return totalBytesRead;
}
/**
敞开流
*/
public void close()throws IOException{super.close();
closed = true;
}
}
声效过滤器是简略的音频处理器，用来现有的声音样本，这种过滤器个别用来实时处理声音。所以谓声效过滤器就是常说的是数字信号处理器 (digital signal processor)—用于前期声效的解决，比方吉他增加回响成果。
图片起源：http://www.cungun.com/ 游戏
