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：

/**COPYRIGHTNOTICE*Copyright(C)2016,Jhuster<lujun.hust@gmail.com>*https://github.com/Jhuster/Android**@licenseundertheApacheLicense,Version2.0**@fileAudioPlayer.java**@version1.0*@authorJhuster*@date2016/03/13*/packagecom.jhuster.audiodemo;importandroid.util.Log;importandroid.media.AudioFormat;importandroid.media.AudioManager;importandroid.media.AudioTrack;publicclassAudioPlayer{privatestaticfinalStringTAG="AudioPlayer";privatestaticfinalintDEFAULT_STREAM_TYPE=AudioManager.STREAM_MUSIC;privatestaticfinalintDEFAULT_SAMPLE_RATE=44100;privatestaticfinalintDEFAULT_CHANNEL_CONFIG=AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO;privatestaticfinalintDEFAULT_AUDIO_FORMAT=AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;privatestaticfinalintDEFAULT_PLAY_MODE=AudioTrack.MODE_STREAM;privatebooleanmIsPlayStarted=false;privateintmMinBufferSize=0;privateAudioTrackmAudioTrack;publicbooleanstartPlayer(){returnstartPlayer(DEFAULT_STREAM_TYPE,DEFAULT_SAMPLE_RATE,DEFAULT_CHANNEL_CONFIG,DEFAULT_AUDIO_FORMAT);}publicbooleanstartPlayer(intstreamType,intsampleRateInHz,intchannelConfig,intaudioFormat){if(mIsPlayStarted){Log.e(TAG,"Playeralreadystarted!");returnfalse;}mMinBufferSize=AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat);if(mMinBufferSize==AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE){Log.e(TAG,"Invalidparameter!");returnfalse;}Log.d(TAG,"getMinBufferSize="+mMinBufferSize+"bytes!");mAudioTrack=newAudioTrack(streamType,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize,DEFAULT_PLAY_MODE);if(mAudioTrack.getState()==AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED){Log.e(TAG,"AudioTrackinitializefail!");returnfalse;}mIsPlayStarted=true;Log.d(TAG,"Startaudioplayersuccess!");returntrue;}publicintgetMinBufferSize(){returnmMinBufferSize;}publicvoidstopPlayer(){if(!mIsPlayStarted){return;}if(mAudioTrack.getPlayState()==AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING){mAudioTrack.stop();}mAudioTrack.release();mIsPlayStarted=false;Log.d(TAG,"Stopaudioplayersuccess!");}publicbooleanplay(byte[]audioData,intoffsetInBytes,intsizeInBytes){if(!mIsPlayStarted){Log.e(TAG,"Playernotstarted!");returnfalse;}if(sizeInBytes<mMinBufferSize){Log.e(TAG,"audiodataisnotenough!");returnfalse;}if(mAudioTrack.write(audioData,offsetInBytes,sizeInBytes)!=sizeInBytes){Log.e(TAG,"Couldnotwriteallthesamplestotheaudiodevice!");}mAudioTrack.play();Log.d(TAG,"OK,Played"+sizeInBytes+"bytes!");returntrue;}}

5. 小结

关于如何在Android平台使用AudioTrack播放一帧音频数据就介绍到这儿了，文章中有不清楚的地方欢迎留言或者来信 lujun.hust@gmail.com 交流，或者关注我的新浪微博 @卢_俊或者微信公众号 @Jhuster 获取最新的文章和资讯。

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