Android Audio——使用 AudioTrack 播放音频

一、android平台上的音频播放

Android SDK 提供了3套音频播放的API，分别是：MediaPlayer，SoundPool，AudioTrack。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。

MediaPlayer播放音频介绍过了，这里介绍使用AudioTrack播放音频。实际上MediaPlayer也是调用MediaExtractor将音视频分离后再调用AudioDecoder进行解密，解码后的音频数据流再交给AudioTrack进行播放。因此AudioTrack支持PCM格式播放。

二、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

三、AudioTrack类的主要方法

方法	描述
AudioTrack(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat, int bufferSizeInBytes, int mode)	构造函数
static int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat)	计算最小缓冲区大小，参数同构造函数中三个参数。
void play()	开始播放
int write(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes) int write(short[] audioData, int offsetInShorts, int sizeInShorts)	写入音频数据到硬件有两个方法，返回成功写入的数据个数
void stop()	停止播放
void pause()	暂停播放
void release()	释放资源
int getState()	获取状态
int getPlayState()	获取播放状态
int setVolume(float gain)	设置音量(0~1.0)

四、AudioTrack类的主要参数

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_OUT_MONO（单通道），CHANNEL_OUT_STEREO（双通道）、CHANNEL_OUT_5POINT1（5.1声道）、CHANNEL_OUT_7POINT1（7.1声道），更多的声道配置可参考AudioFormat。

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。

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。

五、代码实现

AudioTrack 类的接口简单封装

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) {
            (TAG, "Player already started !");
            return false;
        }


        mMinBufferSize = (sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat);
        if (mMinBufferSize == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE) {
            (TAG, "Invalid parameter !");
            return false;
        }
        (TAG , "getMinBufferSize = "+mMinBufferSize+" bytes !");


        mAudioTrack = new AudioTrack(streamType,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize,DEFAULT_PLAY_MODE);
        if (() == AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED) {
            (TAG, "AudioTrack initialize fail !");
            return false;
        }


        mIsPlayStarted = true;
        (TAG, "Start audio player success !");
        return true;
    }


    public int getMinBufferSize() {
        return mMinBufferSize;
    }


    public void stopPlayer() {


        if (!mIsPlayStarted) {
            return;
        }


        if (() == AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING) {
            ();
        }


        ();
        mIsPlayStarted = false;


        (TAG, "Stop audio player success !");
    }


    public boolean play(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes) {


        if (!mIsPlayStarted) {
            (TAG, "Player not started !");
            return false;
        }


        if (sizeInBytes < mMinBufferSize) {
            (TAG, "audio data is not enough !");
            return false;
        }


        if ((audioData,offsetInBytes,sizeInBytes) != sizeInBytes) {
            (TAG, "Could not write all the samples to the audio device !");
        }


        ();
        (TAG , "OK, Played "+sizeInBytes+" bytes !");
        return true;
    }
}

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