Android-音频采集

前言

音视频这块，首先是要先采集音频。今天我们就来深入探讨一下 Android 音频采集的两大类型：Mic 音频采集和系统音频采集。

Mic音频采集

Android提供了两个API用于实现录音功能：android.media.AudioRecord、android.media.MediaRecorder。

AudioRecord和MediaRecorder两种都可以录制音频，MediaRecorder已实现大量的封装，操作起来更加简单，而AudioRecord使用起来更加灵活，能实现更多的功能。

AudioRecord

主要是实现边录边播（AudioRecord+AudioTrack）以及对音频的实时处理（如会说话的汤姆猫、语音）
优点：语音的实时处理，可以用代码实现各种音频的封装
缺点：输出是PCM语音数据，如果保存成音频文件，是不能够被播放器播放的，所以必须先写代码实现数据编码以及压缩
示例：
使用AudioRecord类录音，并实现WAV格式封装。录音20s，输出的音频文件大概为3.5M左（已写测试代码）

特点：

基于字节流录音；
可以实现语音的实时处理，进行边录边播，对音频的实时处理；
AudioRecord是一个比较偏底层的API,它可以获取到一帧帧PCM数据，之后可以对这些数据进行处理；
输出的是PCM的语音数据，如果保存成音频文件是不能被播放器播放的。要用到AudioTrack这个去进行处理；

MediaRecorder

已经集成了录音、编码、压缩等，支持少量的录音音频格式，大概有.aac（API = 16） .amr .3gp
优点：大部分以及集成，直接调用相关接口即可，代码量小
缺点：无法实时处理音频；输出的音频格式不是很多，例如没有输出mp3格式文件
示例：
使用MediaRecorder类录音，输出amr格式文件。录音20s，输出的音频文件大概为33K（已写测试代码）

特点：

基于文件录音；
MediaRecorder 是基于 AudioRecorder 的 API(最终还是会创建AudioRecord用来与AudioFlinger进行交互) ，它可以直接将采集到的音频数据转化为执行的编码格式，并保存；
已集成了录音，编码，压缩等，支持少量的音频格式文件；
封装度很高，操作简单；

音频格式比较

WAV格式：录音质量高，但是压缩率小，文件大。

AAC格式：相对于mp3，AAC格式的音质更佳，文件更小；有损压缩；一般苹果或者Android SDK4.1.2（API 16）及以上版本支持播放。

AMR格式：压缩比比较大，但相对其他的压缩格式质量比较差，多用于人声，通话录音

mp3格式：使用MediaRecorder没有该视频格式输出。一些人的做法是使用AudioRecord录音，然后编码成wav格式，再转换成mp3格式。

测试代码

audioRecord 封装wav 格式。

package com.example.audiorecordtest;
 
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
 
import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
 
public class AudioRecordFunc { 
    // 缓冲区字节大小  
    private int bufferSizeInBytes = 0;
     
    //AudioName裸音频数据文件 ，麦克风
    private String AudioName = "";  
     
    //NewAudioName可播放的音频文件  
    private String NewAudioName = "";
     
    private AudioRecord audioRecord;  
    private boolean isRecord = false;// 设置正在录制的状态  
     
     
    private static AudioRecordFunc mInstance; 
          
    private AudioRecordFunc(){
         
    }   
     
    public synchronized static AudioRecordFunc getInstance()
    {
        if(mInstance == null) 
            mInstance = new AudioRecordFunc(); 
        return mInstance; 
    }
     
    public int startRecordAndFile() {
        //判断是否有外部存储设备sdcard
        if(AudioFileFunc.isSdcardExit())
        {
            if(isRecord)
            {
                return ErrorCode.E_STATE_RECODING;
            }
            else
            {
                if(audioRecord == null)
                    creatAudioRecord();
                 
                audioRecord.startRecording();  
                // 让录制状态为true  
                isRecord = true;  
                // 开启音频文件写入线程  
                new Thread(new AudioRecordThread()).start();  
                 
                return ErrorCode.SUCCESS;
            }
             
        }       
        else
        {
            return ErrorCode.E_NOSDCARD;            
        }       
 
    }  
   
    public void stopRecordAndFile() {  
        close();  
    }
     
     
    public long getRecordFileSize(){
        return AudioFileFunc.getFileSize(NewAudioName);
    }
     
   
    private void close() {  
        if (audioRecord != null) {  
            System.out.println("stopRecord");  
            isRecord = false;//停止文件写入  
            audioRecord.stop();  
            audioRecord.release();//释放资源  
            audioRecord = null;  
        }  
    }
     
     
    private void creatAudioRecord() {  
        // 获取音频文件路径
        AudioName = AudioFileFunc.getRawFilePath();
        NewAudioName = AudioFileFunc.getWavFilePath(); 
         
        // 获得缓冲区字节大小  
        bufferSizeInBytes = AudioRecord.getMinBufferSize(AudioFileFunc.AUDIO_SAMPLE_RATE,  
                AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);  
         
        // 创建AudioRecord对象  
        audioRecord = new AudioRecord(AudioFileFunc.AUDIO_INPUT, AudioFileFunc.AUDIO_SAMPLE_RATE,  
                AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufferSizeInBytes);  
    }
     
     
    class AudioRecordThread implements Runnable {  
        @Override 
        public void run() {  
            writeDateTOFile();//往文件中写入裸数据  
            copyWaveFile(AudioName, NewAudioName);//给裸数据加上头文件  
        }  
    }  
   
    /** 
     * 这里将数据写入文件，但是并不能播放，因为AudioRecord获得的音频是原始的裸音频， 
     * 如果需要播放就必须加入一些格式或者编码的头信息。但是这样的好处就是你可以对音频的 裸数据进行处理，比如你要做一个爱说话的TOM 
     * 猫在这里就进行音频的处理，然后重新封装 所以说这样得到的音频比较容易做一些音频的处理。 
     */ 
    private void writeDateTOFile() {  
        // new一个byte数组用来存一些字节数据，大小为缓冲区大小  
        byte[] audiodata = new byte[bufferSizeInBytes];  
        FileOutputStream fos = null;  
        int readsize = 0;  
        try {  
            File file = new File(AudioName);  
            if (file.exists()) {  
                file.delete();  
            }  
            fos = new FileOutputStream(file);// 建立一个可存取字节的文件  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        while (isRecord == true) {  
            readsize = audioRecord.read(audiodata, 0, bufferSizeInBytes);  
            if (AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION != readsize && fos!=null) {  
                try {  
                    fos.write(audiodata);  
                } catch (IOException e) {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
            }  
        }  
        try {
            if(fos != null)
                fos.close();// 关闭写入流  
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
   
    // 这里得到可播放的音频文件  
    private void copyWaveFile(String inFilename, String outFilename) {  
        FileInputStream in = null;  
        FileOutputStream out = null;  
        long totalAudioLen = 0;  
        long totalDataLen = totalAudioLen + 36;  
        long longSampleRate = AudioFileFunc.AUDIO_SAMPLE_RATE;  
        int channels = 2;  
        long byteRate = 16 * AudioFileFunc.AUDIO_SAMPLE_RATE * channels / 8;  
        byte[] data = new byte[bufferSizeInBytes];  
        try {  
            in = new FileInputStream(inFilename);  
            out = new FileOutputStream(outFilename);  
            totalAudioLen = in.getChannel().size();  
            totalDataLen = totalAudioLen + 36;  
            WriteWaveFileHeader(out, totalAudioLen, totalDataLen,  
                    longSampleRate, channels, byteRate);  
            while (in.read(data) != -1) {  
                out.write(data);  
            }  
            in.close();  
            out.close();  
        } catch (FileNotFoundException e) {  
            e.printStackTrace();  
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
   
    /** 
     * 这里提供一个头信息。插入这些信息就可以得到可以播放的文件。 
     * 为我为啥插入这44个字节，这个还真没深入研究，不过你随便打开一个wav 
     * 音频的文件，可以发现前面的头文件可以说基本一样哦。每种格式的文件都有 
     * 自己特有的头文件。 
     */ 
    private void WriteWaveFileHeader(FileOutputStream out, long totalAudioLen,  
            long totalDataLen, long longSampleRate, int channels, long byteRate)  
            throws IOException {  
        byte[] header = new byte[44];  
        header[0] = 'R'; // RIFF/WAVE header  
        header[1] = 'I';  
        header[2] = 'F';  
        header[3] = 'F';  
        header[4] = (byte) (totalDataLen & 0xff);  
        header[5] = (byte) ((totalDataLen >> 8) & 0xff);  
        header[6] = (byte) ((totalDataLen >> 16) & 0xff);  
        header[7] = (byte) ((totalDataLen >> 24) & 0xff);  
        header[8] = 'W';  
        header[9] = 'A';  
        header[10] = 'V';  
        header[11] = 'E';  
        header[12] = 'f'; // 'fmt ' chunk  
        header[13] = 'm';  
        header[14] = 't';  
        header[15] = ' ';  
        header[16] = 16; // 4 bytes: size of 'fmt ' chunk  
        header[17] = 0;  
        header[18] = 0;  
        header[19] = 0;  
        header[20] = 1; // format = 1  
        header[21] = 0;  
        header[22] = (byte) channels;  
        header[23] = 0;  
        header[24] = (byte) (longSampleRate & 0xff);  
        header[25] = (byte) ((longSampleRate >> 8) & 0xff);  
        header[26] = (byte) ((longSampleRate >> 16) & 0xff);  
        header[27] = (byte) ((longSampleRate >> 24) & 0xff);  
        header[28] = (byte) (byteRate & 0xff);  
        header[29] = (byte) ((byteRate >> 8) & 0xff);  
        header[30] = (byte) ((byteRate >> 16) & 0xff);  
        header[31] = (byte) ((byteRate >> 24) & 0xff);  
        header[32] = (byte) (2 * 16 / 8); // block align  
        header[33] = 0;  
        header[34] = 16; // bits per sample  
        header[35] = 0;  
        header[36] = 'd';  
        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);  
        out.write(header, 0, 44);  
    }  
}

MediaRecorder录音，输出amr格式音频

package com.example.audiorecordtest;
 
import java.io.File;
import java.io.IOException;
 
import android.media.MediaRecorder;
 
public class MediaRecordFunc {  
    private boolean isRecord = false;
     
    private MediaRecorder mMediaRecorder;
    private MediaRecordFunc(){
    }
     
    private static MediaRecordFunc mInstance;
    public synchronized static MediaRecordFunc getInstance(){
        if(mInstance == null)
            mInstance = new MediaRecordFunc();
        return mInstance;
    }
     
    public int startRecordAndFile(){
        //判断是否有外部存储设备sdcard
        if(AudioFileFunc.isSdcardExit())
        {
            if(isRecord)
            {
                return ErrorCode.E_STATE_RECODING;
            }
            else
            {
                if(mMediaRecorder == null)
                    createMediaRecord();
                 
                try{
                    mMediaRecorder.prepare();
                    mMediaRecorder.start();
                    // 让录制状态为true  
                    isRecord = true;
                    return ErrorCode.SUCCESS;
                }catch(IOException ex){
                    ex.printStackTrace();
                    return ErrorCode.E_UNKOWN;
                }
            }
             
        }       
        else
        {
            return ErrorCode.E_NOSDCARD;            
        }       
    }
     
     
    public void stopRecordAndFile(){
         close();
    }
     
    public long getRecordFileSize(){
        return AudioFileFunc.getFileSize(AudioFileFunc.getAMRFilePath());
    }
     
     
    private void createMediaRecord(){
         /* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */
        mMediaRecorder = new MediaRecorder();
         
        /* setAudioSource/setVedioSource*/
        mMediaRecorder.setAudioSource(AudioFileFunc.AUDIO_INPUT);//设置麦克风
         
        /* 设置输出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default
         * THREE_GPP(3gp格式，H263视频/ARM音频编码)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音频且音频编码要求为AMR_NB)
         */
         mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
          
         /* 设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default */
         mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.DEFAULT);
          
         /* 设置输出文件的路径 */
         File file = new File(AudioFileFunc.getAMRFilePath());
         if (file.exists()) {  
             file.delete();  
         } 
         mMediaRecorder.setOutputFile(AudioFileFunc.getAMRFilePath());
    }
     
     
    private void close(){
        if (mMediaRecorder != null) {  
            System.out.println("stopRecord");  
            isRecord = false;
            mMediaRecorder.stop();  
            mMediaRecorder.release();  
            mMediaRecorder = null;
        }  
    }
}

其他文件

package com.example.audiorecordtest;
 
import java.io.File;
 
import android.media.MediaRecorder;
import android.os.Environment;
 
public class AudioFileFunc {
    //音频输入-麦克风
    public final static int AUDIO_INPUT = MediaRecorder.AudioSource.MIC;
     
    //采用频率
    //44100是目前的标准，但是某些设备仍然支持22050，16000，11025
    public final static int AUDIO_SAMPLE_RATE = 44100;  //44.1KHz,普遍使用的频率   
    //录音输出文件
    private final static String AUDIO_RAW_FILENAME = "RawAudio.raw";
    private final static String AUDIO_WAV_FILENAME = "FinalAudio.wav";
    public final static String AUDIO_AMR_FILENAME = "FinalAudio.amr";
     
    /**
     * 判断是否有外部存储设备sdcard
     * @return true | false
     */
    public static boolean isSdcardExit(){       
        if (Environment.getExternalStorageState().equals(android.os.Environment.MEDIA_MOUNTED))
            return true;
        else
            return false;
    }
         
    /**
     * 获取麦克风输入的原始音频流文件路径
     * @return
     */
    public static String getRawFilePath(){
        String mAudioRawPath = "";
        if(isSdcardExit()){
            String fileBasePath = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath();
            mAudioRawPath = fileBasePath+"/"+AUDIO_RAW_FILENAME;
        }   
         
        return mAudioRawPath;
    }
     
    /**
     * 获取编码后的WAV格式音频文件路径
     * @return
     */
    public static String getWavFilePath(){
        String mAudioWavPath = "";
        if(isSdcardExit()){
            String fileBasePath = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath();
            mAudioWavPath = fileBasePath+"/"+AUDIO_WAV_FILENAME;
        }
        return mAudioWavPath;
    }
     
     
    /**
     * 获取编码后的AMR格式音频文件路径
     * @return
     */
    public static String getAMRFilePath(){
        String mAudioAMRPath = "";
        if(isSdcardExit()){
            String fileBasePath = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath();
            mAudioAMRPath = fileBasePath+"/"+AUDIO_AMR_FILENAME;
        }
        return mAudioAMRPath;
    }   
     
     
    /**
     * 获取文件大小
     * @param path,文件的绝对路径
     * @return
     */
    public static long getFileSize(String path){
        File mFile = new File(path);
        if(!mFile.exists())
            return -1;
        return mFile.length();
    }
 
}