使用 AudioTrack 播放音频轨道

Amit Trivedi：《Naina Da Kya Kasoor》 

电影：《调音师》插曲

01 前言

大家好，本文是     iOS/Android 音视频开发专题  的第七篇，该专题中 AVPlayer 项目代码将在 Github 进行托管，你可在微信公众号 （ GeekDev ） 后台回复  资料   获取项目地址。

在上篇文章    OpenGL ES 实现播放视频帧   中我们已经知道如何使用 GLSurfaceView 将解码后的视频渲染到屏幕上，但是，我们的播放器还不具备音频播放的功能，在本篇文章中我们将使用 AudioTrack 播放解码后的音频数据（PCM)。

本期内容：

• PCM 介绍

• AudioTrack API 介绍

• 使用 MediaCodec 解码及播放音频轨道

• 结束语

02  PCM 介绍

PCM （Pulse-code modulation 脉冲编码调制 ）是一种将模拟信号转为数字信号的方法。由于计算机只能识别数字信号，也就是一堆 二进制序列，所以 麦克风采集到的模拟信号会被 模数转换器转换，生成数字信号。最常见的方式就是经过 PCM A/D   转换。

A/D 转换涉及到采样，量化和编码 。

采样： 由于存储空间有限，我们需要对模拟信号进行采样存储。采样就是从模拟信号进行抽样，抽样就涉及到采样频率，采样 频率 是每秒钟对声音样本的采样次数，采样率越高，声音质量越高，越能还原真实的声音。因此，我们一般称模拟信号是连续信号，数字信号为离散，不连续信号。

根据奈奎斯特理论，采样频率不低于音频信号最高频率的 2 倍，就可以无损的还原真实声音。

而由于人耳能听到的频率范围在  20Hz～20kHz，所以，为了保证声音不失真，采样频率我们一般设定为 40kHz 以上。常用的采样频率有  22.05kHz、16kHz、37.8kHz、44.1kHz、48kHz。目前在 Android 设备中，只有  44.1kHz 是所有设备都支持的采样频率。

「图片来自Google」

量化： 模拟信号经过采样成为离散信号，离散信号经过量化成为数字信号。 量化是将经过采样得到的离散数据转换成二进制数的过程，量化深度表示每个采样点用多少比特表示，在计算机中音频的量化深度一般为4、8、16、32位（bit）等。

量化深度的大小影响到声音的质量，显然，位数越多，量化后的波形越接近原始波形，声音的质量越高，而需要的存储空间也越多；位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少。CD音质采用的是16 bits，移动通信 8bits。

另外，WAV 文件其实就是 PCM 格式，因为播放 PCM 裸流时，我们需要知道 PCM 的采样率, 声道数, 位宽等信息，WAV 只是在文件头前添加了这部分描述信息， 所以 WAV 文件可以直接播放。

「WAV 文件头/图片来自Google」

PCM 是音频处理中频繁接触的格式，通常我们对音频的处理都是基于 PCM 流，如常见的音量调节, 变声, 变调等特性。

03 AudioTrack API 介绍

在 Android 中，如果你想要播放一个音频文件，我们一般优先选用 MediaPlayer，使用 MediaPlayer 时你不需要关心文件的具体格式，也不需要对文件进行解码，使用 MediaPlayer 提供的 API，我们就可以开发出一个简单的音频播放器。

AudioTrack 是播放音频的另外一种方式  「如果你感兴趣还可以了解下 SoundPool」 ， 并且只能用于播放 PCM 数据。

AudioTrack API 概述 ：

1. AudioTrack 初始化

* @param mode 模式

public AudioTrack(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,

2. 计算最小缓冲区大小

初始化 AudioTrack 时的  bufferSizeInBytes 参数，可以通过  getMinBufferSize 计算算出合适的预估缓冲区大小， 一般为 getMinBufferSize 的整数倍 。

3. 写入数据

public int write(@NonNull byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)

4. 开始播放

如果 AudioTrack 创建时的模式为  MODE_STATIC 时，调用 play 之前必须保证  write 方法已被调用。

5. 暂停播放

暂停播放数据，尚未播放的数据不会被丢弃，再次调用 play 时将继续播放。

6. 停止播放  

停止播放数据，尚未播放的数据将会被丢弃。

7. 刷新缓冲区数据

刷新当前排队等待播放的数据，已写入当未播放的数据将被丢弃，缓冲区将被清理。

04 MediaCodec 解码并播放音频轨道

如果我们要播放一个音频轨道，需要将音轨解码后才可以播放，之前我们一直在说如何解码视频，如果你看过 AVPlayer Demo ，你一定对如何创建视频轨道解码器很熟悉了，如果我们要解码一个音频轨道，只需要改下 mimeType 即可。创建一个音频轨道解码如下：

解码音频时我们将  extractMimeType 设定为  "audio/"   ，其它代码与解码视频时相同。

接着我们 监听到  INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED 状态时，获取该音频轨道的格式信息，  MediaFormat 提供了足够的信息可以让我们初始化  AudioTrack。

        // 从 MediaCodec 吐出解码后的音频信息

// 写入解码后的音频数据

当我们 通过  INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED 获取到 MediaFormat 并初始化  AudioTrack   后，就可以通过  write  方法写入解码后的音频数据。

详见：  DemoAudioTrackPlayerActivity  

05 结束语

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往期内容：

iOS/Android 音视频开发专题介绍

iOS/Android 音视频概念介绍

MediaCodec/OpenMAX/StageFright 介绍

使用 MediaCodec 解码音视频

OpenGL ES for Android 世界

下期预告：

《 AVPlayer 添加音效  》

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