Android音頻開發之錄制音頻(WAV及MP3格式)

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附GitHub源碼：MultimediaExplore

首先看下音頻錄制跟播放效果簡圖：

上面是錄音：長按即可錄音，支持聲波動畫，右滑刪除等。支持錄制pcm、wav、mp3格式音頻。

下面是播放：點擊左邊揚聲器icon，開始播放剛錄制的本地音頻文件【也支持在線音頻播放】，支持播放進度，支持切換播放模式(聽筒/揚聲器/耳機)等。

一、音頻錄制權限：

無論在做開發任何功能之前，總得先添加及申請相關權限，後續的工作才能正常進行下去。音頻錄制所需權限如下，而且要在代碼中動態申請這些敏感權限，同意後才能正常錄制：

    <uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
    <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />

二、錄音文件的配置：

通過第一節講到音頻的基礎概念可知，在錄制音頻前應先進行錄制的相關配置，它直接決定瞭錄音文件的音頻質量、文件大小、音頻格式等。

    /**
     * 錄音音頻的相關配置
     */
    private void initConfig() {
        recordConfig = new RecordConfig();
        //采樣位寬
        recordConfig.setEncodingConfig(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
        //錄音格式
        recordConfig.setFormat(RecordConfig.RecordFormat.MP3);
        // recordConfig.setFormat(RecordConfig.RecordFormat.WAV);
        //采樣頻率
        recordConfig.setSampleRate(16000);
        String recordDir = String.format(Locale.getDefault(), "%s/Record/zhongyao/",
                Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath());
        //存儲目錄
        recordConfig.setRecordDir(recordDir);
        AudioRecordManager.getInstance().setCurrentConfig(recordConfig);
    }

三、音頻錄制：

音頻錄制類主要有兩個封裝類：分別是AudioRecorder 、AudioRecordManager。

AudioRecorder：主要是使用系統的AudioRecord來進行錄音。並把錄制好的音頻文件進行合並，轉碼等，生成我們所需的音頻文件。該文件是全局單例的，保證音頻錄制類隻有一個實例。

AudioRecordManager：對AudioRecorder的封裝管理，與外界交互均通過此類來完成，包括錄音的各種生命周期控制調用等。減少瞭外界與AudioRecorder的直接交互，已達到對錄音類的更好的管理，此類也是一個全局單例類。

1、錄音對象初始化：

這裡主要根據之前的錄音配置，生成 bufferSizeInBytes【緩沖區字節大小】，和audioRecord對象。

    /**
     * 創建默認的錄音對象
     */
    public void prepareRecord() {
        // 獲得緩沖區字節大小
        if (bufferSizeInBytes == 0) {
            bufferSizeInBytes = AudioRecord.getMinBufferSize(currentConfig.getSampleRate(),
                    currentConfig.getChannelConfig(), currentConfig.getEncodingConfig());
        }
        if (audioRecord == null) {
            audioRecord = new AudioRecord(AUDIO_INPUT, currentConfig.getSampleRate(),
                    currentConfig.getChannelConfig(), currentConfig.getEncodingConfig(), bufferSizeInBytes);
        }
 
        audioRecordStatus = AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_PREPARE;
    }

2、錄制wav音頻文件：

wav音頻文件是無損的，所以音質會接近原生，但也正是因為是無損的，所以wav音頻文件幾乎沒有壓縮，相對來說會比較大。

錄制wav音頻得先進行錄制采用，獲得pcm文件，然後把pcm文件合並，最後再轉成wav音頻文件。

（1）開始錄制pcm文件：

    private void startPcmRecorder() {
        audioRecordStatus = AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_START;
        notifyState();
        Logger.d(TAG, "開始錄制 Pcm");
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fos = new FileOutputStream(tmpFile);
            audioRecord.startRecording();
            byte[] byteBuffer = new byte[bufferSizeInBytes];
 
            while (audioRecordStatus == AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_START) {
                int end = audioRecord.read(byteBuffer, 0, byteBuffer.length);
                notifyData(byteBuffer);
                fos.write(byteBuffer, 0, end);
                fos.flush();
            }
            audioRecord.stop();
            files.add(tmpFile);
            if (audioRecordStatus == AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_STOP) {
                makeFile();
            } else {
                Logger.d(TAG, "取消錄制...");
            }
        } catch (Exception e) {
            Logger.e(e, TAG, e.getMessage());
            notifyError("錄音失敗");
        } finally {
            try {
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (audioRecordStatus != AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_PAUSE) {
            audioRecordStatus = AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_IDLE;
            notifyState();
            Logger.d(TAG, "錄音結束");
        }
    }

（2）合並生成的多個pcm文件：

    /**
     * 合並pcm文件
     */
    private void mergePcmFile() {
        boolean mergeSuccess = mergePcmFiles(resultFile, files);
        if (!mergeSuccess) {
            notifyError("合並失敗");
        }
    }

（3）將合並好的pcm文件轉成wav文件：

    /**
     * 添加Wav頭文件
     */
    private void makeWav() {
        if (!FileUtil.isFile(resultFile) || resultFile.length() == 0) {
            return;
        }
        byte[] header = WavUtils.generateWavFileHeader((int) resultFile.length(), currentConfig.getSampleRate(), currentConfig.getChannelCount(), currentConfig.getEncoding());
        WavUtils.writeHeader(resultFile, header);
    }

3、錄制MP3音頻文件

相比WAV音頻文件而言，MP3音頻文件，就更加常見，商業上使用的也比較多，就是因為MP3音頻時經過壓縮的，文件大小隻有WAV的十二分之一，但是音質上幾乎沒有較大的差異性。當對音質沒有極高要求的情況下，如錄音文件，MP3格式是極好的選擇。

（1）開始錄制音頻緩存：

這裡有開啟一個線程Mp3EncodeThread，將錄音產生的字節數組byteBuffer不斷的進行編解碼生成MP3文件。

    private void startMp3Recorder() {
        audioRecordStatus = AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_START;
        notifyState();
 
        try {
            audioRecord.startRecording();
            short[] byteBuffer = new short[bufferSizeInBytes];
 
            while (audioRecordStatus == AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_START) {
                int end = audioRecord.read(byteBuffer, 0, byteBuffer.length);
                if (mp3EncodeThread != null) {
                    mp3EncodeThread.addChangeBuffer(new Mp3EncodeThread.ChangeBuffer(byteBuffer, end));
                }
                notifyData(ByteUtils.toBytes(byteBuffer));
            }
            audioRecord.stop();
        } catch (Exception e) {
            Logger.e(e, TAG, e.getMessage());
            notifyError("錄音失敗");
        }
        if (audioRecordStatus != AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_PAUSE) {
            if (audioRecordStatus == AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_CANCEL) {
                deleteMp3Encoded();
            } else {
                stopMp3Encoded();
            }
        } else {
            Logger.d(TAG, "暫停");
        }
    }

（2）MP3音頻編解碼：

Android原生的音頻錄制，支持直接生成WAV文件，但其實是不支持直接生成MP3文件的。這裡對應MP3編解碼，主要用到瞭開源的 libmp3lame.so 這個音頻編解碼庫。以下是lame編解碼方法及Mp3Encoder類：

MP3編解碼方法：

    private void lameData(ChangeBuffer changeBuffer) {
        if (changeBuffer == null) {
            return;
        }
        short[] buffer = changeBuffer.getData();
        int readSize = changeBuffer.getReadSize();
        if (readSize > 0) {
            int encodedSize = Mp3Encoder.encode(buffer, buffer, readSize, mp3Buffer);
            if (encodedSize < 0) {
                Logger.e(TAG, "Lame encoded size: " + encodedSize);
            }
            try {
                os.write(mp3Buffer, 0, encodedSize);
            } catch (IOException e) {
                Logger.e(e, TAG, "Unable to write to file");
            }
        }
    }

Mp3Encoder類：

public class Mp3Encoder {
 
    static {
        System.loadLibrary("mp3lame");
    }
 
    public native static void close();
 
    public native static int encode(short[] buffer_l, short[] buffer_r, int samples, byte[] mp3buf);
 
    public native static int flush(byte[] mp3buf);
 
    public native static void init(int inSampleRate, int outChannel, int outSampleRate, int outBitrate, int quality);
 
    public static void init(int inSampleRate, int outChannel, int outSampleRate, int outBitrate) {
        init(inSampleRate, outChannel, outSampleRate, outBitrate, 7);
    }
}

（3）生成libmp3lame.so：

本項目提供的源碼中有lame的jni源碼，如果想生成libmp3lame.so文件，供自己的項目使用，那麼需要對Mp3Encoder.c 和Mp3Encoder.h文件進行修改，然後通過ndk build 生成該so文件。

修改的內容主要是把文件中的Mp3Encoder路徑改成自己項目中的Mp3Encoder的路徑，否則會找不到相關的native方法。

另外一般情況下，cpu類型支持 armeabi-v7a 、arm64-v8a 兩種即可，如果想支持其他的可在Application.mk中添加。

上面文件修改完畢，通過ndk-build指令即可編譯生成對應的 libmp3lame.so 文件。

將so不同CPU類型的文件放置 jniLibs 下，或者通過sourceSets配置的路徑下，如：

    sourceSets.main {
        jni.srcDirs = []//disable automatic ndk-build call
        jniLibs.srcDirs = ['libs']
    }

即可進行MP3音頻格式的錄制。

四、音頻錄制管理【AudioRecordManager】：

通過全局單例模式的AudioRecorderManager與業務進行交互，即保證瞭音頻錄制實例的單一性，又能較好的對音頻生命周期等進行較好的管理。 

/**
 * Create by zhongyao on 2021/8/18
 * Description:音頻錄制管理類
 */
public class AudioRecordManager {
 
    private static final String TAG = "AudioRecordManager";
 
    private AudioRecordManager() {
    }
 
    public static AudioRecordManager getInstance() {
        return AudioRecordManagerHolder.instance;
    }
 
    public static class AudioRecordManagerHolder {
        public static AudioRecordManager instance = new AudioRecordManager();
    }
 
    public void setCurrentConfig(RecordConfig recordConfig) {
        AudioRecorder.getInstance().setCurrentConfig(recordConfig);
    }
 
    public RecordConfig getCurrentConfig() {
        return AudioRecorder.getInstance().getCurrentConfig();
    }
 
    /**
     * 錄音狀態監聽回調
     */
    public void setRecordStateListener(RecordStateListener listener) {
        AudioRecorder.getInstance().setRecordStateListener(listener);
    }
 
    /**
     * 錄音數據監聽回調
     */
    public void setRecordDataListener(RecordDataListener listener) {
        AudioRecorder.getInstance().setRecordDataListener(listener);
    }
 
    /**
     * 錄音可視化數據回調，傅裡葉轉換後的頻域數據
     */
    public void setRecordFftDataListener(RecordFftDataListener recordFftDataListener) {
        AudioRecorder.getInstance().setRecordFftDataListener(recordFftDataListener);
    }
 
    /**
     * 錄音文件轉換結束回調
     */
    public void setRecordResultListener(RecordResultListener listener) {
        AudioRecorder.getInstance().setRecordResultListener(listener);
    }
 
    /**
     * 錄音音量監聽回調
     */
    public void setRecordSoundSizeListener(RecordSoundSizeListener listener) {
        AudioRecorder.getInstance().setRecordSoundSizeListener(listener);
    }
 
    public void setStatus(AudioRecordStatus curAudioRecordStatus) {
        switch (curAudioRecordStatus) {
            case AUDIO_RECORD_IDLE:
 
                break;
 
            case AUDIO_RECORD_PREPARE:
                AudioRecorder.getInstance().prepareRecord();
                break;
 
            case AUDIO_RECORD_START:
                AudioRecorder.getInstance().startRecord();
                break;
 
            case AUDIO_RECORD_PAUSE:
                AudioRecorder.getInstance().pauseRecord();
                break;
 
            case AUDIO_RECORD_STOP:
                AudioRecorder.getInstance().stopRecord();
                break;
 
            case AUDIO_RECORD_CANCEL:
                AudioRecorder.getInstance().cancelRecord();
                break;
 
            case AUDIO_RECORD_RELEASE:
                AudioRecorder.getInstance().releaseRecord();
                break;
 
            default:
                break;
        }
    }
 
    public AudioRecordStatus getStatus() {
        return AudioRecorder.getInstance().getAudioRecordStatus();
    }
 
    public String getAudioPath() {
        return AudioRecorder.getInstance().getAudioPath();
    }
}

以上就是Android音頻開發之錄制音頻(WAV及MP3格式)的詳細內容，更多關於Android 音頻錄制的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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