Android 音视频技术之录音获取实时音量

一、实时音量相关基础知识

说到获取音量，大家首先想到的应该就是分贝（dB），分贝是一个相对单位（是一个比值，是一个数值，是一个纯计数方法）。

在音频领域dB度量的是声音的强度，其计算的公式如下：

在上面的公式中，分子是测量值的声压，分母是参考值的声压（20微帕，人类所能听到的最小声压）。

在Android设备传感器中，我们能获取到的物理值是振幅值，一般使用下面的公式来计算分贝值：

我们从Android SDK中读取了某段音频数据的振幅后，取最大振幅或平均振幅（可以用平方和平均，或绝对值的和平均），代入上述公式的A1。参考的振幅A0取值定为1（这里取1是为了实现方便，如需更加精确建议拿一个标准分贝计做校准参考），作为 Android 麦克风能听到的最小的声音振幅。这样我们就可以计算出分贝值了。

二、Android 获取实时音量

获取音量之前，我们必须先在AndroidManifest.xml文件里面申请相应的权限：

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

在Android SDK提供的API中，我们能获取到音频方式有两个：android.media.MediaRecorder 和 android.media.AudioRecord。

1. MediaRecorder

MediaRecorder 是用来录制一段完整的音视频并写入到文件系统中的API。通过它，我们能很简单的通过它的无参方法getMaxAmplitude来获取一小段时间内音频源数据中的最大振幅，此方法是很多录音软件计算音量等级所采用的办法。（注：因为是取最大值，所以存在受到极端数据的影响而导致计算的分贝波动值较大的问题）。

使用MediaRecorder.getMaxAmplitude返回的是0到32767范围的16位整型。如果设置参考振幅为1的话，那么计算出来的分贝值域的正常范围应该为 0dB 到 90.3dB。

核心代码：

　　/**

     * 开始录音 使用amr格式

     */

    public void startRecord() {

        // 开始录音

        /* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */

        if (mMediaRecorder == null)

            mMediaRecorder = new MediaRecorder();

        try {

            /* ②setAudioSource/setVedioSource */

            mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风

            /* ②设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的（波形）的采样 */

            mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);

            /*

             * ②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.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);

            /* ③准备 */

            mMediaRecorder.setOutputFile(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + File.separator + "111.amr");

            mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);

            mMediaRecorder.prepare();

            /* ④开始 */

            mMediaRecorder.start();

            updateMicStatus();

        } catch (IllegalStateException | IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

    /**

     * 停止录音

     */

    private void stopRecord() {

        if (mMediaRecorder == null) {

            return;

        }

        mMediaRecorder.stop();

        mMediaRecorder.reset();

        mMediaRecorder.release();

        mMediaRecorder = null;

    }

　　private void updateMicStatus() {

    　　if (mMediaRecorder != null) {

       　　 double ratio = (double) mMediaRecorder.getMaxAmplitude() / 1;   // 参考振幅为 1

        　　double db = 0;// 分贝

        　　if (ratio > 1) {

         　　   db = 20 * Math.log10(ratio);

        　　}

        　　Log.d(TAG, "计算分贝值 = " + db + "dB");

        　　mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, 100); // 间隔取样时间为100秒

    　　}

　　}

2. AudioRecord

此API相对MediaRecorder来说更偏底层一点，我们可以使用AudioRecord获得具体的音频数据。

音源数据通过read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)方法从缓冲区读取到我们传入的字节数组audioData后，我们便可以对其进行操作，如求平方和或绝对值的平均值。这样可以避免个别极端值的影响，使计算的结果更加稳定。求得平均值之后，如果是平方和则代入常数系数为10的公式中，如果是绝对值的则代入常数系数为20的公式中，算出分贝值。

核心代码：

public void getNoiseLevel() {

    mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, SAMPLE_RATE_IN_HZ,

            AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, BUFFER_SIZE);

    new Thread(new Runnable() {

        @Override

        public void run() {

            mAudioRecord.startRecording();

            short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];

            while (isGetVoiceRun) {

                //r是实际读取的数据长度，一般而言r会小于buffersize

                int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);

                long v = 0;

                // 将 buffer 内容取出，进行平方和运算

                for (short value : buffer) {

                    v += value * value;

                }

                // 平方和除以数据总长度，得到音量大小。

                double mean = v / (double) r;

                double volume = 10 * Math.log10(mean);

                Log.d(TAG, "分贝值 = " + volume + "dB");

                synchronized (mLock) {

                    try {

                        mLock.wait(100); // 一秒十次

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

            }

            mAudioRecord.stop();

            mAudioRecord.release();

            mAudioRecord = null;

        }

    }).start();

}

github地址：https://github.com/renhui/RHAudioVolume/tree/master

巴特西

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一、实时音量相关基础知识

二、Android 获取实时音量

1. MediaRecorder

2. AudioRecord

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