Android音频开发：录制音频(WAV及MP3格式)

Posted 2021-12-29 红日666

一、Android音频开发(一)：音频基础知识
二、Android音频开发(二)：录制音频(WAV及MP3格式)
三、Android音频开发(三)：使用ExoPlayer播放音频
四、Android音频开发(四)：音频播放模式
五、Android音频开发(五)：感应(息屏/亮屏)管理

附GitHub源码：MultimediaExplore

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首先看下音频录制跟播放效果简图：

 CSDN不支持本地视频上传，我就先上传了一张截图：

上面是录音：长按即可录音，支持声波动画，右滑删除等。支持录制pcm、wav、mp3格式音频。

下面是播放：点击左边扬声器icon，开始播放刚录制的本地音频文件【也支持在线音频播放】，支持播放进度，支持切换播放模式(听筒/扬声器/耳机)等。

一、音频录制权限：

无论在做开发任何功能之前，总得先添加及申请相关权限，后续的工作才能正常进行下去。音频录制所需权限如下，而且要在代码中动态申请这些敏感权限，同意后才能正常录制：

    <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、录音文件的配置：

通过第一节讲到音频的基础概念可知，在录制音频前应先进行录制的相关配置，它直接决定了录音文件的音频质量、文件大小、音频格式等。

    /**
     * 录音音频的相关配置
     */
    private void initConfig() 
        recordConfig = new RecordConfig();
        //采样位宽
        recordConfig.setEncodingConfig(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
        //录音格式
        recordConfig.setFormat(RecordConfig.RecordFormat.MP3);
        // recordConfig.setFormat(RecordConfig.RecordFormat.WAV);
        //采样频率
        recordConfig.setSampleRate(16000);
        String recordDir = String.format(Locale.getDefault(), "%s/Record/zhongyao/",
                Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath());
        //存储目录
        recordConfig.setRecordDir(recordDir);
        AudioRecordManager.getInstance().setCurrentConfig(recordConfig);
    

三、音频录制：

音频录制类主要有两个封装类：分别是AudioRecorder 、AudioRecordManager。

AudioRecorder：主要是使用系统的AudioRecord来进行录音。并把录制好的音频文件进行合并，转码等，生成我们所需的音频文件。该文件是全局单例的，保证音频录制类只有一个实例。

AudioRecordManager：对AudioRecorder的封装管理，与外界交互均通过此类来完成，包括录音的各种生命周期控制调用等。减少了外界与AudioRecorder的直接交互，已达到对录音类的更好的管理，此类也是一个全局单例类。

1、录音对象初始化：

这里主要根据之前的录音配置，生成 bufferSizeInBytes【缓冲区字节大小】，和audioRecord对象。

    /**
     * 创建默认的录音对象
     */
    public void prepareRecord() 
        // 获得缓冲区字节大小
        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、录制wav音频文件：

wav音频文件是无损的，所以音质会接近原生，但也正是因为是无损的，所以wav音频文件几乎没有压缩，相对来说会比较大。

录制wav音频得先进行录制采用，获得pcm文件，然后把pcm文件合并，最后再转成wav音频文件。

（1）开始录制pcm文件：

    private void startPcmRecorder() 
        audioRecordStatus = AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_START;
        notifyState();
        Logger.d(TAG, "开始录制 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, "取消录制...");
            
         catch (Exception e) 
            Logger.e(e, TAG, e.getMessage());
            notifyError("录音失败");
         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, "录音结束");
        
    

（2）合并生成的多个pcm文件：

    /**
     * 合并pcm文件
     */
    private void mergePcmFile() 
        boolean mergeSuccess = mergePcmFiles(resultFile, files);
        if (!mergeSuccess) 
            notifyError("合并失败");
        
    

 （3）将合并好的pcm文件转成wav文件：

    /**
     * 添加Wav头文件
     */
    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、录制MP3音频文件

相比WAV音频文件而言，MP3音频文件，就更加常见，商业上使用的也比较多，就是因为MP3音频时经过压缩的，文件大小只有WAV的十二分之一，但是音质上几乎没有较大的差异性。当对音质没有极高要求的情况下，如录音文件，MP3格式是极好的选择。

（1）开始录制音频缓存：

这里有开启一个线程Mp3EncodeThread，将录音产生的字节数组byteBuffer不断的进行编解码生成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("录音失败");
        
        if (audioRecordStatus != AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_PAUSE) 
            if (audioRecordStatus == AudioRecordStatus.AUDIO_RECORD_CANCEL) 
                deleteMp3Encoded();
             else 
                stopMp3Encoded();
            
         else 
            Logger.d(TAG, "暂停");
        
    

（2）MP3音频编解码：

Android原生的音频录制，支持直接生成WAV文件，但其实是不支持直接生成MP3文件的。这里对应MP3编解码，主要用到了开源的 libmp3lame.so 这个音频编解码库。以下是lame编解码方法及Mp3Encoder类：

MP3编解码方法：

    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类：

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：

本项目提供的源码中有lame的jni源码，如果想生成libmp3lame.so文件，供自己的项目使用，那么需要对Mp3Encoder.c 和Mp3Encoder.h文件进行修改，然后通过ndk build 生成该so文件。

修改的内容主要是把文件中的Mp3Encoder路径改成自己项目中的Mp3Encoder的路径，否则会找不到相关的native方法。

 另外一般情况下，cpu类型支持 armeabi-v7a 、arm64-v8a 两种即可，如果想支持其他的可在Application.mk中添加。

 上面文件修改完毕，通过ndk-build指令即可编译生成对应的 libmp3lame.so 文件。

将so不同CPU类型的文件放置 jniLibs 下，或者通过sourceSets配置的路径下，如：

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

即可进行MP3音频格式的录制。

四、音频录制管理【AudioRecordManager】：

通过全局单例模式的AudioRecorderManager与业务进行交互，即保证了音频录制实例的单一性，又能较好的对音频生命周期等进行较好的管理。

/**
 * Create by zhongyao on 2021/8/18
 * Description:音频录制管理类
 */
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();
    

    /**
     * 录音状态监听回调
     */
    public void setRecordStateListener(RecordStateListener listener) 
        AudioRecorder.getInstance().setRecordStateListener(listener);
    

    /**
     * 录音数据监听回调
     */
    public void setRecordDataListener(RecordDataListener listener) 
        AudioRecorder.getInstance().setRecordDataListener(listener);
    

    /**
     * 录音可视化数据回调，傅里叶转换后的频域数据
     */
    public void setRecordFftDataListener(RecordFftDataListener recordFftDataListener) 
        AudioRecorder.getInstance().setRecordFftDataListener(recordFftDataListener);
    

    /**
     * 录音文件转换结束回调
     */
    public void setRecordResultListener(RecordResultListener listener) 
        AudioRecorder.getInstance().setRecordResultListener(listener);
    

    /**
     * 录音音量监听回调
     */
    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();