【Android -- 音频】使用 AudioTrack 播放音频

前言

Android SDK 提供了3套音频播放的API，分别是：MediaPlayer，SoundPool，AudioTrack。简单来说，MediaPlayer 更加适合在后台长时间播放本地音乐文件或者在线的流式资源; SoundPool 则适合播放比较短的音频片段，比如游戏声音、按键声、铃声片段等等，它可以同时播放多个音频; 而 AudioTrack 则更接近底层，提供了非常强大的控制能力，支持低延迟播放，适合流媒体和VoIP 语音电话等场景。

工作流程

首先，我们了解一下 AudioTrack 的工作流程：

（1） 配置参数，初始化内部的音频播放缓冲区

（2） 开始播放

（3） 需要一个线程，不断地向 AudioTrack 的缓冲区“写入”音频数据，注意，这个过程一定要及时，否则就会出现“underrun”的错误，该错误在音频开发中比较常见，意味着应用层没有及时地“送入”音频数据，导致内部的音频播放缓冲区为空。

（4） 停止播放，释放资源

参数配置

解释说明： 1. streamType 这个参数代表着当前应用使用的哪一种音频管理策略，当系统有多个进程需要播放音频时，这个管理策略会决定最终的展现效果，该参数的可选的值以常量的形式定义在 AudioManager 类中，主要包括：

• STREAM_VOCIE_CALL：电话声音

• STREAM_SYSTEM：系统声音

• STREAM_RING：铃声

• STREAM_MUSCI：音乐声

• STREAM_ALARM：警告声

• STREAM_NOTIFICATION：通知声

2. sampleRateInHz 采样率，从AudioTrack源码的“audioParamCheck”函数可以看到，这个采样率的取值范围必须在 4000Hz～192000Hz 之间。

3. channelConfig 通道数的配置，可选的值以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 CHANNEL_IN_MONO（单通道），CHANNEL_IN_STEREO（双通道）

4. audioFormat 这个参数是用来配置“数据位宽”的，可选的值也是以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，前者是可以保证兼容所有Android手机的。

5. bufferSizeInBytes 这个是最难理解又最重要的一个参数，它配置的是 AudioTrack 内部的音频缓冲区的大小，该缓冲区的值不能低于一帧“音频帧”（Frame）的大小，而前一篇文章介绍过，一帧音频帧的大小计算如下：

int size = 采样率 x 位宽 x 采样时间 x 通道数

采样时间一般取 2.5ms~120ms 之间，由厂商或者具体的应用决定，我们其实可以推断，每一帧的采样时间取得越短，产生的延时就应该会越小，当然，碎片化的数据也就会越多。

6. mode AudioTrack 提供了两种播放模式，一种是 static 方式，一种是 streaming 方式，前者需要一次性将所有的数据都写入播放缓冲区，简单高效，通常用于播放铃声、系统提醒的音频片段; 后者则是按照一定的时间间隔不间断地写入音频数据，理论上它可用于任何音频播放的场景。

代码实现

1. AudioTrack 类的接口简单封装

public class AudioPlayer {
    private static final String TAG = "AudioPlayer";

    private static final int DEFAULT_STREAM_TYPE = AudioManager.STREAM_MUSIC;
    private static final int DEFAULT_SAMPLE_RATE = 44100;
    private static final int DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO;
    private static final int DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
    private static final int DEFAULT_PLAY_MODE = AudioTrack.MODE_STREAM;

    private boolean mIsPlayStarted = false;
    private int mMinBufferSize = 0;
    private AudioTrack mAudioTrack;

    public boolean startPlayer() {
        return startPlayer(DEFAULT_STREAM_TYPE,DEFAULT_SAMPLE_RATE,DEFAULT_CHANNEL_CONFIG,DEFAULT_AUDIO_FORMAT);
    }

    public boolean startPlayer(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) {

        if (mIsPlayStarted) {
            Log.e(TAG, "Player already started !");
            return false;
        }

        mMinBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat);
        if (mMinBufferSize == AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE) {
            Log.e(TAG, "Invalid parameter !");
            return false;
        }
        Log.d(TAG , "getMinBufferSize = "+mMinBufferSize+" bytes !");

        mAudioTrack = new AudioTrack(streamType,sampleRateInHz,channelConfig,audioFormat,mMinBufferSize,DEFAULT_PLAY_MODE);
        if (mAudioTrack.getState() == AudioTrack.STATE_UNINITIALIZED) {
            Log.e(TAG, "AudioTrack initialize fail !");
            return false;
        }

        mIsPlayStarted = true;

        Log.d(TAG, "Start audio player success !");

        return true;
    }

    public int getMinBufferSize() {
        return mMinBufferSize;
    }

    public void stopPlayer() {

        if (!mIsPlayStarted) {
            return;
        }

        if (mAudioTrack.getPlayState() == AudioTrack.PLAYSTATE_PLAYING) {
            mAudioTrack.stop();
        }

        mAudioTrack.release();
        mIsPlayStarted = false;

        Log.d(TAG, "Stop audio player success !");
    }

    public boolean play(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes) {

        if (!mIsPlayStarted) {
            Log.e(TAG, "Player not started !");
            return false;
        }

        if (sizeInBytes