如何采集一帧音频

如何采集一帧音频

采集音频信号有多种方法，如果从电脑的音频输出口采集并送往外部录音或扩大设备，一定要将信号先衰减，典型做法是在输出线路中串联一只10K欧的电阻。
　　凡是从耳机输出口采集信号的原则上都要衰减，否则录音电平过高会严重失真，凡是从音频线路输出口采集的信号则是标准的录音电平，无需衰减。

本文重点关注如何在Android平台上采集一帧音频数据。阅读本文之前，建议先读一下我的上一篇文章《Android音频开发（1）：基础知识》，因为音频开发过程中，经常要涉及到这些基础知识，掌握了这些重要的概念后，开发过程中的很多参数和流程就会更加容易理解。
Android SDK 提供了两套音频采集的API，分别是：MediaRecorder 和 AudioRecord，前者是一个更加上层一点的API，它可以直接把手机麦克风录入的音频数据进行编码压缩（如AMR、MP3等）并存成文件，而后者则更接近底层，能够更加自由灵活地控制，可以得到原始的一帧帧PCM音频数据。
如果想简单地做一个录音机，录制成音频文件，则推荐使用 MediaRecorder，而如果需要对音频做进一步的算法处理、或者采用第三方的编码库进行压缩、以及网络传输等应用，则建议使用 AudioRecord，其实 MediaRecorder 底层也是调用了 AudioRecord 与 Android Framework 层的 AudioFlinger 进行交互的。
音频的开发，更广泛地应用不仅仅局限于本地录音，因此，我们需要重点掌握如何利用更加底层的 AudioRecord API 来采集音频数据（注意，使用它采集到的音频数据是原始的PCM格式，想压缩为mp3,aac等格式的话，还需要专门调用编码器进行编码）。
1. AudioRecord 的工作流程
首先，我们了解一下 AudioRecord 的工作流程：
（1） 配置参数，初始化内部的音频缓冲区
（2） 开始采集
（3） 需要一个线程，不断地从 AudioRecord 的缓冲区将音频数据“读”出来，注意，这个过程一定要及时，否则就会出现“overrun”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“取走”音频数据，导致内部的音频缓冲区溢出。
（4） 停止采集，释放资源
2. AudioRecord 的参数配置
上面是 AudioRecord 的构造函数，我们可以发现，它主要是靠构造函数来配置采集参数的，下面我们来一一解释这些参数的含义（建议对照着我的上一篇文章来理解）：
（1） audioSource
该参数指的是音频采集的输入源，可选的值以常量的形式定义在 MediaRecorder.AudioSource 类中，常用的值包括：DEFAULT（默认），VOICE_RECOGNITION（用于语音识别，等同于DEFAULT），MIC（由手机麦克风输入），VOICE_COMMUNICATION（用于VoIP应用）等等。
（2） sampleRateInHz
采样率，注意，目前44100Hz是唯一可以保证兼容所有Android手机的采样率。
（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 AudioRecord 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。
在Android开发中，AudioRecord 类提供了一个帮助你确定这个 bufferSizeInBytes 的函数，原型如下：
int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat);
不同的厂商的底层实现是不一样的，但无外乎就是根据上面的计算公式得到一帧的大小，音频缓冲区的大小则必须是一帧大小的2～N倍，有兴趣的朋友可以继续深入源码探究探究。
实际开发中，强烈建议由该函数计算出需要传入的 bufferSizeInBytes，而不是自己手动计算。
3. 音频的采集线程
当创建好了 AudioRecord 对象之后，就可以开始进行音频数据的采集了，通过下面两个函数控制采集的开始/停止：
AudioRecord.startRecording();
AudioRecord.stop();
一旦开始采集，必须通过线程循环尽快取走音频，否则系统会出现 overrun，调用的读取数据的接口是：
AudioRecord.read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes);