Android音頻播放AudioTrack詳解

PS: 鴻蒙2.0還是可以的，期待。

前面幾篇文章介紹了MediaCodec、MediaMuxer、AudioRecord等音視頻相關(guān)知識，這些都是 Android 音視頻開發(fā)中必須掌握的，相關(guān)文章鏈接如下：

• 如何正確編譯ijkplayer
• 音視頻開發(fā)基礎(chǔ)知識
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• MediaCodec詳解
• 音頻基礎(chǔ)知識
• AudioRecord采集音頻數(shù)據(jù)及合成

Android 中常用的播放音頻的接口有MediaPlayer、AudioTrack和SoundPool，音頻的渲染最常用的是AudioTrack和OpenSL ES ，下面將介紹下AudioTrack相關(guān)知識，主要內(nèi)容如下：

2. AudioTrack介紹
3. AudioTrack的創(chuàng)建
4. AudioTrack音頻數(shù)據(jù)寫入
5. AudioTrack生命周期
6. AudioTrack的使用

AudioTrack介紹

AudioTrack用來點播放原始 pcm格式的音頻數(shù)據(jù)，AudioTrack有兩種播放模式：

• MODE_STATIC：這種模式會將音頻數(shù)據(jù)一次寫入音頻緩沖區(qū)，適合處理內(nèi)存少及盡可能小的延遲播放的短聲音場景，如播放的游戲音效、鈴聲、系統(tǒng)提示音等，此時這種模式開銷最小。
• MODE_STREAM：這種模式會不斷的寫入音頻數(shù)據(jù)，適用于需要不斷接受音頻數(shù)據(jù)的場景，這種模式主要是由于某些音頻數(shù)據(jù)持續(xù)時間長、或者音頻特性（高采樣率、更高位深等）導(dǎo)致不能一次性寫入內(nèi)存而出現(xiàn)的，正常播放 PCM原始音頻數(shù)據(jù)就選擇這種模式。

與MediaPlayer相比較，MediaPlayer可以播放不同類型、不同格式的聲音文件，會在底層創(chuàng)建與之對應(yīng)的音頻解碼器，而AudioTrack只接收PCM原始音頻數(shù)據(jù)，MediaPlayer在底層還是會創(chuàng)建AudioTrack，把解碼后的PCM數(shù)流傳遞給AudioTrack，AudioTrack再傳遞給AudioFlinger進行混音，然后才傳遞給硬件播放。

AudioTrack的創(chuàng)建

AudioTrack的創(chuàng)建使用如下方式：

// Android5.0開始
AudioTrack(
    attributes: AudioAttributes!, 
    format: AudioFormat!, 
    bufferSizeInBytes: Int, 
    mode: Int, 
    sessionId: Int)

上面構(gòu)造方法對應(yīng)的參數(shù)含義如下：

• attributes：表示音頻流信息的屬性集合，自從 Android5.0 開始使用AudioAttributes來取代流類型的設(shè)置，可以比流類型設(shè)置傳達更多信息，常用來設(shè)置音頻的用途、音頻的內(nèi)容等。
• format：表示AudioTrack 接受的音頻格式，對于線性 PCM來說，反應(yīng)每個樣本大小（8、16、32位）及表現(xiàn)形式（整型、浮點型），音頻格式定義在AudioFormat中，常見的音頻數(shù)據(jù)格式中只有AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT可以保證在所有的設(shè)備上正常使用，像AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT不能保證在所有設(shè)備上正常使用。
• bufferSizeInBytes：表示音頻數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小，單位是字節(jié)，其大小一般是音頻幀大小的非零倍數(shù)，如果播放模式是MODE_STATIC,則緩沖區(qū)大小是本次播放的音頻的大小，如果播放模式是MODE_STREAM，則緩沖區(qū)大小不能小于最小緩沖區(qū)大小，也就是不能小于getMinBufferSize返回的大小。
• mode：表示播放模式，AudioTrack提供了MODE_STATIC和MODE_STREAM兩種方式，MODE_STATIC會將音頻資源一次性寫入音頻緩沖區(qū)，適用于鈴聲、系統(tǒng)提示音等延時小、音頻資源內(nèi)存占用少的場景，，MODE_STREAM則適用于需要不斷通過write方法寫入數(shù)據(jù)的場景，相較MODE_STATIC會有一定延時，但是可以持續(xù)不斷的接收音頻數(shù)據(jù)。
• sessionId：音頻會話 Id，這里使用AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE有底層音頻框架自己生成sessionId。

AudioTrack音頻數(shù)據(jù)寫入

無論是流模式(STREAM_MODE)還是靜態(tài)緩沖模式(STATIC_MODE)模式，都需通過write方式寫入音頻數(shù)據(jù)來進行播放，主要的write方式如下：

// AudioTrack構(gòu)造函數(shù)中指定的格式應(yīng)為AudioFormat#ENCODING_PCM_8BIT
open fun write(audioData: ByteArray, offsetInBytes: Int, sizeInBytes: Int): Int
// AudioTrack構(gòu)造函數(shù)中指定的格式應(yīng)為AudioFormat#ENCODING_PCM_16BIT 
open fun write(audioData: ShortArray, offsetInShorts: Int, sizeInShorts: Int): Int
// AudioTrack構(gòu)造函數(shù)中指定的格式應(yīng)為AudioFormat#ENCODING_PCM_FLOAT
open fun write(audioData: FloatArray, offsetInFloats: Int, sizeInFloats: Int, writeMode: Int): Int

寫入音頻數(shù)據(jù)的返回值大于等于 0，讀取音頻數(shù)據(jù)常見異常如下：

1. ERROR_INVALID_OPERATION：表示AudioTrack 未初始化。
2. ERROR_BAD_VALUE：表示參數(shù)無效。
3. ERROR_DEAD_OBJECT：表示已經(jīng)傳輸了一些音頻數(shù)據(jù)的情況下不返回錯誤碼，將在下次 write返回處返回錯誤碼。

這個跟AudioRecord中的 read 函數(shù)有點類似，具體細節(jié)查看官方文檔。

AudioTrack生命周期

AudioTrack的生命周期主要是STATE_UNINITIALIZED、STATE_INITIALIZED和STATE_NO_STATIC_DATA，其中STATE_INITIALIZED對應(yīng)STREAM_MODE，STATE_NO_STATIC_DATA對應(yīng)STATIC_MODE，至于播放狀態(tài)不怎么重要，如下圖所示：

AudioTrack的使用

AudioTrack的使用主要就是從PCM文件中讀取數(shù)據(jù)，然后將讀取到的音頻寫入AudioTrack進行播放，其關(guān)鍵代碼如下：

// 初始化AudioTrack
private fun initAudioTrack() {
    bufferSize = AudioTrack
        .getMinBufferSize(SAMPLE_RATE, CHANNEL_CONFIG, AUDIO_FORMAT)
    attributes = AudioAttributes.Builder()
        .setUsage(AudioAttributes.USAGE_MEDIA) // 設(shè)置音頻的用途
        .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC) // 設(shè)置音頻的內(nèi)容類型
        .build()
    audioFormat = AudioFormat.Builder()
        .setSampleRate(SAMPLE_RATE)
        .setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO)
        .setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)
        .build()
    audioTrack = AudioTrack(
        attributes, audioFormat, bufferSize,
        AudioTrack.MODE_STREAM, AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE
    )
}
// AudioTrack寫入音頻數(shù)據(jù)
private fun writeAudioData(){
    scope.launch(Dispatchers.IO){
        val pcmFile = File(pcmFilePath)
        val ins = FileInputStream(pcmFile)
        val bytes = ByteArray(bufferSize)
        var len: Int
        while (ins.read(bytes).also { len = it } > 0){
            audioTrack.write(bytes, 0, len)
        }
        audioTrack.stop()
    }
}
// 開始播放
private fun start(){
    audioTrack.play()
    writeAudioData()
}

AudioTrack的使用基本如上，AudioTrack播放音頻的相關(guān)代碼可以在回復(fù)關(guān)鍵字【audiotrack】關(guān)鍵字獲取，案例中用到的本地PCM文件可以回復(fù)關(guān)鍵字【pcm】獲取。

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