Android音频播放AudioTrick详解

Android 中常用的播放音频的接口有MediaPlayer、AudioTrack和SoundPool，音频的渲染最常用的是AudioTrack和OpenSL ES ，下面将介绍下AudioTrack相关知识，主要内容如下：

2. 
   
3. AudioTrack介绍
   
4. AudioTrack的创建
   
5. AudioTrack音频数据写入
   
6. AudioTrack生命周期
   
7. AudioTrack的使用
   

AudioTrack介绍

AudioTrack用来点播放原始 pcm格式的音频数据，AudioTrack有两种播放模式：

• 
  
• MODE_STATIC：这种模式会将音频数据一次写入音频缓冲区，适合处理内存少及尽可能小的延迟播放的短声音场景，如播放的游戏音效、铃声、系统提示音等，此时这种模式开销最小。
  
• MODE_STREAM：这种模式会不断的写入音频数据，适用于需要不断接受音频数据的场景，这种模式主要是由于某些音频数据持续时间长、或者音频特性（高采样率、更高位深等）导致不能一次性写入内存而出现的，正常播放 PCM原始音频数据就选择这种模式。
  

与MediaPlayer相比较，MediaPlayer可以播放不同类型、不同格式的声音文件，会在底层创建与之对应的音频解码器，而AudioTrack只接收PCM原始音频数据，MediaPlayer在底层还是会创建AudioTrack，把解码后的PCM数流传递给AudioTrack，AudioTrack再传递给AudioFlinger进行混音，然后才传递给硬件播放。

AudioTrack的创建

AudioTrack的创建使用如下方式：

// Android5.0开始

AudioTrack(

    attributes: AudioAttributes!, 

    format: AudioFormat!, 

    bufferSizeInBytes: Int, 

    mode: Int, 

    sessionId: Int)

上面构造方法对应的参数含义如下：

• 
  
• attributes：表示音频流信息的属性集合，自从 Android5.0 开始使用AudioAttributes来取代流类型的设置，可以比流类型设置传达更多信息，常用来设置音频的用途、音频的内容等。
  
• format：表示AudioTrack 接受的音频格式，对于线性 PCM来说，反应每个样本大小（8、16、32位）及表现形式（整型、浮点型），音频格式定义在AudioFormat中，常见的音频数据格式中只有AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT可以保证在所有的设备上正常使用，像AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT不能保证在所有设备上正常使用。
  
• bufferSizeInBytes：表示音频数据缓冲区的大小，单位事字节，其大小一般是音频帧大小的非零倍数，如果播放模式是MODE_STATIC,则缓冲区大小是本次播放的音频的大小，如果播放模式是MODE_STREAM，则缓冲区大小不能小于最小缓冲区大小，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两种方式，MODE_STATIC会将音频资源一次性写入音频缓冲区，适用于铃声、系统提示音等延时小、音频资源内存占用少的场景，，MODE_STREAM则适用于需要不断通过write方法写入数据的场景，相较MODE_STATIC会有一定延时，但是可以持续不断的接收音频数据。
  
• sessionId：音频会话 Id，这里使用AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE有底层音频框架自己生成sessionId。
  

AudioTrack音频数据写入

无论是流模式(STREAM_MODE)还是静态缓冲模式(STATIC_MODE)模式，都需通过write方式写入音频数据来进行播放，主要的write方式如下：

// AudioTrack构造函数中指定的格式应为AudioFormat#ENCODING_PCM_8BIT

open fun write(audioData: ByteArray, offsetInBytes: Int, sizeInBytes: Int): Int

// AudioTrack构造函数中指定的格式应为AudioFormat#ENCODING_PCM_16BIT 

open fun write(audioData: ShortArray, offsetInShorts: Int, sizeInShorts: Int): Int

// AudioTrack构造函数中指定的格式应为AudioFormat#ENCODING_PCM_FLOAT

open fun write(audioData: FloatArray, offsetInFloats: Int, sizeInFloats: Int, writeMode: Int): Int

写入音频数据的返回值大于等于 0，读取音频数据常见异常如下：

1. 
   
2. ERROR_INVALID_OPERATION：表示AudioTrack 未初始化。
   
3. ERROR_BAD_VALUE：表示参数无效。
   
4. ERROR_DEAD_OBJECT：表示已经传输了一些音频数据的情况下不返回错误码，将在下次 write返回处返回错误码。
   

这个跟AudioRecord中的 read 函数有点类似，具体细节查看官方文档。

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对应STREAM_MODE，STATE_NO_STATIC_DATA对应STATIC_MODE，至于播放状态不怎么重要，如下图所示：

AudioTrack的使用

AudioTrack的使用主要就是从PCM文件中读取数据，然后将读取到的音频写入AudioTrack进行播放，其关键代码如下：

// 初始化AudioTrack

private fun initAudioTrack() {

    bufferSize = AudioTrack

        .getMinBufferSize(SAMPLE_RATE, CHANNEL_CONFIG, AUDIO_FORMAT)

    attributes = AudioAttributes.Builder()

        .setUsage(AudioAttributes.USAGE_MEDIA) // 设置音频的用途

        .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC) // 设置音频的内容类型

        .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写入音频数据

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()

    }

}

// 开始播放

private fun start(){

    audioTrack.play()

    writeAudioData()

}

AudioTrack的使用基本如上，AudioTrack播放音频的相关代码可以在回复关键字【audiotrack】关键字获取，案例中用到的本地PCM文件可以回复关键字【pcm】获取。