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這里涉及到ndk的一些知識，對于.mk文件不太熟悉的同學要自己去 官網 或者搜索一些博客了解基本知識。

Android音頻開發

• 1. 音頻基礎知識
• • 音頻基礎知識
  • 常用音頻格式
  • 音頻開發的主要應用
  • 音頻開發的具體內容
• 2. 使用AudioRecord錄制pcm格式音頻
• • AudioRecord類的介紹
  • 實現
  • 其他
• 3. 使用AudioRecord實現錄音的暫停和恢復
• • 解決辦法
  • 實現
  • 其他
• 4. PCM轉WAV格式音頻
• • wav 和 pcm
  • WAV頭文件
  • java 生成頭文件
  • PCM轉Wav
  • 參考鏈接：
• 5. Mp3的錄制 - 編譯Lame源碼
• • 編譯 so包
  • 編譯
• 6. Mp3的錄制 - 使用Lame實時錄制MP3格式音頻
• • 前言
  • 代碼實現
  • 使用
• 7. 音樂可視化-FFT頻譜圖
• • 實現
  • 準備工作
  • 開始播放
  • 使用可視化類Visualizer獲取當前音頻數據
  • 編寫自定義控件，展示數據

1. 音頻基礎知識

音頻基礎知識

采樣和采樣頻率：
現在是數字時代，在音頻處理時要先把音頻的模擬信號變成數字信號，這叫A/D轉換。要把音頻的模擬信號變成數字信號，就需要采樣。一秒鐘內采樣的次數稱為采樣頻率

采樣頻率越高，越接近原始信號，但是也加大了運算處理的復雜度。16000Hz和44.1kHZ（1）

采樣位數/位寬：
數字信號是用0和1來表示的。采樣位數就是采樣值用多少位0和1來表示，也叫采樣精度，用的位數越多就越接近真實聲音。如用8位表示，采樣值取值范圍就是-128 ~ 127，如用16位表示，采樣值取值范圍就是-32768 ~ 32767。

聲道（channel）：
通常語音只用一個聲道。而對于音樂來說，既可以是單聲道（mono），也可以是雙聲道（即左聲道右聲道，叫立體聲stereo），還可以是多聲道，叫環繞立體聲。

編解碼 ：
通常把音頻采樣過程也叫做脈沖編碼調制編碼，即PCM（Pulse Code Modulation）編碼，采樣值也叫PCM值。 如果把采樣值直接保存或者發送，會占用很大的存儲空間。以16kHz采樣率16位采樣位數單聲道為例，一秒鐘就有16/8*16000 = 32000字節。為了節省保存空間或者發送流量，會對PCM值壓縮。

目前主要有三大技術標準組織制定壓縮標準：

ITU，主要制定有線語音的壓縮標準（g系列），有g711/g722/g726/g729等。

3GPP,主要制定無線語音的壓縮標準（amr系列等）,有amr-nb/amr-wb。后來ITU吸納了amr-wb，形成了g722.2。

MPEG,主要制定音樂的壓縮標準，有11172-3，13818-3/7，14496-3等。
一些大公司或者組織也制定壓縮標準，比如iLBC，OPUS。

編碼過程：模擬信號->抽樣->量化->編碼->數字信號

壓縮:
對于自然界中的音頻信號，如果轉換成數字信號，進行音頻編碼，那么只能無限接近，不可能百分百還原。所以說實際上任何信號轉換成數字信號都會“有損”。但是在計算機應用中，能夠達到最高保真水平的就是PCM編碼。因此，PCM約定俗成了無損編碼。我們而習慣性的把MP3列入有損音頻編碼范疇，是相對PCM編碼的。強調編碼的相對性的有損和無損

碼率:
碼率 = 采樣頻率 * 采樣位數 * 聲道個數； 例：采樣頻率44.1KHz，量化位數16bit，立體聲(雙聲道)，未壓縮時的碼率 = 44.1KHz * 16 * 2 = 1411.2Kbps = 176.4KBps，即每秒要錄制的資源大小,理論上碼率和質量成正比。

800 bps – 能夠分辨的語音所需最低碼率（需使用專用的FS-1015語音編解碼器） 8 kbps —電話質量（使用語音編碼） 8-500 kbps --Ogg Vorbis和MPEG1 Player1/2/3中使用的有損音頻模式 500 kbps–1.4 Mbps —44.1KHz的無損音頻，解碼器為FLAC Audio,WavPack或Monkey's Audio 1411.2 - 2822.4 Kbps —脈沖編碼調制(PCM)聲音格式CD光碟的數字音頻 5644.8 kbps —SACD使用的Direct Stream Digital格式

常用音頻格式

WAV 格式：音質高 無損格式 體積較大
AAC（Advanced Audio Coding） 格式：相對于 mp3，AAC 格式的音質更佳，文件更小，有損壓縮，一般蘋果或者Android SDK4.1.2（API 16）及以上版本支持播放,性價比高
AMR 格式：壓縮比比較大，但相對其他的壓縮格式質量比較差，多用于人聲，通話錄音

AMR分類: AMR(AMR-NB): 語音帶寬范圍：300－3400Hz，8KHz抽樣

mp3 格式：特點 使用廣泛， 有損壓縮，犧牲了12KHz到16KHz高音頻的音質

音頻開發的主要應用

• 音頻播放器
• 錄音機
• 語音電話
• 音視頻監控應用
• 音視頻直播應用
• 音頻編輯/處理軟件(ktv音效、變聲, 鈴聲轉換)
• 藍牙耳機/音箱

音頻開發的具體內容

• 音頻采集/播放
• 音頻算法處理（去噪、靜音檢測、回聲消除、音效處理、功放/增強、混音/分離，等等）
• 音頻的編解碼和格式轉換
• 音頻傳輸協議的開發（SIP，A2DP、AVRCP，等等）

2. 使用AudioRecord錄制pcm格式音頻

AudioRecord類的介紹

1. AudioRecord構造函數：

/*** @param audioSource ：錄音源* 這里選擇使用麥克風：MediaRecorder.AudioSource.MIC* @param sampleRateInHz： 采樣率* @param channelConfig：聲道數 * @param audioFormat： 采樣位數.* See {@link AudioFormat#ENCODING_PCM_8BIT}, {@link AudioFormat#ENCODING_PCM_16BIT},* and {@link AudioFormat#ENCODING_PCM_FLOAT}.* @param bufferSizeInBytes： 音頻錄制的緩沖區大小* See {@link #getMinBufferSize(int, int, int)} */ public AudioRecord(int audioSource, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,int bufferSizeInBytes)

2. getMinBufferSize()

/** * 獲取AudioRecord所需的最小緩沖區大小 * @param sampleRateInHz： 采樣率 * @param channelConfig：聲道數 * @param audioFormat： 采樣位數. */ public static int getMinBufferSize (int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat)

3. getRecordingState()

/** * 獲取AudioRecord當前的錄音狀態 * @see AudioRecord#RECORDSTATE_STOPPED * @see AudioRecord#RECORDSTATE_RECORDING */ public int getRecordingState()

4. startRecording()

/*** 開始錄制*/public int startRecording()

5. stop()

/*** 停止錄制*/public int stop()

6. read()

/*** 從錄音設備中讀取音頻數據* @param audioData 音頻數據寫入的byte[]緩沖區* @param offsetInBytes 偏移量* @param sizeInBytes 讀取大小* @return 返回負數則表示讀取失敗* see {@link #ERROR_INVALID_OPERATION} -3 ： 初始化錯誤{@link #ERROR_BAD_VALUE} -3： 參數錯誤{@link #ERROR_DEAD_OBJECT} -6： {@link #ERROR} */ public int read(@NonNull byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)

實現

實現過程就是調用上面的API的方法，構造AudioRecord實例后再調用startRecording(),開始錄音，并通過read()方法不斷獲取錄音數據記錄下來，生成PCM文件。涉及耗時操作，所以最好在子線程中進行。

public class RecordHelper {//0.此狀態用于控制線程中的循環操作，應用volatile修飾，保持數據的一致性private volatile RecordState state = RecordState.IDLE;private AudioRecordThread audioRecordThread;private File tmpFile = null;public void start(String filePath, RecordConfig config) {if (state != RecordState.IDLE) {Logger.e(TAG, "狀態異常當前狀態： %s", state.name());return;}recordFile = new File(filePath);String tempFilePath = getTempFilePath();Logger.i(TAG, "tmpPCM File: %s", tempFilePath);tmpFile = new File(tempFilePath);//1.開啟錄音線程并準備錄音audioRecordThread = new AudioRecordThread();audioRecordThread.start();}public void stop() {if (state == RecordState.IDLE) {Logger.e(TAG, "狀態異常當前狀態： %s", state.name());return;}state = RecordState.STOP;}private class AudioRecordThread extends Thread {private AudioRecord audioRecord;private int bufferSize;AudioRecordThread() {//2.根據錄音參數構造AudioRecord實體對象bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(currentConfig.getFrequency(),currentConfig.getChannel(), currentConfig.getEncoding()) * RECORD_AUDIO_BUFFER_TIMES;audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, currentConfig.getFrequency(),currentConfig.getChannel(), currentConfig.getEncoding(), bufferSize);}@Overridepublic void run() {super.run();state = RecordState.RECORDING;Logger.d(TAG, "開始錄制");FileOutputStream fos = null;try {fos = new FileOutputStream(tmpFile);audioRecord.startRecording();byte[] byteBuffer = new byte[bufferSize];while (state == RecordState.RECORDING) {//3.不斷讀取錄音數據并保存至文件中int end = audioRecord.read(byteBuffer, 0, byteBuffer.length);fos.write(byteBuffer, 0, end);fos.flush();}//4.當執行stop()方法后state != RecordState.RECORDING，終止循環，停止錄音audioRecord.stop();} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());} finally {try {if (fos != null) {fos.close();}} catch (IOException e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());}}state = RecordState.IDLE;Logger.d(TAG, "錄音結束");}} }

其他

• 這里實現了PCM音頻的錄制，AudioRecord
  API中只有開始和停止的方法，在實際開發中可能還需要暫停/恢復的操作，以及PCM轉WAV的功能，下一篇再繼續完善。
• 需要錄音及文件處理的動態權限

3. 使用AudioRecord實現錄音的暫停和恢復

上一部分主要寫了AudioRecord實現音頻錄制的開始和停止，AudioRecord并沒有暫停和恢復播放功能的API,所以需要手動實現。

解決辦法

思路很簡單，現在可以實現音頻的文件錄制和停止，并生成pcm文件，那么暫停時將這次文件先保存下來，恢復播放后開始新一輪的錄制，那么最后會生成多個pcm音頻，再將這些pcm文件進行合并，這樣就實現了暫停/恢復的功能了。

實現

• 實現的重點在于如何控制錄音的狀態

public class RecordHelper {private volatile RecordState state = RecordState.IDLE;private AudioRecordThread audioRecordThread;private File recordFile = null;private File tmpFile = null;private List<File> files = new ArrayList<>();public void start(String filePath, RecordConfig config) {this.currentConfig = config;if (state != RecordState.IDLE) {Logger.e(TAG, "狀態異常當前狀態： %s", state.name());return;}recordFile = new File(filePath);String tempFilePath = getTempFilePath();Logger.i(TAG, "tmpPCM File: %s", tempFilePath);tmpFile = new File(tempFilePath);audioRecordThread = new AudioRecordThread();audioRecordThread.start();}public void stop() {if (state == RecordState.IDLE) {Logger.e(TAG, "狀態異常當前狀態： %s", state.name());return;}//若在暫停中直接停止，則直接合并文件即可if (state == RecordState.PAUSE) {makeFile();state = RecordState.IDLE;} else {state = RecordState.STOP;}}public void pause() {if (state != RecordState.RECORDING) {Logger.e(TAG, "狀態異常當前狀態： %s", state.name());return;}state = RecordState.PAUSE;}public void resume() {if (state != RecordState.PAUSE) {Logger.e(TAG, "狀態異常當前狀態： %s", state.name());return;}String tempFilePath = getTempFilePath();Logger.i(TAG, "tmpPCM File: %s", tempFilePath);tmpFile = new File(tempFilePath);audioRecordThread = new AudioRecordThread();audioRecordThread.start();}private class AudioRecordThread extends Thread {private AudioRecord audioRecord;private int bufferSize;AudioRecordThread() {bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(currentConfig.getFrequency(),currentConfig.getChannel(), currentConfig.getEncoding()) * RECORD_AUDIO_BUFFER_TIMES;audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, currentConfig.getFrequency(),currentConfig.getChannel(), currentConfig.getEncoding(), bufferSize);}@Overridepublic void run() {super.run();state = RecordState.RECORDING;notifyState();Logger.d(TAG, "開始錄制");FileOutputStream fos = null;try {fos = new FileOutputStream(tmpFile);audioRecord.startRecording();byte[] byteBuffer = new byte[bufferSize];while (state == RecordState.RECORDING) {int end = audioRecord.read(byteBuffer, 0, byteBuffer.length);fos.write(byteBuffer, 0, end);fos.flush();}audioRecord.stop();//1. 將本次錄音的文件暫存下來，用于合并files.add(tmpFile);//2. 再此判斷終止循環的狀態是暫停還是停止，并做相應處理if (state == RecordState.STOP) {makeFile();} else {Logger.i(TAG, "暫停！");}} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());} finally {try {if (fos != null) {fos.close();}} catch (IOException e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());}}if (state != RecordState.PAUSE) {state = RecordState.IDLE;notifyState();Logger.d(TAG, "錄音結束");}}}private void makeFile() {//合并文件boolean mergeSuccess = mergePcmFiles(recordFile, files);//TODO:轉換wavLogger.i(TAG, "錄音完成！ path: %s ； 大小：%s", recordFile.getAbsoluteFile(), recordFile.length());}/*** 合并Pcm文件** @param recordFile 輸出文件* @param files 多個文件源* @return 是否成功*/private boolean mergePcmFiles(File recordFile, List<File> files) {if (recordFile == null || files == null || files.size() <= 0) {return false;}FileOutputStream fos = null;BufferedOutputStream outputStream = null;byte[] buffer = new byte[1024];try {fos = new FileOutputStream(recordFile);outputStream = new BufferedOutputStream(fos);for (int i = 0; i < files.size(); i++) {BufferedInputStream inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(files.get(i)));int readCount;while ((readCount = inputStream.read(buffer)) > 0) {outputStream.write(buffer, 0, readCount);}inputStream.close();}} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());return false;} finally {try {if (fos != null) {fos.close();}if (outputStream != null) {outputStream.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}//3. 合并后記得刪除緩存文件并清除listfor (int i = 0; i < files.size(); i++) {files.get(i).delete();}files.clear();return true;}}

其他

在此后如若需要添加錄音狀態回調，記得使用Handler做好線程切換。

4. PCM轉WAV格式音頻

前面幾部分已經介紹了PCM音頻文件的錄制，這一部分主要介紹下pcm轉wav。

wav 和 pcm

一般通過麥克風采集的錄音數據都是PCM格式的，即不包含頭部信息，播放器無法知道音頻采樣率、位寬等參數，導致無法播放，顯然是非常不方便的。pcm轉換成wav，我們只需要在pcm的文件起始位置加上至少44個字節的WAV頭信息即可。

RIFF

• WAVE文件是以RIFF(Resource Interchange File Format, “資源交互文件格式”)格式來組織內部結構的。
  RIFF文件結構可以看作是樹狀結構,其基本構成是稱為"塊"（Chunk）的單元.
• WAVE文件是由若干個Chunk組成的。按照在文件中的出現位置包括：RIFF WAVE Chunk, Format Chunk, Fact Chunk(可選), Data Chunk。

Fact Chunk 在壓縮后或在非PCM編碼時存在

WAV頭文件

所有的WAV都有一個文件頭，這個文件頭記錄著音頻流的編碼參數。數據塊的記錄方式是little-endian字節順序。

偏移地址命名內容

00-03	ChunkId	“RIFF”
04-07	ChunkSize	下個地址開始到文件尾的總字節數(此Chunk的數據大小)
08-11	fccType	“WAVE”
12-15	SubChunkId1	"fmt ",最后一位空格。
16-19	SubChunkSize1	一般為16，表示fmt Chunk的數據塊大小為16字節，即20-35
20-21	FormatTag	1：表示是PCM 編碼
22-23	Channels	聲道數，單聲道為1，雙聲道為2
24-27	SamplesPerSec	采樣率
28-31	BytesPerSec	碼率 ：采樣率 * 采樣位數 * 聲道個數，bytePerSecond = sampleRate * (bitsPerSample / 8) * channels
32-33	BlockAlign	每次采樣的大小：位寬*聲道數/8
34-35	BitsPerSample	位寬
36-39	SubChunkId2	“data”
40-43	SubChunkSize2	音頻數據的長度
44-…	data	音頻數據

java 生成頭文件

WavHeader.class

public static class WavHeader {/*** RIFF數據塊*/final String riffChunkId = "RIFF";int riffChunkSize;final String riffType = "WAVE";/*** FORMAT 數據塊*/final String formatChunkId = "fmt ";final int formatChunkSize = 16;final short audioFormat = 1;short channels;int sampleRate;int byteRate;short blockAlign;short sampleBits;/*** FORMAT 數據塊*/final String dataChunkId = "data";int dataChunkSize;WavHeader(int totalAudioLen, int sampleRate, short channels, short sampleBits) {this.riffChunkSize = totalAudioLen;this.channels = channels;this.sampleRate = sampleRate;this.byteRate = sampleRate * sampleBits / 8 * channels;this.blockAlign = (short) (channels * sampleBits / 8);this.sampleBits = sampleBits;this.dataChunkSize = totalAudioLen - 44;}public byte[] getHeader() {byte[] result;result = ByteUtils.merger(ByteUtils.toBytes(riffChunkId), ByteUtils.toBytes(riffChunkSize));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(riffType));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(formatChunkId));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(formatChunkSize));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(audioFormat));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(channels));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(sampleRate));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(byteRate));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(blockAlign));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(sampleBits));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(dataChunkId));result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(dataChunkSize));return result;} }

ByteUtils: https://github.com/zhaolewei/ZlwAudioRecorder/blob/master/recorderlib/src/main/java/com/zlw/main/recorderlib/utils/ByteUtils.java

PCM轉Wav

WavUtils.java

public class WavUtils {private static final String TAG = WavUtils.class.getSimpleName();/*** 生成wav格式的Header* wave是RIFF文件結構，每一部分為一個chunk，其中有RIFF WAVE chunk，* FMT Chunk，Fact chunk（可選）,Data chunk** @param totalAudioLen 不包括header的音頻數據總長度* @param sampleRate 采樣率,也就是錄制時使用的頻率* @param channels audioRecord的頻道數量* @param sampleBits 位寬*/public static byte[] generateWavFileHeader(int totalAudioLen, int sampleRate, int channels, int sampleBits) {WavHeader wavHeader = new WavHeader(totalAudioLen, sampleRate, (short) channels, (short) sampleBits);return wavHeader.getHeader();}}/*** 將header寫入到pcm文件中 不修改文件名** @param file 寫入的pcm文件* @param header wav頭數據*/public static void writeHeader(File file, byte[] header) {if (!FileUtils.isFile(file)) {return;}RandomAccessFile wavRaf = null;try {wavRaf = new RandomAccessFile(file, "rw");wavRaf.seek(0);wavRaf.write(header);wavRaf.close();} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());} finally {try {if (wavRaf != null) {wavRaf.close();}} catch (IOException e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());}}

RecordHelper.java

private void makeFile() {mergePcmFiles(recordFile, files);//這里實現上一篇未完成的工作byte[] header = WavUtils.generateWavFileHeader((int) resultFile.length(), currentConfig.getSampleRate(), currentConfig.getChannelCount(), currentConfig.getEncoding());WavUtils.writeHeader(resultFile, header);Logger.i(TAG, "錄音完成！ path: %s ； 大小：%s", recordFile.getAbsoluteFile(), recordFile.length());}

參考鏈接：

http://soundfile.sapp.org/doc/WaveFormat/

5. Mp3的錄制 - 編譯Lame源碼

編譯 so包

1.下載lame

官網（科學上網）： http://lame.sourceforge.net/download.php
lame-3.100：https://pan.baidu.com/s/1U77GAq1nn3bVXFMEhRyo8g

2.使用ndk-build編譯源碼

2.1 在任意位置創建如下的目錄結構：

文件夾名稱隨意，與.mk 文件中路徑一致即可

2.2 解壓下載好的lame源碼
解壓后將其/lame-3.100/libmp3lame/目錄中.c和.h文件和/lame-3.100//include/中的 lame.h拷貝到/jni/lame-3.100_libmp3lame中

3.100版本 有42個文件

2.3 修改部分文件

刪除fft.c文件的47行的#include "vector/lame_intrin.h"

刪除set_get.h文件的24行的#include <lame.h>

將util.h文件的570行的extern ieee754_float32_t fast_log2(ieee754_float32_t x); 替換為 extern float fast_log2(float x);

2.4 編寫Mp3Encoder.c和Mp3Encoder.h對接java代碼

2.4.1 Mp3Encoder.c

注意修改包名 #include "lame-3.100_libmp3lame/lame.h" #include "Mp3Encoder.h"static lame_global_flags *glf = NULL; //TODO這里包名要與java中對接文件的路徑一致(這里是路徑是com.zlw.main.recorderlib.recorder.mp3，java文件: Mp3Encoder.java),下同 JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_init(JNIEnv *env, jclass cls, jint inSamplerate, jint outChannel,jint outSamplerate, jint outBitrate, jint quality) {if (glf != NULL) {lame_close(glf);glf = NULL;}glf = lame_init();lame_set_in_samplerate(glf, inSamplerate);lame_set_num_channels(glf, outChannel);lame_set_out_samplerate(glf, outSamplerate);lame_set_brate(glf, outBitrate);lame_set_quality(glf, quality);lame_init_params(glf); }JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_encode(JNIEnv *env, jclass cls, jshortArray buffer_l, jshortArray buffer_r,jint samples, jbyteArray mp3buf) {jshort* j_buffer_l = (*env)->GetShortArrayElements(env, buffer_l, NULL);jshort* j_buffer_r = (*env)->GetShortArrayElements(env, buffer_r, NULL);const jsize mp3buf_size = (*env)->GetArrayLength(env, mp3buf);jbyte* j_mp3buf = (*env)->GetByteArrayElements(env, mp3buf, NULL);int result = lame_encode_buffer(glf, j_buffer_l, j_buffer_r,samples, j_mp3buf, mp3buf_size);(*env)->ReleaseShortArrayElements(env, buffer_l, j_buffer_l, 0);(*env)->ReleaseShortArrayElements(env, buffer_r, j_buffer_r, 0);(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, mp3buf, j_mp3buf, 0);return result; }JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_flush(JNIEnv *env, jclass cls, jbyteArray mp3buf) {const jsize mp3buf_size = (*env)->GetArrayLength(env, mp3buf);jbyte* j_mp3buf = (*env)->GetByteArrayElements(env, mp3buf, NULL);int result = lame_encode_flush(glf, j_mp3buf, mp3buf_size);(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, mp3buf, j_mp3buf, 0);return result; }JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_close(JNIEnv *env, jclass cls) {lame_close(glf);glf = NULL; }

2.4.2 Mp3Encoder.h

注意修改包名 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h>#ifndef _Included_Mp3Encoder #define _Included_Mp3Encoder #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /** Class: com.zlw.main.recorderlib.recorder.mp3.Mp3Encoder* Method: init*/ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_init(JNIEnv *, jclass, jint, jint, jint, jint, jint);JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_encode(JNIEnv *, jclass, jshortArray, jshortArray, jint, jbyteArray);JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_flush(JNIEnv *, jclass, jbyteArray);JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zlw_main_recorderlib_recorder_mp3_Mp3Encoder_close(JNIEnv *, jclass);#ifdef __cplusplus } #endif #endif

2.5 編寫Android.mk 和Application.mk

路徑與創建的目錄應當一致

2.5.1 Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LAME_LIBMP3_DIR := lame-3.100_libmp3lameLOCAL_MODULE := mp3lameLOCAL_SRC_FILES :=\ $(LAME_LIBMP3_DIR)/bitstream.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/fft.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/id3tag.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/mpglib_interface.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/presets.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/quantize.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/reservoir.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/tables.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/util.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/VbrTag.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/encoder.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/gain_analysis.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/lame.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/newmdct.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/psymodel.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/quantize_pvt.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/set_get.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/takehiro.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/vbrquantize.c \ $(LAME_LIBMP3_DIR)/version.c \ MP3Encoder.cinclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

2.5.2 Application.mk

若只需要編譯armeabi的so包可將其他刪除 APP_ABI := armeabi armeabi-v7a arm64-v8a x86 x86_64 mips mips64 APP_MODULES := mp3lame APP_CFLAGS += -DSTDC_HEADERS APP_PLATFORM := android-21

編譯

到達這一步，所有的文件都已經準備好了
在命令行中切換到jni目錄中，執行ndk-build開始編譯

如果不能識別ndk-build命令 需要配置下環境變量

6. Mp3的錄制 - 使用Lame實時錄制MP3格式音頻

前言

上一篇介紹了如何去編譯so文件，這一篇主要介紹下如何實時將pcm數據轉換為MP3數據。

實現過程：
AudioRecorder在開啟錄音后，通過read方法不斷獲取pcm的采樣數據，每次獲取到數據后交給lame去處理，處理完成后存入文件中。

這一篇相對之前代碼，增加了兩個類：Mp3Encoder.java 和 Mp3EncoderThread.java

• Mp3Encoder： 通過Jni調用so文件的c代碼,將pcm轉換成mp3格式數據
• Mp3EncodeThread: 將pcm轉換成mp3時需要開啟子線程進行統一管理，以及全部轉碼完成的回調

代碼實現

Mp3Encoder.java

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);} }

Mp3EncodeThread.java

每次有新的pcm數據后將數據打包成ChangeBuffer 類型，通過addChangeBuffer()存放到線程隊列當中，線程開啟后會不斷輪詢隊列內容，當有內容后開始轉碼，無內容時進入阻塞，直到數據全部處理完成后，關閉輪詢。

public class Mp3EncodeThread extends Thread {private static final String TAG = Mp3EncodeThread.class.getSimpleName();/*** mp3文件的碼率 32kbit/s = 4kb/s*/private static final int OUT_BITRATE = 32;private List<ChangeBuffer> cacheBufferList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<ChangeBuffer>());private File file;private FileOutputStream os;private byte[] mp3Buffer;private EncordFinishListener encordFinishListener;/*** 是否已停止錄音*/private volatile boolean isOver = false;/*** 是否繼續輪詢數據隊列*/private volatile boolean start = true;public Mp3EncodeThread(File file, int bufferSize) {this.file = file;mp3Buffer = new byte[(int) (7200 + (bufferSize * 2 * 1.25))];RecordConfig currentConfig = RecordService.getCurrentConfig();int sampleRate = currentConfig.getSampleRate();Mp3Encoder.init(sampleRate, currentConfig.getChannelCount(), sampleRate, OUT_BITRATE);}@Overridepublic void run() {try {this.os = new FileOutputStream(file);} catch (FileNotFoundException e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());return;}while (start) {ChangeBuffer next = next();Logger.v(TAG, "處理數據：%s", next == null ? "null" : next.getReadSize());lameData(next);}}public void addChangeBuffer(ChangeBuffer changeBuffer) {if (changeBuffer != null) {cacheBufferList.add(changeBuffer);synchronized (this) {notify();}}}public void stopSafe(EncordFinishListener encordFinishListener) {this.encordFinishListener = encordFinishListener;isOver = true;synchronized (this) {notify();}}private ChangeBuffer next() {for (; ; ) {if (cacheBufferList == null || cacheBufferList.size() == 0) {try {if (isOver) {finish();}synchronized (this) {wait();}} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());}} else {return cacheBufferList.remove(0);}}}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");}}}private void finish() {start = false;final int flushResult = Mp3Encoder.flush(mp3Buffer);if (flushResult > 0) {try {os.write(mp3Buffer, 0, flushResult);os.close();} catch (final IOException e) {Logger.e(TAG, e.getMessage());}}Logger.d(TAG, "轉換結束 :%s", file.length());if (encordFinishListener != null) {encordFinishListener.onFinish();}}public static class ChangeBuffer {private short[] rawData;private int readSize;public ChangeBuffer(short[] rawData, int readSize) {this.rawData = rawData.clone();this.readSize = readSize;}short[] getData() {return rawData;}int getReadSize() {return readSize;}}public interface EncordFinishListener {/*** 格式轉換完畢*/void onFinish();} }

使用

private class AudioRecordThread extends Thread {private AudioRecord audioRecord;private int bufferSize;AudioRecordThread() {bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(currentConfig.getSampleRate(),currentConfig.getChannelConfig(), currentConfig.getEncodingConfig()) * RECORD_AUDIO_BUFFER_TIMES;audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, currentConfig.getSampleRate(),currentConfig.getChannelConfig(), currentConfig.getEncodingConfig(), bufferSize);if (currentConfig.getFormat() == RecordConfig.RecordFormat.MP3 && mp3EncodeThread == null) {initMp3EncoderThread(bufferSize);}}@Overridepublic void run() {super.run();startMp3Recorder();}private void initMp3EncoderThread(int bufferSize) {try {mp3EncodeThread = new Mp3EncodeThread(resultFile, bufferSize);mp3EncodeThread.start();} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());}}private void startMp3Recorder() {state = RecordState.RECORDING;notifyState();try {audioRecord.startRecording();short[] byteBuffer = new short[bufferSize];while (state == RecordState.RECORDING) {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("錄音失敗");}if (state != RecordState.PAUSE) {state = RecordState.IDLE;notifyState();if (mp3EncodeThread != null) {mp3EncodeThread.stopSafe(new Mp3EncodeThread.EncordFinishListener() {@Overridepublic void onFinish() {notifyFinish();}});} else {notifyFinish();}} else {Logger.d(TAG, "暫停");}}} }

7. 音樂可視化-FFT頻譜圖

項目地址：https://github.com/zhaolewei/MusicVisualizer
視頻演示地址：https://www.bilibili.com/video/av30388154/

實現

實現流程：

• 使用MediaPlayer播放傳入的音樂，并拿到mediaPlayerId
• 使用Visualizer類拿到拿到MediaPlayer播放中的音頻數據（wave/fft）
• 將數據用自定義控件展現出來

準備工作

使用Visualizer需要錄音的動態權限， 如果播放sd卡音頻需要STORAGE權限。

private static final String[] PERMISSIONS = new String[]{Manifest.permission.RECORD_AUDIO,Manifest.permission.MODIFY_AUDIO_SETTINGS};ActivityCompat.requestPermissions(MainActivity.this, PERMISSIONS, 1); <uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" /> <uses-permission android:name="android.permission.MODIFY_AUDIO_SETTINGS" /> <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" /> <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />

開始播放

private MediaPlayer.OnPreparedListener preparedListener = new /*** 播放音頻** @param raw 資源文件id*/private void doPlay(final int raw) {try {mediaPlayer = MediaPlayer.create(MyApp.getInstance(), raw);if (mediaPlayer == null) {Logger.e(TAG, "mediaPlayer is null");return;}mediaPlayer.setOnErrorListener(errorListener);mediaPlayer.setOnPreparedListener(preparedListener);} catch (Exception e) {Logger.e(e, TAG, e.getMessage());}}/*** 獲取MediaPlayerId* 可視化類Visualizer需要此參數* @return MediaPlayerId*/public int getMediaPlayerId() {return mediaPlayer.getAudioSessionId();}

使用可視化類Visualizer獲取當前音頻數據

Visualizer 有兩個比較重要的參數

• 設置可視化數據的數據大小 范圍[Visualizer.getCaptureSizeRange()[0]~Visualizer.getCaptureSizeRange()[1]]
• 設置可視化數據的采集頻率 范圍[0~Visualizer.getMaxCaptureRate()]

OnDataCaptureListener 有2個回調，一個用于顯示FFT數據，展示不同頻率的振幅，另一個用于顯示聲音的波形圖。

private Visualizer.OnDataCaptureListener dataCaptureListener = new Visualizer.OnDataCaptureListener() {@Overridepublic void onWaveFormDataCapture(Visualizer visualizer, final byte[] waveform, int samplingRate) {audioView.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {audioView.setWaveData(waveform);}});}@Overridepublic void onFftDataCapture(Visualizer visualizer, final byte[] fft, int samplingRate) {audioView2.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {audioView2.setWaveData(fft);}});}};private void initVisualizer() {try {int mediaPlayerId = mediaPlayer.getMediaPlayerId();if (visualizer != null) {visualizer.release();}visualizer = new Visualizer(mediaPlayerId);/***可視化數據的大小： getCaptureSizeRange()[0]為最小值，getCaptureSizeRange()[1]為最大值*/int captureSize = Visualizer.getCaptureSizeRange()[1];int captureRate = Visualizer.getMaxCaptureRate() * 3 / 4;visualizer.setCaptureSize(captureSize);visualizer.setDataCaptureListener(dataCaptureListener, captureRate, true, true);visualizer.setScalingMode(Visualizer.SCALING_MODE_NORMALIZED);visualizer.setEnabled(true);} catch (Exception e) {Logger.e(TAG, "請檢查錄音權限");} }

波形數據和傅里葉數據的關系如圖：

快速傅里葉轉換(FFT)詳細分析： https://zhuanlan.zhihu.com/p/19763358

編寫自定義控件，展示數據

1.處理數據： visualizer 回調中的數據中是存在負數的，需要轉換一下，用于顯示

當byte 為 -128時Math.abs(fft[i]) 計算出來的值會越界，需要手動處理一下 byte 的范圍： -128~127 /*** 預處理數據** @return*/private static byte[] readyData(byte[] fft) {byte[] newData = new byte[LUMP_COUNT];byte abs;for (int i = 0; i < LUMP_COUNT; i++) {abs = (byte) Math.abs(fft[i]);//描述：Math.abs -128時越界newData[i] = abs < 0 ? 127 : abs;}return newData;}

2. 緊接著就是根據數據去繪制圖形

@Overrideprotected void onDraw(Canvas canvas) {super.onDraw(canvas);wavePath.reset();for (int i = 0; i < LUMP_COUNT; i++) {if (waveData == null) {canvas.drawRect((LUMP_WIDTH + LUMP_SPACE) * i,LUMP_MAX_HEIGHT - LUMP_MIN_HEIGHT,(LUMP_WIDTH + LUMP_SPACE) * i + LUMP_WIDTH,LUMP_MAX_HEIGHT,lumpPaint);continue;}switch (upShowStyle) {case STYLE_HOLLOW_LUMP:drawLump(canvas, i, false);break;case STYLE_WAVE:drawWave(canvas, i, false);break;default:break;}switch (downShowStyle) {case STYLE_HOLLOW_LUMP:drawLump(canvas, i, true);break;case STYLE_WAVE:drawWave(canvas, i, true);break;default:break;}}}/*** 繪制矩形條*/private void drawLump(Canvas canvas, int i, boolean reversal) {int minus = reversal ? -1 : 1;if (waveData[i] < 0) {Logger.w("waveData", "waveData[i] < 0 data: %s", waveData[i]);}float top = (LUMP_MAX_HEIGHT - (LUMP_MIN_HEIGHT + waveData[i] * SCALE) * minus);canvas.drawRect(LUMP_SIZE * i,top,LUMP_SIZE * i + LUMP_WIDTH,LUMP_MAX_HEIGHT,lumpPaint);}/*** 繪制曲線* 這里使用貝塞爾曲線來繪制*/private void drawWave(Canvas canvas, int i, boolean reversal) {if (pointList == null || pointList.size() < 2) {return;}float ratio = SCALE * (reversal ? -1 : 1);if (i < pointList.size() - 2) {Point point = pointList.get(i);Point nextPoint = pointList.get(i + 1);int midX = (point.x + nextPoint.x) >> 1;if (i == 0) {wavePath.moveTo(point.x, LUMP_MAX_HEIGHT - point.y * ratio);}wavePath.cubicTo(midX, LUMP_MAX_HEIGHT - point.y * ratio,midX, LUMP_MAX_HEIGHT - nextPoint.y * ratio,nextPoint.x, LUMP_MAX_HEIGHT - nextPoint.y * ratio);canvas.drawPath(wavePath, lumpPaint);}}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android音频开发的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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