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Android中實(shí)時(shí)獲取音量分貝值詳解

 更新時(shí)間:2015年04月24日 10:58:21   投稿:junjie  
這篇文章主要介紹了Android中實(shí)時(shí)獲取音量分貝值詳解,本文講解了基礎(chǔ)知識(shí)、Android API、MediaRecorder、AudioRecord等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

基礎(chǔ)知識(shí)

度量聲音強(qiáng)度,大家最熟悉的單位就是分貝(decibel,縮寫為dB)。這是一個(gè)無(wú)綱量的相對(duì)單位,計(jì)算公式如下:

分子是測(cè)量值的聲壓,分母是參考值的聲壓(20微帕,人類所能聽到的最小聲壓)。因此日常中說(shuō)道聲音強(qiáng)度是多少多少分貝時(shí),都是默認(rèn)了一個(gè)很小的參考值的。

而Android設(shè)備傳感器可以提供的物理量是場(chǎng)的幅值(amplitude),常用下列公式計(jì)算分貝值:

從SDK中讀取了某段音頻數(shù)據(jù)的振幅后,取最大振幅或平均振幅(可以用平方和平均,或絕對(duì)值的和平均),代入上述公式的A1。

現(xiàn)在問(wèn)題是,作為參考值的振幅A0取多少呢?

博主查閱很多帖子、博文,這里是最一團(tuán)漿糊的地方。有的博文取600,是基于它視噪音的振幅為600的假設(shè),此時(shí)算出來(lái)的是相對(duì)背景噪音的分貝值,要是用戶不對(duì)麥克風(fēng)發(fā)出聲音,算出的基本都是0分貝。而用戶實(shí)際使用場(chǎng)景下的背景噪音大小千差萬(wàn)別,咱要是也照葫蘆畫瓢就不對(duì)了,尤其是對(duì)于那些制作絕對(duì)分貝計(jì)的需求,應(yīng)找出20微帕聲壓值對(duì)應(yīng)的振幅(或者也可以拿一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分貝計(jì)做校準(zhǔn)參考)。

博主比較懶,把A0定為1,即Android設(shè)備麥克風(fēng)所能”聽“到的最小聲音振幅。這樣拿到測(cè)量值振幅直接代入第二個(gè)公式的A1中,即可算出分貝值了。

Android API
使用麥克風(fēng)需要在AndroidManifest.xml里申請(qǐng)相應(yīng)權(quán)限:

復(fù)制代碼 代碼如下:

<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" /> 

能夠獲得音源數(shù)據(jù)的類有兩個(gè):android.media.MediaRecorder和android.media.AudioRecord。

MediaRecorder:

這個(gè)類的對(duì)象初始化比較麻煩,因?yàn)樗潜辉O(shè)計(jì)用來(lái)錄制一段完整的音頻并寫入文件系統(tǒng)中的。但是初始化之后獲得振幅卻比較方便,我們直接用它的無(wú)參方法getMaxAmplitude即可獲得一小段時(shí)間內(nèi)音源數(shù)據(jù)中的最大振幅。不過(guò)取最大值的可能弊端是會(huì)受到極端數(shù)據(jù)的影響,使得后來(lái)計(jì)算的分貝值波動(dòng)比較大。不過(guò)這個(gè)方法是很多錄音應(yīng)用計(jì)算音量等級(jí)所采用的辦法。

該方法返回的是0到32767范圍的16位整型,原理可能是對(duì)一段值域?yàn)?32768到32767的音源數(shù)據(jù)取其中絕對(duì)值最大的值并返回。這個(gè)值與單位為帕斯卡的聲壓值是有線性函數(shù)關(guān)系的。另外需要注意的是第一次調(diào)用這個(gè)方法取得的值是0,代入公式中算出的分貝值是負(fù)無(wú)窮大,故需要在代碼中對(duì)這種情況做判斷??梢运愠?,由于getMaxAmplitude返回的數(shù)值最大是32767,因此算出的最大分貝值是90.3。也就是說(shuō),博主令參考振幅值為1,計(jì)算出的分貝值正常值域?yàn)? dB 到90.3 dB。


演示代碼如下,基于hongfa.yy的代碼改寫:

package com.example.myapp;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

import android.media.MediaRecorder;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;

/**
 * amr音頻處理
 *
 * @author hongfa.yy
 * @version 創(chuàng)建時(shí)間2012-11-21 下午4:33:28
 */
public class MediaRecorderDemo {
  private final String TAG = "MediaRecord";
  private MediaRecorder mMediaRecorder;
  public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大錄音時(shí)長(zhǎng)1000*60*10;
  private String filePath;

  public MediaRecorderDemo(){
    this.filePath = "/dev/null";
  }

  public MediaRecorderDemo(File file) {
    this.filePath = file.getAbsolutePath();
  }

  private long startTime;
  private long endTime;

  /**
   * 開始錄音 使用amr格式
   *
   *      錄音文件
   * @return
   */
  public void startRecord() {
    // 開始錄音
 /* ①Initial:實(shí)例化MediaRecorder對(duì)象 */
    if (mMediaRecorder == null)
      mMediaRecorder = new MediaRecorder();
    try {
  /* ②setAudioSource/setVedioSource */
      mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 設(shè)置麥克風(fēng)
  /* ②設(shè)置音頻文件的編碼:AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 聲音的(波形)的采樣 */
      mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
        /*
  * ②設(shè)置輸出文件的格式:THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式
  * ,H263視頻/ARM音頻編碼)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音頻且音頻編碼要求為AMR_NB)
  */
      mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);

  /* ③準(zhǔn)備 */
      mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);
      mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);
      mMediaRecorder.prepare();
  /* ④開始 */
      mMediaRecorder.start();
      // AudioRecord audioRecord.
  /* 獲取開始時(shí)間* */
      startTime = System.currentTimeMillis();
      updateMicStatus();
      Log.i("ACTION_START", "startTime" + startTime);
    } catch (IllegalStateException e) {
      Log.i(TAG,
          "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"
              + e.getMessage());
    } catch (IOException e) {
      Log.i(TAG,
          "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"
              + e.getMessage());
    }
  }

  /**
   * 停止錄音
   *
   */
  public long stopRecord() {
    if (mMediaRecorder == null)
      return 0L;
    endTime = System.currentTimeMillis();
    Log.i("ACTION_END", "endTime" + endTime);
    mMediaRecorder.stop();
    mMediaRecorder.reset();
    mMediaRecorder.release();
    mMediaRecorder = null;
    Log.i("ACTION_LENGTH", "Time" + (endTime - startTime));
    return endTime - startTime;
  }

  private final Handler mHandler = new Handler();
  private Runnable mUpdateMicStatusTimer = new Runnable() {
    public void run() {
      updateMicStatus();
    }
  };

  /**
   * 更新話筒狀態(tài)
   *
   */
  private int BASE = 1;
  private int SPACE = 100;// 間隔取樣時(shí)間

  private void updateMicStatus() {
    if (mMediaRecorder != null) {
      double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;
      double db = 0;// 分貝
      if (ratio > 1)
        db = 20 * Math.log10(ratio);
      Log.d(TAG,"分貝值:"+db);
      mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);
    }
  }
}

AudioRecord:

這個(gè)類可以獲得具體的音源數(shù)據(jù)值。將一段音源數(shù)據(jù)用read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)方法從緩沖區(qū)讀取到我們傳入的字節(jié)數(shù)組audioData后,便可以對(duì)其進(jìn)行操作,如求平方和或絕對(duì)值的平均值。這樣可以避免個(gè)別極端值的影響,使計(jì)算的結(jié)果更加穩(wěn)定。求得平均值之后,如果是平方和則代入常數(shù)系數(shù)為10的公式中,如果是絕對(duì)值的則代入常數(shù)系數(shù)為20的公式中,算出分貝值。

演示代碼如下:

package com.example.myapp;

import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
import android.media.MediaRecorder;
import android.util.Log;

/**
 * Created by greatpresident on 2014/8/5.
 */
public class AudioRecordDemo {

  private static final String TAG = "AudioRecord";
  static final int SAMPLE_RATE_IN_HZ = 8000;
  static final int BUFFER_SIZE = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLE_RATE_IN_HZ,
          AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
  AudioRecord mAudioRecord;
  boolean isGetVoiceRun;
  Object mLock;

  public AudioRecordDemo() {
    mLock = new Object();
  }

  public void getNoiseLevel() {
    if (isGetVoiceRun) {
      Log.e(TAG, "還在錄著呢");
      return;
    }
    mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,
        SAMPLE_RATE_IN_HZ, AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT,
        AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, BUFFER_SIZE);
    if (mAudioRecord == null) {
      Log.e("sound", "mAudioRecord初始化失敗");
    }
    isGetVoiceRun = true;

    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        mAudioRecord.startRecording();
        short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];
        while (isGetVoiceRun) {
          //r是實(shí)際讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,一般而言r會(huì)小于buffersize
          int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
          long v = 0;
          // 將 buffer 內(nèi)容取出,進(jìn)行平方和運(yùn)算
          for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
            v += buffer[i] * buffer[i];
          }
          // 平方和除以數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度,得到音量大小。
          double mean = v / (double) r;
          double volume = 10 * Math.log10(mean);
          Log.d(TAG, "分貝值:" + volume);
          // 大概一秒十次
          synchronized (mLock) {
            try {
              mLock.wait(100);
            } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
            }
          }
        }
        mAudioRecord.stop();
        mAudioRecord.release();
        mAudioRecord = null;
      }
    }).start();
  }
}

實(shí)測(cè)結(jié)果(設(shè)備小米2S),MediaRecorderDemo波動(dòng)很大,只要對(duì)麥克風(fēng)一吹氣,分貝值就能上90:

而AudioRecordDemo就很穩(wěn)定了,很用力吹氣也很難到88以上:

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