基础知识
度量声音强度,大家最熟悉的单位就是分贝(decibel,缩写为dB)。这是一个无纲量的相对单位,计算公式如下:
分子是测量值的声压,分母是参考值的声压(20微帕,人类所能听到的最小声压)。因此日常中说道声音强度是多少多少分贝时,都是默认了一个很小的参考值的。
而Android设备传感器可以提供的物理量是场的幅值(amplitude),常用下列公式计算分贝值:
从SDK中读取了某段音频数据的振幅后,取最大振幅或平均振幅(可以用平方和平均,或绝对值的和平均),代入上述公式的A1。
现在问题是,作为参考值的振幅A0取多少呢?
博主查阅很多帖子、博文,这里是最一团浆糊的地方。有的博文取600,是基于它视噪音的振幅为600的假设,此时算出来的是相对背景噪音的分贝值,要是用户不对麦克风发出声音,算出的基本都是0分贝。而用户实际使用场景下的背景噪音大小千差万别,咱要是也照葫芦画瓢就不对了,尤其是对于那些制作绝对分贝计的需求,应找出20微帕声压值对应的振幅(或者也可以拿一个标准分贝计做校准参考)。
博主比较懒,把A0定为1,即Android设备麦克风所能”听“到的最小声音振幅。这样拿到测量值振幅直接代入第二个公式的A1中,即可算出分贝值了。
Android API
使用麦克风需要在AndroidManifest.xml里申请相应权限:
<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
能够获得音源数据的类有两个:android.media.MediaRecorder和android.media.AudioRecord。
MediaRecorder:
这个类的对象初始化比较麻烦,因为它是被设计用来录制一段完整的音频并写入文件系统中的。但是初始化之后获得振幅却比较方便,我们直接用它的无参方法getMaxAmplitude即可获得一小段时间内音源数据中的最大振幅。不过取最大值的可能弊端是会受到极端数据的影响,使得后来计算的分贝值波动比较大。不过这个方法是很多录音应用计算音量等级所采用的办法。
该方法返回的是0到32767范围的16位整型,原理可能是对一段值域为-32768到32767的音源数据取其中绝对值最大的值并返回。这个值与单位为帕斯卡的声压值是有线性函数关系的。另外需要注意的是第一次调用这个方法取得的值是0,代入公式中算出的分贝值是负无穷大,故需要在代码中对这种情况做判断。可以算出,由于getMaxAmplitude返回的数值最大是32767,因此算出的最大分贝值是90.3。也就是说,博主令参考振幅值为1,计算出的分贝值正常值域为0 dB 到90.3 dB。
演示代码如下,基于hongfa.yy的代码改写:
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package com.example.myapp;import java.io.File;
import java.io.IOException;import android.media.MediaRecorder;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;10. /**
- amr音频处理
- */
- public class MediaRecorderDemo {
17. private final String TAG = "MediaRecord";
18. private MediaRecorder mMediaRecorder;
19. public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大录音时长10006010;
20. private String filePath;
21.
22. public MediaRecorderDemo(){
23. this.filePath = "/dev/null";
24. }
25.
26. public MediaRecorderDemo(File file) {
27. this.filePath = file.getAbsolutePath();
28. }
29.
30. private long startTime;
31. private long endTime;
32.
33. /
34. * 开始录音 使用amr格式
35. *
36. * 录音文件
37. * @return
38. /
39. public void startRecord() {
40. // 开始录音
41. / ①Initial:实例化MediaRecorder对象 /
42. if (mMediaRecorder == null)
43. mMediaRecorder = new MediaRecorder();
44. try {
45. / ②setAudioSource/setVedioSource /
46. mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风
47. / ②设置音频文件的编码:AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的(波形)的采样 /
48. mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
49. /
50. * ②设置输出文件的格式:THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式
51. * ,H263视频/ARM音频编码)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音频且音频编码要求为AMR_NB)
52. /
53. mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);
54.
55. / ③准备 /
56. mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);
57. mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);
58. mMediaRecorder.prepare();
59. / ④开始 /
60. mMediaRecorder.start();
61. // AudioRecord audioRecord.
62. / 获取开始时间* */
63. startTime = System.currentTimeMillis();
64. updateMicStatus();
65. Log.i("ACTION_START", "startTime" + startTime);
66. } catch (IllegalStateException e) {
67. Log.i(TAG,
68. "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"
69. + e.getMessage());
70. } catch (IOException e) {
71. Log.i(TAG,
72. "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"
73. + e.getMessage());
74. }
75. }
76.
77. /
78. * 停止录音
79. *
80. /
81. public long stopRecord() {
82. if (mMediaRecorder == null)
83. return 0L;
84. endTime = System.currentTimeMillis();
85. Log.i("ACTION_END", "endTime" + endTime);
86. mMediaRecorder.stop();
87. mMediaRecorder.reset();
88. mMediaRecorder.release();
89. mMediaRecorder = null;
90. Log.i("ACTION_LENGTH", "Time" + (endTime - startTime));
91. return endTime - startTime;
92. }
93.
94. private final Handler mHandler = new Handler();
95. private Runnable mUpdateMicStatusTimer = new Runnable() {
96. public void run() {
97. updateMicStatus();
98. }
99. };
100.
101. /**
102. * 更新话筒状态
103. *
104. /
105. private int BASE = 1;
106. private int SPACE = 100;// 间隔取样时间
107.
108. private void updateMicStatus() {
109. if (mMediaRecorder != null) {
110. double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;
111. double db = 0;// 分贝
112. if (ratio > 1)
113. db = 20 * Math.log10(ratio);
114. Log.d(TAG,"分贝值:"+db);
115. mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);
116. }
117. }
118. }
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AudioRecord:
这个类可以获得具体的音源数据值。将一段音源数据用read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)方法从缓冲区读取到我们传入的字节数组audioData后,便可以对其进行操作,如求平方和或绝对值的平均值。这样可以避免个别极端值的影响,使计算的结果更加稳定。求得平均值之后,如果是平方和则代入常数系数为10的公式中,如果是绝对值的则代入常数系数为20的公式中,算出分贝值。
演示代码如下:
![复制代码](http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif)
package com.example.myapp;import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
import android.media.MediaRecorder;
import android.util.Log;/**
*
10. */
11. public class AudioRecordDemo {12.
13. private static final String TAG = "AudioRecord";
14. static final int SAMPLE_RATE_IN_HZ = 8000;
15. static final int BUFFER_SIZE = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLE_RATE_IN_HZ,
16. AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
17. AudioRecord mAudioRecord;
18. boolean isGetVoiceRun;
19. Object mLock;
20.
21. public AudioRecordDemo() {
22. mLock = new Object();
23. }
24.
25. public void getNoiseLevel() {
26. if (isGetVoiceRun) {
27. Log.e(TAG, "还在录着呢");
28. return;
29. }
30. mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,
31. SAMPLE_RATE_IN_HZ, AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT,
32. AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, BUFFER_SIZE);
33. if (mAudioRecord == null) {
34. Log.e("sound", "mAudioRecord初始化失败");
35. }
36. isGetVoiceRun = true;
37.
38. new Thread(new Runnable() {
39. @Override
40. public void run() {
41. mAudioRecord.startRecording();
42. short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];
43. while (isGetVoiceRun) {
44. //r是实际读取的数据长度,一般而言r会小于buffersize
45. int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
46. long v = 0;
47. // 将 buffer 内容取出,进行平方和运算
48. for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
49. v += buffer[i] * buffer[i];
50. }
51. // 平方和除以数据总长度,得到音量大小。
52. double mean = v / (double) r;
53. double volume = 10 * Math.log10(mean);
54. Log.d(TAG, "分贝值:" + volume);
55. // 大概一秒十次
56. synchronized (mLock) {
57. try {
58. mLock.wait(100);
59. } catch (InterruptedException e) {
60. e.printStackTrace();
61. }
62. }
63. }
64. mAudioRecord.stop();
65. mAudioRecord.release();
66. mAudioRecord = null;
67. }
68. }).start();
69. }
70. }
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实测结果(设备小米2S),MediaRecorderDemo波动很大,只要对麦克风一吹气,分贝值就能上90:
而AudioRecordDemo就很稳定了,很用力吹气也很难到88以上:
参考链接:
Android实时获取音量(单位:分贝)