这一节主要介绍如何采集一帧音频数据，如果你对音频的基础概念比较陌生，建议看我的上一篇Android 音频开发（一） 基础入门篇。因为音频开发过程中，经常要涉及到这些基础知识，掌握了这些重要的基础知识后，开发过程中的很多参数和流程就会更加容易理解。

1:Android SDK 常用的2种音频采集API

Android SDK 提供了两套音频采集的API，分别如下：

  1. MediaRecorder

    MediaRecorder是更加上层一点的API,它可以直接把手机麦克风录入的音频数据进行编码压缩（如AMR、MP3等）并存成文件

  2. AudioRecord

    AudioRecord更接近底层，能够更加自由灵活地控制，可以得到原始的一帧帧PCM音频数据。

2:MediaRecorder和AudioRecord区别和使用场景

如果想简单地做一个录音机，录制成音频文件，则推荐使用 MediaRecorder;而如果需要对音频做进一步的算法处理、或者采用第三方的编码库进行压缩、以及网络传输等应用，则建议使用 AudioRecord，其实 MediaRecorder 底层也是调用了 AudioRecord 与 Android Framework 层的 AudioFlinger 进行交互的。

音频的开发，更广泛地应用不仅仅局限于本地录音，因此，我们需要重点掌握如何利用更加底层的 AudioRecord API 来采集音频数据（注意，使用它采集到的音频数据是原始的PCM格式，想压缩为mp3,aac等格式的话，还需要专门调用编码器进行编码）。下面就着重介绍AudioRecord的使用。

3:AudioRecord 的工作流程

先看看AudioRecord 的构造函数，以及对应参数，官方代码如下：

    public AudioRecord(int audioSource, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,int bufferSizeInBytes)throws IllegalArgumentException {this((new AudioAttributes.Builder()).setInternalCapturePreset(audioSource).build(),(new AudioFormat.Builder()).setChannelMask(getChannelMaskFromLegacyConfig(channelConfig,true/*allow legacy configurations*/)).setEncoding(audioFormat).setSampleRate(sampleRateInHz).build(),bufferSizeInBytes,AudioManager.AUDIO_SESSION_ID_GENERATE);}

看构造方法你会发现有五个重要参数，它主要是靠构造函数来配置采集参数的，下面我们来一一解释这些参数的含义:

  1. audioSource

    audioSource是音频采集的输入源，可选的值以常量的形式定义在 MediaRecorder.AudioSource 类中，常用的值包括：DEFAULT（默认），VOICE_RECOGNITION（用于语音识别，等同于DEFAULT），MIC（由手机麦克风输入），VOICE_COMMUNICATION（用于VoIP应用）等等。

  2. sampleRateInHz

    sampleRateInHz表示采样率，注意，目前44100Hz是唯一可以保证兼容所有Android手机的采样率。

  3. channelConfig

    通道数的配置，可选的值以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 CHANNEL_IN_MONO（单通道），CHANNEL_IN_STEREO（双通道）

  4. audioFormat

    这个参数是用来配置“数据位宽”的，可选的值也是以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，前者是可以保证兼容所有Android手机的。

  5. bufferSizeInBytes

    这个是最难理解又最重要的一个参数，它配置的是 AudioRecord 内部的音频缓冲区的大小，该缓冲区的值不能低于一帧“音频帧”（Frame）的大小，而前一篇文章介绍过，一帧音频帧的大小计算如下：

    int bufferSizeInBytesSize= 采样率 x 位宽 x 采样时间 x 通道数

    采样时间一般取 2.5ms~120ms 之间，由厂商或者具体的应用决定，我们其实可以推断，每一帧的采样时间取得越短，产生的延时就应该会越小，当然，碎片化的数据也就会越多。

    由于Android的定制化比较严重，不建议采用以上的计算公式计算，幸好AudioRecord 类提供了一个帮助你确定这个 bufferSizeInBytes 的函数，源码如下：

/*** Returns the minimum buffer size required for the successful creation of an AudioRecord* object, in byte units.* Note that this size doesn't guarantee a smooth recording under load, and higher values* should be chosen according to the expected frequency at which the AudioRecord instance* will be polled for new data.* See {@link #AudioRecord(int, int, int, int, int)} for more information on valid* configuration values.* @param sampleRateInHz the sample rate expressed in Hertz.*   {@link AudioFormat#SAMPLE_RATE_UNSPECIFIED} is not permitted.* @param channelConfig describes the configuration of the audio channels.*   See {@link AudioFormat#CHANNEL_IN_MONO} and*   {@link AudioFormat#CHANNEL_IN_STEREO}* @param audioFormat the format in which the audio data is represented.*   See {@link AudioFormat#ENCODING_PCM_16BIT}.* @return {@link #ERROR_BAD_VALUE} if the recording parameters are not supported by the*  hardware, or an invalid parameter was passed,*  or {@link #ERROR} if the implementation was unable to query the hardware for its*  input properties,*   or the minimum buffer size expressed in bytes.* @see #AudioRecord(int, int, int, int, int)*/static public int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) {int channelCount = 0;switch (channelConfig) {case AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT: // AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_DEFAULTcase AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO:case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO:channelCount = 1;break;case AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO:case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO:case (AudioFormat.CHANNEL_IN_FRONT | AudioFormat.CHANNEL_IN_BACK):channelCount = 2;break;case AudioFormat.CHANNEL_INVALID:default:loge("getMinBufferSize(): Invalid channel configuration.");return ERROR_BAD_VALUE;}int size = native_get_min_buff_size(sampleRateInHz, channelCount, audioFormat);if (size == 0) {return ERROR_BAD_VALUE;}else if (size == -1) {return ERROR;}else {return size;}}

4:AudioRecord 的工作流程

  1. 配置参数，初始化内部的音频缓冲区

    配置初始化参数，初始化参数大概有五个，具体的参数和说明见下面代码：

    /*** 伴生对象:用来定义初始化的一些配置参数*/companion object {private const val TAG = "AudioCapturer"//设置audioSource音频采集的输入源(可选的值以常量的形式定义在 MediaRecorder.AudioSource 类中，常用的值包括：DEFAULT（默认），VOICE_RECOGNITION（用于语音识别，等同于DEFAULT），MIC（由手机麦克风输入），VOICE_COMMUNICATION（用于VoIP应用）)private const val DEFAULT_SOURCE = MediaRecorder.AudioSource.MIC//设置sampleRateInHz采样率（注意，目前44100Hz是唯一可以保证兼容所有Android手机的采样率。）private const val DEFAULT_SAMPLE_RATE = 44100//设置channelConfig通道数,可选的值以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 CHANNEL_IN_MONO（单通道），CHANNEL_IN_STEREO（双通道）private const val DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO//设置audioFormat数据位宽,可选的值也是以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，前者是可以保证兼容所有Android手机的。private const val DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT//注意还有第五个最重要参数bufferSizeInBytes,它配置的是 AudioRecord 内部的音频缓冲区的大小，该缓冲区的值不能低于一帧“音频帧”（Frame）的大小，一帧音频帧的大小计算如下//int size = 采样率 x 位宽 x 采样时间 x 通道数(由于厂商的定制化,强烈建议通过AudioRecord类的getMinBufferSize方法确定bufferSizeInBytes的大小,getMinBufferSize方法:int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat);)}
  1. 开始采集
    当配置好了初始化参数后，就可以通过构造函数创建好AudioRecord，创建好AudioRecord象之后，就可以开始进行音频数据的采集，通过AudioRecord.startRecording()函数控制采集。
 /*** 开始采集*/@JvmOverloadsfun startCapture(audioSource: Int = DEFAULT_SOURCE, sampleRateInHz: Int = DEFAULT_SAMPLE_RATE, channelConfig: Int = DEFAULT_CHANNEL_CONFIG, audioFormat: Int = DEFAULT_AUDIO_FORMAT): Boolean {if (isCaptureStarted) {Log.e(TAG, "Capture already started !")return false}mMinBufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat)if (mMinBufferSize == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {Log.e(TAG, "Invalid parameter !")return false}Log.d(TAG, "getMinBufferSize = $mMinBufferSize bytes !")mAudioRecord = AudioRecord(audioSource, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, mMinBufferSize)if (mAudioRecord!!.state == AudioRecord.STATE_UNINITIALIZED) {Log.e(TAG, "AudioRecord initialize fail !")return false}mAudioRecord!!.startRecording()mIsLoopExit = falsemCaptureThread = Thread(AudioCaptureRunnable())mCaptureThread!!.start()isCaptureStarted = trueLog.d(TAG, "Start audio capture success !")return true}

  1. 开启线程，实时读取音频缓冲区

    在读取缓冲区的时候我们会遇到过这样的问题，就是一直报**“overrun”**的错误，这是为什么了，原来是因为没有及时从AudioRecord 的缓冲区将音频数据“读”出来。所以我们要注意，在开启开启采集数据的时候，我们需要开线程实时的读取AudioRecord 的缓冲区的数据，读的过程一定要及时，否则就会出现“overrun”的错误，该错误在音频开发中比较常见，意味着应用层没有及时地“取走”音频数据，导致内部的音频缓冲区溢出。

 /*** 定义采集线程*/private inner class AudioCaptureRunnable : Runnable {override fun run() {while (!mIsLoopExit) {val buffer = ByteArray(mMinBufferSize)val ret = mAudioRecord!!.read(buffer, 0, mMinBufferSize)if (ret == AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION) {Log.e(TAG, "Error ERROR_INVALID_OPERATION")} else if (ret == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {Log.e(TAG, "Error ERROR_BAD_VALUE")} else {if (mAudioFrameCapturedListener != null) {mAudioFrameCapturedListener!!.onAudioFrameCaptured(buffer)}Log.d(TAG, "OK, Captured $ret bytes !")}}}}
  1. 停止采集，释放资源
    因为读取是用到了io流的技术，老生常谈的问题就是在停止采集的时候要关闭流，及时的释放资源。
  /*** 停止采集，释放资源*/fun stopCapture() {if (!isCaptureStarted) {return}mIsLoopExit = truetry {mCaptureThread!!.interrupt()mCaptureThread!!.join(1000)} catch (e: InterruptedException) {e.printStackTrace()}if (mAudioRecord!!.recordingState == AudioRecord.RECORDSTATE_RECORDING) {mAudioRecord!!.stop()}mAudioRecord!!.release()isCaptureStarted = falsemAudioFrameCapturedListener = nullLog.d(TAG, "Stop audio capture success !")}

下面列出简单的完整封装列子如下：

5:完整实例代码

package com.bnd.myaudioandvideo.utilsimport android.media.AudioFormat
import android.media.AudioRecord
import android.media.MediaRecorder
import android.util.Log/**** AudioRecord简单封装*/
class AudioCapturer {private var mAudioRecord: AudioRecord? = nullprivate var mMinBufferSize = 0private var mCaptureThread: Thread? = nullvar isCaptureStarted = falseprivate set@Volatileprivate var mIsLoopExit = falseprivate var mAudioFrameCapturedListener: OnAudioFrameCapturedListener? = nullinterface OnAudioFrameCapturedListener {fun onAudioFrameCaptured(audioData: ByteArray?)}fun setOnAudioFrameCapturedListener(listener: OnAudioFrameCapturedListener?) {mAudioFrameCapturedListener = listener}/*** 开始采集*/@JvmOverloadsfun startCapture(audioSource: Int = DEFAULT_SOURCE, sampleRateInHz: Int = DEFAULT_SAMPLE_RATE, channelConfig: Int = DEFAULT_CHANNEL_CONFIG, audioFormat: Int = DEFAULT_AUDIO_FORMAT): Boolean {if (isCaptureStarted) {Log.e(TAG, "Capture already started !")return false}mMinBufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat)if (mMinBufferSize == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {Log.e(TAG, "Invalid parameter !")return false}Log.d(TAG, "getMinBufferSize = $mMinBufferSize bytes !")mAudioRecord = AudioRecord(audioSource, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, mMinBufferSize)if (mAudioRecord!!.state == AudioRecord.STATE_UNINITIALIZED) {Log.e(TAG, "AudioRecord initialize fail !")return false}mAudioRecord!!.startRecording()mIsLoopExit = falsemCaptureThread = Thread(AudioCaptureRunnable())mCaptureThread!!.start()isCaptureStarted = trueLog.d(TAG, "Start audio capture success !")return true}/*** 停止采集，释放资源*/fun stopCapture() {if (!isCaptureStarted) {return}mIsLoopExit = truetry {mCaptureThread!!.interrupt()mCaptureThread!!.join(1000)} catch (e: InterruptedException) {e.printStackTrace()}if (mAudioRecord!!.recordingState == AudioRecord.RECORDSTATE_RECORDING) {mAudioRecord!!.stop()}mAudioRecord!!.release()isCaptureStarted = falsemAudioFrameCapturedListener = nullLog.d(TAG, "Stop audio capture success !")}/*** 定义采集线程*/private inner class AudioCaptureRunnable : Runnable {override fun run() {while (!mIsLoopExit) {val buffer = ByteArray(mMinBufferSize)val ret = mAudioRecord!!.read(buffer, 0, mMinBufferSize)if (ret == AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION) {Log.e(TAG, "Error ERROR_INVALID_OPERATION")} else if (ret == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {Log.e(TAG, "Error ERROR_BAD_VALUE")} else {if (mAudioFrameCapturedListener != null) {mAudioFrameCapturedListener!!.onAudioFrameCaptured(buffer)}Log.d(TAG, "OK, Captured $ret bytes !")}}}}/*** 伴生对象:用来定义初始化的一些配置参数*/companion object {private const val TAG = "AudioCapturer"//设置audioSource音频采集的输入源(可选的值以常量的形式定义在 MediaRecorder.AudioSource 类中，常用的值包括：DEFAULT（默认），VOICE_RECOGNITION（用于语音识别，等同于DEFAULT），MIC（由手机麦克风输入），VOICE_COMMUNICATION（用于VoIP应用）)private const val DEFAULT_SOURCE = MediaRecorder.AudioSource.MIC//设置sampleRateInHz采样率（注意，目前44100Hz是唯一可以保证兼容所有Android手机的采样率。）private const val DEFAULT_SAMPLE_RATE = 44100//设置channelConfig通道数,可选的值以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 CHANNEL_IN_MONO（单通道），CHANNEL_IN_STEREO（双通道）private const val DEFAULT_CHANNEL_CONFIG = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO//设置audioFormat数据位宽,可选的值也是以常量的形式定义在 AudioFormat 类中，常用的是 ENCODING_PCM_16BIT（16bit），ENCODING_PCM_8BIT（8bit），注意，前者是可以保证兼容所有Android手机的。private const val DEFAULT_AUDIO_FORMAT = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT//注意还有第五个最重要参数bufferSizeInBytes,它配置的是 AudioRecord 内部的音频缓冲区的大小，该缓冲区的值不能低于一帧“音频帧”（Frame）的大小，一帧音频帧的大小计算如下//int size = 采样率 x 位宽 x 采样时间 x 通道数(由于厂商的定制化,强烈建议通过AudioRecord类的getMinBufferSize方法确定bufferSizeInBytes的大小,getMinBufferSize方法:int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat);)}
}

使用前要注意，添加如下权限：

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

6:总结

音频开发的知识点还是很多的，学习音频开发需要大家有足够的耐心，一步一个脚印的积累，只有这样才能把音频开发学好。如果你对基础知识比较模糊，建议先看我的上一篇博客《Android 音频开发（一） 基础入门篇》。下面推荐几个比较好的博主，希望对大家有所帮助。

  1. csdn博主：《雷神雷霄骅》
  2. 51CTO博客：《Jhuster的专栏》

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