Android音视频全面介绍与代码实践之音效(四)

Android在应用层提供丰富的多媒体接口，本文主要介绍音效处理：均衡器风格、预设混响、重低音调节、音量增强、可视化动态频谱，这些音效都使用audioSessionId进行绑定。让用户可选择/设置自己喜欢的风格，身临其境地感受不同歌曲的跳动旋律。方便开发者进行二次开发，打造出酷炫的音乐播放器。

第一篇文章探讨：MediaPlayer、MediaCodec、AudioTrack、MediaMuxer、MediaExtractor。

第二篇文章探讨：MediaRecorder、AudioRecord、MediaMetadataRetriever、MediaProjection、AudioManager。

第三篇文章探讨：CameraX，即对Camera的封装，提供预览、拍照、录像功能。

我们先看下均衡器的各种风格以及其它音效，如下图所示：

一、均衡器风格

均衡器Equalizer，Android源码地址：Equalizer。根据官方介绍，均衡器用于调节音乐源或输出混音的频率增益，频率范围从低到高包括：超低频、低频、中频、高频、超高频。我们可以通过mEqualizer?.bandLevelRange[0]获取频率带宽最小值，通过mEqualizer?.bandLevelRange[1]获取频率带宽最大值，然后获取band个数mEqualizer?.numberOfBands，最终根据最小值、最大值和band个数计算出所有频率带宽。具体实现如下：

        val equalizerList = ArrayList<Pair<*, *>>()mEqualizer = Equalizer(0, mPlayer!!.audioSessionId)mEqualizer!!.enabled = enableEqualizerminEQLevel = mEqualizer!!.bandLevelRange[0]val maxEQLevel = mEqualizer!!.bandLevelRange[1]bands = mEqualizer!!.numberOfBandsfor (i in 0 until bands) {val centerFreq = (mEqualizer!!.getCenterFreq(i.toShort()) / 1000).toString() + " Hz"val pair = Pair.create(centerFreq, mEqualizer!!.getBandLevel(i.toShort()) - minEQLevel)equalizerList.add(pair)}

关于均衡器风格，我们可以使用mEqualizer?.getPresetName(i)来遍历获取，包括古典、舞蹈、民俗、重金属、嘻哈、爵士、流行、摇滚等，如下列表所示：

    NormalClassicalDanceFlatFolkHeavy MetalHip HopJazzPopRock

二、预设混响

预设混响PresetReverb，源码地址:PresetReverb。根据官方介绍，一个房间内产生的声音可以往多个方向传播，当声波经历越来越多的反射到达后，聆听者听到的是随时间衰减的连续混响。它可以在音乐应用程序用来模拟各种环境中播放音乐，或者在游戏中让听众沉浸在游戏环境里。

混响模型有Schroeder模型和Moorer模型。其中Schroeder模型由4个梳状滤波器和2个全通滤波器组成，梳状滤波器提供较长延时，全通滤波器提供较短延时。而Moorer模型在Schroeder基础上提出改进：引入低通滤波器，用于高频衰减；增加前级反馈，用于早反射。

混响参数包括：房间大小、高频衰减系数、延时大小、干湿比、立体声宽度等。

预设混响包括小房间、中等房间、大房间、中等大厅、宽敞大厅等，如下列表所示：

    SmallRoomMediumRoomLargeRoomMediaHallLargeHallPlate

三、重低音调节

重低音BassBoost，源码地址:BassBoost。重低音又称为低音增强，重低音是一种放大或增强低频声音的音频效果，它类似于简单的均衡器，只是限于低频范围内的频带放大。调用mBass?.setStrength(progress.toShort())来调节放大等级。

四、音量增强

音量增强LoudnessEnhancer，一种用于增强声音响度的音乐效果，通过设置目标增益值来决定声音信号放大系数。把LoudnessEnhancer关联到特定的AudioTrack或者MediaPlayer，然后指定从AudioTrack或MediaPlayer获取的audio session id。声音信号的目标增益值默认单位是mB，其中100mB=1dB，当增益值为0mB时，默认不进行信号放大。Android官方提供的源码地址:LoudnessEnhancer。

五、可视化频谱

可视化频谱Visualizer，用于播放音乐时产生可视化数据，让用户享受跳动的旋律。由PCM数据从时域到频域变换，即FFT变换得到频谱。源码地址：Visualizer。

1、申请权限

为了保护用户声音数据的隐私安全，需要申请录音操作权限：

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

另外，在输出混音(audio session id为0)时，需要申请修改录音的权限：

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

如果没有录音权限，直接初始化会报错，因为底层初始化时会检测录音权限，抛出RuntimeException。底层源码如下：

    public Visualizer(int audioSession)throws UnsupportedOperationException, RuntimeException {int[] id = new int[1];synchronized (mStateLock) {mState = STATE_UNINITIALIZED;// native initializationint result = native_setup(new WeakReference<Visualizer>(this), audioSession, id,ActivityThread.currentOpPackageName());if (result != SUCCESS && result != ALREADY_EXISTS) {Log.e(TAG, "Error code "+result+" when initializing Visualizer.");switch (result) {case ERROR_INVALID_OPERATION:throw (new UnsupportedOperationException("Effect library not loaded"));default:throw (new RuntimeException("Cannot initialize Visualizer engine, error: "+result));}}mId = id[0];if (native_getEnabled()) {mState = STATE_ENABLED;} else {mState = STATE_INITIALIZED;}}}

2、初始化

在初始化时，需要设置captureSize每次采样的数据量，通过Visualizer.getCaptureSizeRange()[1]来获取。另外，获取采样率Visualizer.getMaxCaptureRate() / 2，注册数据监听接口回调，然后调用visualizer.setEnabled(true)来开启音频数据的采集处理。具体接口如下：

open fun setDataCaptureListener(listener: Visualizer.OnDataCaptureListener!, rate: Int, waveform: Boolean, fft: Boolean
): Int

3、数据的获取与显示

音频内容的展示有两种捕获类型：

方波数据：连续8位(无符号)单声道采样，调用getWaveform(byte[] waveform)方法。

频率数据：8位幅度的FFT傅立叶变换，调用getFFT(byte[] fft)方法。

4、释放资源

在音乐播放结束时，需要调用释放可视化频谱的相关资源。先关闭可视化频谱器，注销监听接口，最后调用release来释放资源。需要注意的是，我们在release之前，先注销监听接口，不然有些机型(比如vivo的一些特定机型)会报错。

    int captureRate = Visualizer.getMaxCaptureRate() / 2;visualizer.setEnabled(false);visualizer.setDataCaptureListener(null, captureRate, false, false);visualizer.release();

至此，关于音效处理的均衡器、混响、重低音、音量增强、可视化频谱介绍完毕。

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一、均衡器风格

二、预设混响

三、重低音调节

四、音量增强

五、可视化频谱

1、申请权限

2、初始化

3、数据的获取与显示

4、释放资源

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