Android中實時獲取音量分貝值詳解
基礎(chǔ)知識
度量聲音強度,大家最熟悉的單位就是分貝(decibel,縮寫為dB)。這是一個無綱量的相對單位,計算公式如下:
分子是測量值的聲壓,分母是參考值的聲壓(20微帕,人類所能聽到的最小聲壓)。因此日常中說道聲音強度是多少多少分貝時,都是默認(rèn)了一個很小的參考值的。
而Android設(shè)備傳感器可以提供的物理量是場的幅值(amplitude),常用下列公式計算分貝值:
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,或絕對值的和平均),代入上述公式的A1。
現(xiàn)在問題是,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),此時算出來的是相對背景噪音的分貝值,要是用戶不對麥克風(fēng)發(fā)出聲音,算出的基本都是0分貝。而用戶實際使用場景下的背景噪音大小千差萬別,咱要是也照葫蘆畫瓢就不對了,尤其是對于那些制作絕對分貝計的需求,應(yīng)找出20微帕聲壓值對應(yīng)的振幅(或者也可以拿一個標(biāo)準(zhǔn)分貝計做校準(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。這樣拿到測量值振幅直接代入第二個公式的A1中,即可算出分貝值了。
Android API
使用麥克風(fēng)需要在AndroidManifest.xml里申請相應(yīng)權(quán)限:
<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
能夠獲得音源數(shù)據(jù)的類有兩個:android.media.MediaRecorder和android.media.AudioRecord。
MediaRecorder:
這個類的對象初始化比較麻煩,因為它是被設(shè)計用來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,我們直接用它的無參方法getMaxAmplitude即可獲得一小段時間內(nèi)音源數(shù)據(jù)中的最大振幅。不過取最大值的可能弊端是會受到極端數(shù)據(jù)的影響,使得后來計算的分貝值波動比較大。不過這個方法是很多錄音應(yīng)用計算音量等級所采用的辦法。
該方法返回的是0到32767范圍的16位整型,原理可能是對一段值域為-32768到32767的音源數(shù)據(jù)取其中絕對值最大的值并返回。這個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)用這個方法取得的值是0,代入公式中算出的分貝值是負(fù)無窮大,故需要在代碼中對這種情況做判斷??梢运愠觯捎趃etMaxAmplitude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,博主令參考振幅值為1,計算出的分貝值正常值域為0 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;// 最大錄音時長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:實例化MediaRecorder對象 */ 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,便可以對其進(jìn)行操作,如求平方和或絕對值的平均值。這樣可以避免個別極端值的影響,使計算的結(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是實際讀取的數(shù)據(jù)長度,一般而言r會小于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(); } }
實測結(jié)果(設(shè)備小米2S),MediaRecorderDemo波動很大,只要對麥克風(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:
相關(guān)文章
Android亮度調(diào)節(jié)的幾種實現(xiàn)方法
本篇文章詳細(xì)介紹了Android亮度調(diào)節(jié)的幾種實現(xiàn)方法,具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下。2016-11-11Android使用GestureOverlayView控件實現(xiàn)手勢識別
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Android使用GestureOverlayView控件實現(xiàn)手勢識別,具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2018-04-04Android App中實現(xiàn)相冊瀑布流展示的實例分享
這篇文章主要介紹了Android App中實現(xiàn)相冊瀑布流展示的實例分享,例子中利用到了緩存LruCache類的相關(guān)算法來解決大量加載問題,需要的朋友可以參考下2016-04-04Android利用ViewPager實現(xiàn)可滑動放大縮小畫廊效果
這篇文章主要介紹了Android利用ViewPager實現(xiàn)可滑動放大縮小畫廊效果,文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2016-08-08Android開發(fā)No Focused Window ANR產(chǎn)生原理解析
這篇文章主要為大家介紹了Android開發(fā)No Focused Window ANR產(chǎn)生原理解析,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2023-07-07