音视频开发进阶：剖析Android音频编码

Android

2023-10-14 07:25:25

音频编码基础

Android音视频开发中，音频编码是一个至关重要的环节。音频编码可以将模拟音频信号转换为数字信号，以便存储、传输和处理。常见的音频编码格式包括PCM、WAV、MP3、AAC、OGG等。

采样

采样是将信号从连续时间域上的模拟信号转换到离散时间域上的离散信号的过程（离散就是不连续）。根据著名的奈奎斯特定理，需要按声音最高频率2倍的频率对模拟信号进行采样，才能保证采样后的信号不失真。

量化

量化是将采样后的信号值映射到有限个离散值的过程。量化可以减少信号的精度，但可以降低信号的存储和传输成本。

编码

编码是将量化后的信号值转换为数字信号的过程。编码可以采用多种方式，常见的编码方式有线性编码、对数编码、感知编码等。

常见音频格式

Android中常见的音频格式有PCM、WAV、MP3、AAC、OGG等。

PCM

PCM（Pulse Code Modulation）是一种最基本的音频编码格式，它将模拟音频信号直接转换为数字信号，不进行任何压缩。PCM的优点是简单易实现，缺点是文件体积较大。

WAV

WAV（Waveform Audio Format）是一种基于PCM的音频格式，它在PCM的基础上增加了头文件，头文件包含了音频文件的元数据，如采样率、声道数、比特率等。WAV的优点是兼容性好，缺点是文件体积较大。

MP3

MP3（MPEG-1 Audio Layer 3）是一种有损压缩音频格式，它通过去除音频信号中的人耳不易察觉的部分来减少文件体积。MP3的优点是文件体积小，缺点是音质略有损失。

AAC

AAC（Advanced Audio Coding）是一种有损压缩音频格式，它比MP3具有更高的压缩率和更好的音质。AAC的优点是文件体积小，音质好，缺点是解码复杂度较高。

OGG

OGG是一种开源的有损压缩音频格式，它具有较高的压缩率和较好的音质。OGG的优点是开源免费，缺点是兼容性较差。

Android音频编码实践

在Android中，可以使用AudioRecord类和AudioTrack类来实现音频编码和解码。

音频编码

AudioRecord recorder = new AudioRecord(AudioSource.MIC, 44100, AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufferSize);

recorder.startRecording();

byte[] buffer = new byte[bufferSize];

while (true) {
    int bytesRead = recorder.read(buffer, 0, bufferSize);

    // 对buffer中的数据进行编码
    byte[] encodedData = encodeData(buffer, bytesRead);

    // 将编码后的数据写入文件
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("/sdcard/encoded.aac");
    fos.write(encodedData);
    fos.close();
}

recorder.stop();

音频解码

AudioTrack track = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 44100, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufferSize, AudioTrack.MODE_STREAM);

track.play();

FileInputStream fis = new FileInputStream("/sdcard/encoded.aac");

byte[] buffer = new byte[bufferSize];

while (true) {
    int bytesRead = fis.read(buffer, 0, bufferSize);

    if (bytesRead == -1) {
        break;
    }

    // 对buffer中的数据进行解码
    byte[] decodedData = decodeData(buffer, bytesRead);

    // 将解码后的数据写入AudioTrack
    track.write(decodedData, 0, decodedData.length);
}

track.stop();