Android中實(shí)時(shí)獲取音量分貝值詳解
基礎(chǔ)知識(shí)
度量聲音強(qiáng)度,大家最熟悉的單位就是分貝(decibel,縮寫(xiě)為dB)。這是一個(gè)無(wú)綱量的相對(duì)單位,計(jì)算公式如下:
![]()
分子是測(cè)量值的聲壓,分母是參考值的聲壓(20微帕,人類所能聽(tīng)到的最小聲壓)。因此日常中說(shuō)道聲音強(qiáng)度是多少多少分貝時(shí),都是默認(rèn)了一個(gè)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(chǎng)的幅值(amplitude),常用下列公式計(jì)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(duì)值的和平均),代入上述公式的A1。
現(xiàn)在問(wèn)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(tuán)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(shí)算出來(lái)的是相對(duì)背景噪音的分貝值,要是用戶不對(duì)麥克風(fēng)發(fā)出聲音,算出的基本都是0分貝。而用戶實(shí)際使用場(chǎng)景下的背景噪音大小千差萬(wàn)別,咱要是也照葫蘆畫(huà)瓢就不對(duì)了,尤其是對(duì)于那些制作絕對(duì)分貝計(jì)的需求,應(yīng)找出20微帕聲壓值對(duì)應(yīng)的振幅(或者也可以拿一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分貝計(jì)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(tīng)“到的最小聲音振幅。這樣拿到測(cè)量值振幅直接代入第二個(gè)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(qǐng)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(gè):android.media.MediaRecorder和android.media.AudioRecord。
MediaRecorder:
這個(gè)類的對(duì)象初始化比較麻煩,因?yàn)樗潜辉O(shè)計(jì)用來(lái)錄制一段完整的音頻并寫(xiě)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(wú)參方法getMaxAmplitude即可獲得一小段時(shí)間內(nèi)音源數(shù)據(jù)中的最大振幅。不過(guò)取最大值的可能弊端是會(huì)受到極端數(shù)據(jù)的影響,使得后來(lái)計(jì)算的分貝值波動(dòng)比較大。不過(guò)這個(gè)方法是很多錄音應(yīng)用計(jì)算音量等級(jí)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(duì)一段值域?yàn)?32768到32767的音源數(shù)據(jù)取其中絕對(duì)值最大的值并返回。這個(gè)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(gè)方法取得的值是0,代入公式中算出的分貝值是負(fù)無(wú)窮大,故需要在代碼中對(duì)這種情況做判斷??梢运愠?,由于getMaxAmplitude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(shuō),博主令參考振幅值為1,計(jì)算出的分貝值正常值域?yàn)? dB 到90.3 dB。
演示代碼如下,基于hongfa.yy的代碼改寫(xiě):
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(shí)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(shí)長(zhǎng)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(kāi)始錄音 使用amr格式
*
* 錄音文件
* @return
*/
public void startRecord() {
// 開(kāi)始錄音
/* ①I(mǎi)nitial:實(shí)例化MediaRecorder對(duì)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(kāi)始 */
mMediaRecorder.start();
// AudioRecord audioRecord.
/* 獲取開(kāi)始時(shí)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(shí)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(gè)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(duì)其進(jìn)行操作,如求平方和或絕對(duì)值的平均值。這樣可以避免個(gè)別極端值的影響,使計(jì)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(duì)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(shí)際讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,一般而言r會(huì)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(yùn)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(zhǎng)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(shí)測(cè)結(jié)果(設(shè)備小米2S),MediaRecorderDemo波動(dòng)很大,只要對(duì)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:

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