Android網絡對講機的實現

　　上個星期公司給出了一個項目需求，做一個基於socket通訊協議的網絡對講機。於是在項目開始前計划了一下基本的實現流程。

　　1、從手機麥中采集音頻數據；2、將PCM音頻數據編碼壓縮；3、將壓縮好的音頻通過無線網絡發送出去；4、其他手機接收音頻數據並解碼；5、將音頻數據寫入到音軌中播放。項目雖然簡單，但其中的一些小問題也折騰了我不少時間。

　　首先我們創建一個線程用來采集音頻數據，通過android提供的AudioRecord可以實時采集音頻流。AudioRecord類在Java應用程序中管理音頻資源，用來記錄從平台音頻輸入設備產生的數據。其實調用AudioRecord很簡單，首先創建AudioRecord對象，AudioRecord會初始化並連接音頻緩沖區，用來緩沖新的音頻數據。根據指定的緩沖區的大小來決定AudioRecord能夠記錄多長的數據。

調用getMinBufferSize(int,int,int)返回最小的緩沖區大小。然后根據得到的最小緩沖區大小來創建AudioRecord對象：

inputMinSize = AudioRecord.getMinBufferSize(8000, 
　　　　　　　　AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO, 
　　　　　　　　AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
audioRec = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, 8000, 
　　　　　　　　AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,
　　　　　　　　AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, inputMinSize);

參數

　　sampleRateInHz      　  默認采樣率，單位Hz。

　　channelConfig        　　描述音頻通道設置。

　　audioFormat             　音頻數據保證支持此格式。

 

　　AudioRecord初始化工作完畢后啟用錄制線程，並且調用startRecording ()開始進行音頻錄制。調用read(short，int，int)方法從音頻硬件錄制緩沖區讀取數據。拿到音頻數據后，直接通過網絡發送出去是不行的，我們在這里還要做一項工作就是實現音頻壓縮。在網上提供了很多音頻的編碼庫，我們可以將源碼導入到項目中通過android ndk編譯成.so文件，最后通過jni來調用。我這里直接用sipdroid開源項目提供的SILK編解碼庫（下載編碼庫）。

本地方法 encode（short[] lin，int offset，byte[] encoded，int size）

參數                  

　　lin  　　　　　　源數據                  

　　offset  　　　　 源數組的起始偏移量                  

　　encoded 　　　 編碼后的數據      

　　size   　　　　   請求編碼的數據大小返回值   編碼后的數據大小

 

　　調用encode（short[], int, byte[], int）壓縮已經采集完畢的音頻數據，我們就可以通過網絡發送出去了。 

　　接下來，我們創建一個socket udp實例，為什么這里選擇udp而不是tcp呢？從我們本身的項目需求出發，我們做的這個項目的通訊方式是相互收發數據的，屬於手機與手機兩“客戶端“之間的通訊。並且，在這種音頻通信過程中，我們要傳輸的數據量是比較龐大的，因此采用資源消耗少，處理速度快的UDP協議是合理的。指定發送的端口號，我們將數據封裝成報文發送出去，整個采集發送的過程如下：

class RecordSoundThread extends Thread {
        private boolean flag = true;
        private DatagramSocket mSocket;

        private int inputBufSize = 160;
        short[] inputBytes = new short[1024];
        byte[] encodeBytes = new byte[1024];

        RecordSoundThread() throws SocketException {
            // TODO Auto-generated constructor stub
            mSocket = new DatagramSocket();
        }

        @Override
        public void run() {
            if (mSocket == null)
                return;

            while (flag) {
                if (isSpeakMode) {
                    try {
                        int length = audioRec.read(inputBytes, 0, inputBufSize);

//                        calc(inputBytes, 0, length);

                        length = silk8.encode(inputBytes, 0, encodeBytes,
                                length);

                        DatagramPacket writePacket;
                        if (inetAddress.length() > 0) {
                            InetAddress inet = InetAddress
                                    .getByName(inetAddress);
                            writePacket = new DatagramPacket(encodeBytes,
                                    length, inet, NETPORT);
                            writePacket.setLength(length);
                            mSocket.send(writePacket);
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
        
        public void close() {
            flag = false;
            if (mSocket != null) {
                mSocket.close();
            }        
        }
    }

　　接下來我們要接收目標機器發送過來的音頻數據了。同樣，創建一個線程用來接收網絡中的音頻數據，並且對音頻數據進行解碼。

本地方法 decode（byte[] encoded, short[] lin, int size）

參數

       encoded 　　　　源數據

       lin 　　　　　　   解碼后的數據

       size 　　　　　　 請求解碼的數據大小

返回值   　　　　　　　解碼后的數據大小 

　　得到解碼后的PCM音頻流，我們就可以使用AudioTrack將音頻播放出來了。

　　AudioTrack類在java應用程序中管理和播放音頻資源，將PCM音頻數據寫入到緩沖區來播放音頻設備。首先創建AudioTrack對象，AudioTrack會初始化並連接音頻緩沖區，根據指定的緩沖區大小來決定audioTrack能夠播放多長的數據。調用getMinBufferSize(int,int,int)返回最小的緩沖區大小。然后根據得到的最小緩沖區大小來創建audioTrack對象：

outputMinSize = AudioTrack.getMinBufferSize(8000,
                AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,
                AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
audioTrk = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 8000,
                AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,
                AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, outputMinSize,
                AudioTrack.MODE_STREAM);

　　AudioTrack初始化工作完畢后啟用接收線程，並且調用play()開始播放。調用write(short[]，int，int)方法將PCM音頻數據寫入到音頻硬件中。

 

class RecevRecordThread extends Thread {
        private boolean flag = true;
        private DatagramSocket mSocket;

        short[] decodeBytes = new short[1024];
        byte[] outputBytes = new byte[1024];

        RecevRecordThread() throws SocketException {
            // TODO Auto-generated constructor stub
            mSocket = new DatagramSocket(NETPORT);
        }

        @Override
        public void run() {
            if (mSocket == null)
                return;
            audioTrk.play();
            while (flag) {
                DatagramPacket recevPacket;
                try {
                    recevPacket = new DatagramPacket(outputBytes, 0,
                            outputBytes.length);
                    mSocket.receive(recevPacket);

                    int length = recevPacket.getLength();

                    length = silk8.decode(outputBytes, decodeBytes, length);

//                    calc2(decodeBytes, 0, length);

                    audioTrk.write(decodeBytes, 0, length);
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            audioTrk.stop();
        }
        
        public void close() {
            flag = false;
            if (mSocket != null) {
                mSocket.close();
            }        
        }
    }

 　　最后，退出應用后別忘了釋放資源。

public void onDestroy() {
　　silk8.close();
　　recevThread.close();
　　recordThread.close();
　　audioRec.release();
　　audioTrk.release();
}

　　好了，網絡對講機的實現過程差不多就是這個樣子了，馬上動手試一下效果吧^_^

 

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