Android實時獲取音量（單位：分貝）

基礎知識

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，都是默認了一個很小的參考值的。

而Android設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據的振幅后，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，是基於它視噪音的振幅為600的假設，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發出聲音，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，尤其是對於那些制作絕對分貝計的需求，應找出20微帕聲壓值對應的振幅（或者也可以拿一個標准分貝計做校准參考）。

博主比較懶，把A0定為1，即Android設備麥克風所能”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

使用麥克風需要在AndroidManifest.xml里申請相應權限：

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

能夠獲得音源數據的類有兩個：android.media.MediaRecorder和android.media.AudioRecord。

MediaRecorder：

這個類的對象初始化比較麻煩，因為它是被設計用來錄制一段完整的音頻並寫入文件系統中的。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音源數據中的最大振幅。不過取最大值的可能弊端是會受到極端數據的影響，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的音源數據取其中絕對值最大的值並返回。這個值與單位為帕斯卡的聲壓值是有線性函數關系的。另外需要注意的是第一次調用這個方法取得的值是0，代入公式中算出的分貝值是負無窮大，故需要在代碼中對這種情況做判斷。可以算出，由於getMaxAmplitude返回的數值最大是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，基於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;  
  
10. /** 

11.  * amr音頻處理 
12.  * 
15.  */  
16. public class MediaRecorderDemo {  

17.     private final String TAG = "MediaRecord";  
18.     private MediaRecorder mMediaRecorder;  
19.     public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大錄音時長1000*60*10;  
20.     private String filePath;  
21.   
22.     public MediaRecorderDemo(){  
23.         this.filePath = "/dev/null";  
24.     }  
25.   
26.     public MediaRecorderDemo(File file) {  
27.         this.filePath = file.getAbsolutePath();  
28.     }  
29.   
30.     private long startTime;  
31.     private long endTime;  
32.   
33.     /** 
34.      * 開始錄音 使用amr格式 
35.      * 
36.      *            錄音文件 
37.      * @return 
38.      */  
39.     public void startRecord() {  
40.         // 開始錄音  
41.         /* ①Initial：實例化MediaRecorder對象 */  
42.         if (mMediaRecorder == null)  
43.             mMediaRecorder = new MediaRecorder();  
44.         try {  
45.             /* ②setAudioSource/setVedioSource */  
46.             mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 設置麥克風  
47.             /* ②設置音頻文件的編碼：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 聲音的（波形）的采樣 */  
48.             mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);  
49.                         /* 
50.              * ②設置輸出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式 
51.              * ，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) 
52.              */  
53.             mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);  
54.   
55.             /* ③准備 */  
56.             mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);  
57.             mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);  
58.             mMediaRecorder.prepare();  
59.             /* ④開始 */  
60.             mMediaRecorder.start();  
61.             // AudioRecord audioRecord.  
62.             /* 獲取開始時間* */  
63.             startTime = System.currentTimeMillis();  
64.             updateMicStatus();  
65.             Log.i("ACTION_START", "startTime" + startTime);  
66.         } catch (IllegalStateException e) {  
67.             Log.i(TAG,  
68.                     "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"  
69.                             + e.getMessage());  
70.         } catch (IOException e) {  
71.             Log.i(TAG,  
72.                     "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"  
73.                             + e.getMessage());  
74.         }  
75.     }  
76.   
77.     /** 
78.      * 停止錄音 
79.      * 
80.      */  
81.     public long stopRecord() {  
82.         if (mMediaRecorder == null)  
83.             return 0L;  
84.         endTime = System.currentTimeMillis();  
85.         Log.i("ACTION_END", "endTime" + endTime);  
86.         mMediaRecorder.stop();  
87.         mMediaRecorder.reset();  
88.         mMediaRecorder.release();  
89.         mMediaRecorder = null;  
90.         Log.i("ACTION_LENGTH", "Time" + (endTime - startTime));  
91.         return endTime - startTime;  
92.     }  
93.   
94.     private final Handler mHandler = new Handler();  
95.     private Runnable mUpdateMicStatusTimer = new Runnable() {  
96.         public void run() {  
97.             updateMicStatus();  
98.         }  
99.     };  
100.   
101.     /** 
102.      * 更新話筒狀態 
103.      * 
104.      */  
105.     private int BASE = 1;  
106.     private int SPACE = 100;// 間隔取樣時間  
107.   
108.     private void updateMicStatus() {  
109.         if (mMediaRecorder != null) {  
110.             double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;  
111.             double db = 0;// 分貝  
112.             if (ratio > 1)  
113.                 db = 20 * Math.log10(ratio);  
114.             Log.d(TAG,"分貝值："+db);  
115.             mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);  
116.         }  
117.     }  
118. }  

 

AudioRecord：

這個類可以獲得具體的音源數據值。將一段音源數據用read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)方法從緩沖區讀取到我們傳入的字節數組audioData后，便可以對其進行操作，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，使計算的結果更加穩定。求得平均值之后，如果是平方和則代入常數系數為10的公式中，如果是絕對值的則代入常數系數為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;  
  
/** 
 *
10.  */  
11. public class AudioRecordDemo {  

12.   
13.     private static final String TAG = "AudioRecord";  
14.     static final int SAMPLE_RATE_IN_HZ = 8000;  
15.     static final int BUFFER_SIZE = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLE_RATE_IN_HZ,  
16.                     AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);  
17.     AudioRecord mAudioRecord;  
18.     boolean isGetVoiceRun;  
19.     Object mLock;  
20.   
21.     public AudioRecordDemo() {  
22.         mLock = new Object();  
23.     }  
24.   
25.     public void getNoiseLevel() {  
26.         if (isGetVoiceRun) {  
27.             Log.e(TAG, "還在錄着呢");  
28.             return;  
29.         }  
30.         mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,  
31.                 SAMPLE_RATE_IN_HZ, AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT,  
32.                 AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, BUFFER_SIZE);  
33.         if (mAudioRecord == null) {  
34.             Log.e("sound", "mAudioRecord初始化失敗");  
35.         }  
36.         isGetVoiceRun = true;  
37.   
38.         new Thread(new Runnable() {  
39.             @Override  
40.             public void run() {  
41.                 mAudioRecord.startRecording();  
42.                 short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];  
43.                 while (isGetVoiceRun) {  
44.                     //r是實際讀取的數據長度，一般而言r會小於buffersize  
45.                     int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);  
46.                     long v = 0;  
47.                     // 將 buffer 內容取出，進行平方和運算  
48.                     for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {  
49.                         v += buffer[i] * buffer[i];  
50.                     }  
51.                     // 平方和除以數據總長度，得到音量大小。  
52.                     double mean = v / (double) r;  
53.                     double volume = 10 * Math.log10(mean);  
54.                     Log.d(TAG, "分貝值:" + volume);  
55.                     // 大概一秒十次  
56.                     synchronized (mLock) {  
57.                         try {  
58.                             mLock.wait(100);  
59.                         } catch (InterruptedException e) {  
60.                             e.printStackTrace();  
61.                         }  
62.                     }  
63.                 }  
64.                 mAudioRecord.stop();  
65.                 mAudioRecord.release();  
66.                 mAudioRecord = null;  
67.             }  
68.         }).start();  
69.     }  
70. }  

 

實測結果（設備小米2S），MediaRecorderDemo波動很大，只要對麥克風一吹氣，分貝值就能上90：

 

 

而AudioRecordDemo就很穩定了，很用力吹氣也很難到88以上：