Android 获取麦克风的音量(分贝)

本文主要是介绍Android 获取麦克风的音量(分贝)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

基础知识

度量声音强度，大家最熟悉的单位就是分贝（decibel，缩写为dB）。这是一个无纲量的相对单位，计算公式如下：

$L_p=20 \log_{10}\left(\frac{p_{\mathrm{rms}}}{p_{\mathrm{ref}}}\right)\mbox{ dB}$

分子是测量值的声压，分母是参考值的声压（20微帕，人类所能听到的最小声压）。因此日常中说道声音强度是多少多少分贝时，都是默认了一个很小的参考值的。

而Android设备传感器可以提供的物理量是场的幅值（amplitude），常用下列公式计算分贝值：

$L_\mathrm{dB} = 10 \log_{10} \bigg(\frac{A_1^2}{A_0^2}\bigg) = 20 \log_{10} \bigg(\frac{A_1}{A_0}\bigg). \,$

从SDK中读取了某段音频数据的振幅后，取最大振幅或平均振幅（可以用平方和平均，或绝对值的和平均），代入上述公式的A1。

现在问题是，作为参考值的振幅A0取多少呢？

博主查阅很多帖子、博文，这里是最一团浆糊的地方。有的博文取600，是基于它视噪音的振幅为600的假设，此时算出来的是相对背景噪音的分贝值，要是用户不对麦克风发出声音，算出的基本都是0分贝。而用户实际使用场景下的背景噪音大小千差万别，咱要是也照葫芦画瓢就不对了，尤其是对于那些制作绝对分贝计的需求，应找出20微帕声压值对应的振幅（或者也可以拿一个标准分贝计做校准参考）。

博主比较懒，把A0定为1，即Android设备麦克风所能”听“到的最小声音振幅。这样拿到测量值振幅直接代入第二个公式的A1中，即可算出分贝值了。

Android API

使用麦克风需要在AndroidManifest.xml里申请相应权限：

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

能够获得音源数据的类有两个：android.media. MediaRecorder 和android.media. AudioRecord 。

MediaRecorder：

这个类的对象初始化比较麻烦，因为它是被设计用来录制一段完整的音频并写入文件系统中的。但是初始化之后获得振幅却比较方便，我们直接用它的无参方法getMaxAmplitude即可获得一小段时间内音源数据中的最大振幅。不过取最大值的可能弊端是会受到极端数据的影响，使得后来计算的分贝值波动比较大。不过这个方法是很多录音应用计算音量等级所采用的办法。

该方法返回的是0到32767范围的16位整型，原理可能是对一段值域为-32768到32767的音源数据取其中绝对值最大的值并返回。这个值与单位为帕斯卡的声压值是有线性函数关系的。另外需要注意的是第一次调用这个方法取得的值是0，代入公式中算出的分贝值是负无穷大，故需要在代码中对这种情况做判断。可以算出，由于getMaxAmplitude返回的数值最大是32767，因此算出的最大分贝值是90.3。也就是说，博主令参考振幅值为1，计算出的分贝值正常值域为0 dB 到90.3 dB。

代码片：

package com.example.atest;import java.io.File;
import java.io.IOException;import android.media.MediaRecorder;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;/*** amr音频处理*/
public class MediaRecorderDemo {private final String TAG = "MediaRecord";private MediaRecorder mMediaRecorder;public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大录音时长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;/*** 开始录音 使用amr格式**            录音文件* @return*/public void startRecord() {// 开始录音/* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */if (mMediaRecorder == null)mMediaRecorder = new MediaRecorder();try {/* ②setAudioSource/setVedioSource */mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风/* ②设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的（波形）的采样 */mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);/** ②设置输出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式* ，H263视频/ARM音频编码)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音频且音频编码要求为AMR_NB)*/mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);/* ③准备 */mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);mMediaRecorder.prepare();/* ④开始 */mMediaRecorder.start();// AudioRecord audioRecord./* 获取开始时间* */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());}}/*** 停止录音**/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();}};/*** 更新话筒状态**/private int BASE = 1;private int SPACE = 100;// 间隔取样时间private void updateMicStatus() {if (mMediaRecorder != null) {double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;double db = 0;// 分贝if (ratio > 1)db = 20 * Math.log10(ratio);Log.d(TAG,"分贝值："+db);mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);}}
}

AudioRecord：

这个类可以获得具体的音源数据值。将一段音源数据用read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)方法从缓冲区读取到我们传入的字节数组audioData后，便可以对其进行操作，如求平方和或绝对值的平均值。这样可以避免个别极端值的影响，使计算的结果更加稳定。求得平均值之后，如果是平方和则代入常数系数为10的公式中，如果是绝对值的则代入常数系数为20的公式中，算出分贝值。

代码片

package com.example.atest;import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
import android.media.MediaRecorder;
import android.util.Log;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, "还在录着呢");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初始化失败");}isGetVoiceRun = true;new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {mAudioRecord.startRecording();short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];while (isGetVoiceRun) {//r是实际读取的数据长度，一般而言r会小于buffersizeint r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);long v = 0;// 将 buffer 内容取出，进行平方和运算for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {v += buffer[i] * buffer[i];}// 平方和除以数据总长度，得到音量大小。double mean = v / (double) r;double volume = 10 * Math.log10(mean);Log.d(TAG, "分贝值:" + 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();}
}

代码的调用Activity

package com.example.atest;import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;public class MainActivity extends Activity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);new AudioRecordDemo().getNoiseLevel();}}

测试结果