Android网络对讲机的实现

　　上个星期公司给出了一个项目需求，做一个基于socket通讯协议的网络对讲机。于是在项目开始前计划了一下基本的实现流程。

　　1、从手机麦中采集音频数据；2、将PCM音频数据编码压缩；3、将压缩好的音频通过无线网络发送出去；4、其他手机接收音频数据并解码；5、将音频数据写入到音轨中播放。项目虽然简单，但其中的一些小问题也折腾了我不少时间。

　　首先我们创建一个线程用来采集音频数据，通过android提供的AudioRecord可以实时采集音频流。AudioRecord类在Java应用程序中管理音频资源，用来记录从平台音频输入设备产生的数据。其实调用AudioRecord很简单，首先创建AudioRecord对象，AudioRecord会初始化并连接音频缓冲区，用来缓冲新的音频数据。根据指定的缓冲区的大小来决定AudioRecord能够记录多长的数据。

调用getMinBufferSize(int,int,int)返回最小的缓冲区大小。然后根据得到的最小缓冲区大小来创建AudioRecord对象：

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);

参数

　　sampleRateInHz      　  默认采样率，单位Hz。

　　channelConfig        　　描述音频通道设置。

　　audioFormat             　音频数据保证支持此格式。

 

　　AudioRecord初始化工作完毕后启用录制线程，并且调用startRecording ()开始进行音频录制。调用read(short，int，int)方法从音频硬件录制缓冲区读取数据。拿到音频数据后，直接通过网络发送出去是不行的，我们在这里还要做一项工作就是实现音频压缩。在网上提供了很多音频的编码库，我们可以将源码导入到项目中通过android ndk编译成.so文件，最后通过jni来调用。我这里直接用sipdroid开源项目提供的SILK编解码库（下载编码库）。

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

参数                  

　　lin  　　　　　　源数据                  

　　offset  　　　　 源数组的起始偏移量                  

　　encoded 　　　 编码后的数据      

　　size   　　　　   请求编码的数据大小返回值   编码后的数据大小

 

　　调用encode（short[], int, byte[], int）压缩已经采集完毕的音频数据，我们就可以通过网络发送出去了。 

　　接下来，我们创建一个socket udp实例，为什么这里选择udp而不是tcp呢？从我们本身的项目需求出发，我们做的这个项目的通讯方式是相互收发数据的，属于手机与手机两“客户端“之间的通讯。并且，在这种音频通信过程中，我们要传输的数据量是比较庞大的，因此采用资源消耗少，处理速度快的UDP协议是合理的。指定发送的端口号，我们将数据封装成报文发送出去，整个采集发送的过程如下：

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();
            }        
        }
    }

　　接下来我们要接收目标机器发送过来的音频数据了。同样，创建一个线程用来接收网络中的音频数据，并且对音频数据进行解码。

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

参数

       encoded 　　　　源数据

       lin 　　　　　　   解码后的数据

       size 　　　　　　 请求解码的数据大小

返回值   　　　　　　　解码后的数据大小 

　　得到解码后的PCM音频流，我们就可以使用AudioTrack将音频播放出来了。

　　AudioTrack类在java应用程序中管理和播放音频资源，将PCM音频数据写入到缓冲区来播放音频设备。首先创建AudioTrack对象，AudioTrack会初始化并连接音频缓冲区，根据指定的缓冲区大小来决定audioTrack能够播放多长的数据。调用getMinBufferSize(int,int,int)返回最小的缓冲区大小。然后根据得到的最小缓冲区大小来创建audioTrack对象：

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初始化工作完毕后启用接收线程，并且调用play()开始播放。调用write(short[]，int，int)方法将PCM音频数据写入到音频硬件中。

 

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，退出应用后别忘了释放资源。

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

　　好了，网络对讲机的实现过程差不多就是这个样子了，马上动手试一下效果吧^_^

 

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