Android实时获取音量（单位：分贝）

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：

 

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：

 

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。

演示代码如下，基于hongfa.yy的代码改写：

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音频处理 
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;// 最大录音时长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.      * 开始录音 使用amr格式 
35.      * 
36.      *            录音文件 
37.      * @return 
38.      */  
39.     public void startRecord() {  
40.         // 开始录音  
41.         /* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */  
42.         if (mMediaRecorder == null)  
43.             mMediaRecorder = new MediaRecorder();  
44.         try {  
45.             /* ②setAudioSource/setVedioSource */  
46.             mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风  
47.             /* ②设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的（波形）的采样 */  
48.             mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);  
49.                         /* 
50.              * ②设置输出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式 
51.              * ，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) 
52.              */  
53.             mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);  
54.   
55.             /* ③准备 */  
56.             mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);  
57.             mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);  
58.             mMediaRecorder.prepare();  
59.             /* ④开始 */  
60.             mMediaRecorder.start();  
61.             // AudioRecord audioRecord.  
62.             /* 获取开始时间* */  
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.      * 停止录音 
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.      * 更新话筒状态 
103.      * 
104.      */  
105.     private int BASE = 1;  
106.     private int SPACE = 100;// 间隔取样时间  
107.   
108.     private void updateMicStatus() {  
109.         if (mMediaRecorder != null) {  
110.             double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;  
111.             double db = 0;// 分贝  
112.             if (ratio > 1)  
113.                 db = 20 * Math.log10(ratio);  
114.             Log.d(TAG,"分贝值："+db);  
115.             mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);  
116.         }  
117.     }  
118. }  

 

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。

演示代码如下：

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, "还在录着呢");  
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初始化失败");  
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是实际读取的数据长度，一般而言r会小于buffersize  
45.                     int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);  
46.                     long v = 0;  
47.                     // 将 buffer 内容取出，进行平方和运算  
48.                     for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {  
49.                         v += buffer[i] * buffer[i];  
50.                     }  
51.                     // 平方和除以数据总长度，得到音量大小。  
52.                     double mean = v / (double) r;  
53.                     double volume = 10 * Math.log10(mean);  
54.                     Log.d(TAG, "分贝值:" + 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. }  

 

实测结果（设备小米2S），MediaRecorderDemo波动很大，只要对麦克风一吹气，分贝值就能上90：

 

 

而AudioRecordDemo就很稳定了，很用力吹气也很难到88以上：