基礎知識

度量聲音強度，大家最熟悉的單位就是分貝（decibel，縮寫爲dB）。這是一個無綱量的相對單位，計算公式如下：

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

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：

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

從SDK中讀取了某段音頻數據的振幅後，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，作爲參考值的振幅A0取多少呢？

博主查閱很多帖子、博文，這裏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爲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，尤其是對於那些製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準分貝計做校準參考）。

博主比較懶，把A0定爲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裏申請相應權限：

[html] view plain copy print ?

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

	<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，因爲它是被設計用來錄製一段完整的音頻並寫入文件系統中的。但是初始化之後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，使得後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採用的辦法。

該方法返回的是0到32767範圍的16位整型，原理可能是對一段值域爲-32768到32767的音源數據取其中絕對值最大的值並返回。這個值與單位爲帕斯卡的聲壓值是有線性函數關係的。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，博主令參考振幅值爲1，計算出的分貝值正常值域爲0 dB 到90.3 dB。

演示代碼如下，基於hongfa.yy的代碼改寫：

[java] view plain copy print ?

package com.example.myapp;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import android.media.MediaRecorder;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;
/**
* amr音頻處理
*
* @author hongfa.yy
* @version 創建時間2012-11-21 下午4:33:28
*/
public class MediaRecorderDemo {
private final String TAG = "MediaRecord";
private MediaRecorder mMediaRecorder;
public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大錄音時長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;
/**
* 開始錄音使用amr格式
*
* 錄音文件
* @return
*/
public void startRecord() {
// 開始錄音
/* ①Initial：實例化MediaRecorder對象 */
if (mMediaRecorder == null)
mMediaRecorder = new MediaRecorder();
try {
/* ②setAudioSource/setVedioSource */
mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 設置麥克風
/* ②設置音頻文件的編碼：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 聲音的（波形）的採樣 */
mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
/*
* ②設置輸出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式
* ，H263視頻/ARM音頻編碼)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音頻且音頻編碼要求爲AMR_NB)
*/
mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);
/* ③準備 */
mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);
mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);
mMediaRecorder.prepare();
/* ④開始 */
mMediaRecorder.start();
// AudioRecord audioRecord.
/* 獲取開始時間* */
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());
}
}
/**
* 停止錄音
*
*/
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();
}
};
/**
* 更新話筒狀態
*
*/
private int BASE = 1;
private int SPACE = 100;// 間隔取樣時間
private void updateMicStatus() {
if (mMediaRecorder != null) {
double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;
double db = 0;// 分貝
if (ratio > 1)
db = 20 * Math.log10(ratio);
Log.d(TAG,"分貝值："+db);
mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);
}
}
}

package com.example.myapp;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

import android.media.MediaRecorder;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;

/**
 * amr音頻處理
 *
 * @author hongfa.yy
 * @version 創建時間2012-11-21 下午4:33:28
 */
public class MediaRecorderDemo {
    private final String TAG = "MediaRecord";
    private MediaRecorder mMediaRecorder;
    public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大錄音時長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;

    /**
     * 開始錄音 使用amr格式
     *
     *            錄音文件
     * @return
     */
    public void startRecord() {
        // 開始錄音
		/* ①Initial：實例化MediaRecorder對象 */
        if (mMediaRecorder == null)
            mMediaRecorder = new MediaRecorder();
        try {
			/* ②setAudioSource/setVedioSource */
            mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 設置麥克風
			/* ②設置音頻文件的編碼：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 聲音的（波形）的採樣 */
            mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
            			/*
			 * ②設置輸出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式
			 * ，H263視頻/ARM音頻編碼)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音頻且音頻編碼要求爲AMR_NB)
			 */
            mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);

			/* ③準備 */
            mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);
            mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);
            mMediaRecorder.prepare();
			/* ④開始 */
            mMediaRecorder.start();
            // AudioRecord audioRecord.
			/* 獲取開始時間* */
            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());
        }
    }

    /**
     * 停止錄音
     *
     */
    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();
        }
    };

    /**
     * 更新話筒狀態
     *
     */
    private int BASE = 1;
    private int SPACE = 100;// 間隔取樣時間

    private void updateMicStatus() {
        if (mMediaRecorder != null) {
            double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;
            double db = 0;// 分貝
            if (ratio > 1)
                db = 20 * Math.log10(ratio);
            Log.d(TAG,"分貝值："+db);
            mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);
        }
    }
}

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)方法從緩衝區讀取到我們傳入的字節數組audioData後，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。求得平均值之後，如果是平方和則代入常數係數爲10的公式中，如果是絕對值的則代入常數係數爲20的公式中，算出分貝值。

演示代碼如下：

[java] view plain copy print ?

package com.example.myapp;
import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
import android.media.MediaRecorder;
import android.util.Log;
/**
* Created by greatpresident on 2014/8/5.
*/
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, "還在錄着呢");
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初始化失敗");
}
isGetVoiceRun = true;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mAudioRecord.startRecording();
short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];
while (isGetVoiceRun) {
//r是實際讀取的數據長度，一般而言r會小於buffersize
int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
long v = 0;
// 將 buffer 內容取出，進行平方和運算
for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
v += buffer[i] * buffer[i];
}
// 平方和除以數據總長度，得到音量大小。
double mean = v / (double) r;
double volume = 10 * Math.log10(mean);
Log.d(TAG, "分貝值:" + 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();
}
}

package com.example.myapp;

import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
import android.media.MediaRecorder;
import android.util.Log;

/**
 * Created by greatpresident on 2014/8/5.
 */
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, "還在錄着呢");
            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初始化失敗");
        }
        isGetVoiceRun = true;

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mAudioRecord.startRecording();
                short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];
                while (isGetVoiceRun) {
                    //r是實際讀取的數據長度，一般而言r會小於buffersize
                    int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
                    long v = 0;
                    // 將 buffer 內容取出，進行平方和運算
                    for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
                        v += buffer[i] * buffer[i];
                    }
                    // 平方和除以數據總長度，得到音量大小。
                    double mean = v / (double) r;
                    double volume = 10 * Math.log10(mean);
                    Log.d(TAG, "分貝值:" + 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();
    }
}

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：

Android實時獲取音量（單位：分貝）

基礎知識

Android API

MediaRecorder：

AudioRecord：

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