Android AudioTrack 缓冲问题

Question

好的，我有一个频率发生器，它使用 AudioTrack 将 PCM 数据发送到硬件。这是我为此使用的代码：

private class playSoundTask extends AsyncTask<Void, Void, Void> {
  float frequency;
  float increment;
  float angle = 0;
  short samples[] = new short[1024];

  @Override
  protected void onPreExecute() {
   int minSize = AudioTrack.getMinBufferSize( 44100, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT );        
   track = new AudioTrack( AudioManager.STREAM_MUSIC, 44100, 
     AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, 
     minSize, AudioTrack.MODE_STREAM);
   track.play();
  }

  @Override
  protected Void doInBackground(Void... params) {
   while( Main.this.isPlaying)
   {
    for( int i = 0; i < samples.length; i++ )
    {
     frequency = (float)Main.this.slider.getProgress();
     increment = (float)(2*Math.PI) * frequency / 44100;
     samples[i] = (short)((float)Math.sin( angle )*Short.MAX_VALUE);
     angle += increment;
    }

    track.write(samples, 0, samples.length);
   }
   return null;
  }
 }

频率与滑动条相关联，并且在样本生成循环中报告正确的值。当我启动应用程序时，一切都很好。当您沿着滑动条拖动手指时，您会听到美妙的扫过声音。但在玩了大约 10 秒后，音频开始变得不稳定。它不是平滑的扫描，而是交错的，并且大约每 1000 Hz 左右改变一次音调。关于可能导致这种情况的原因有什么想法吗？

这是所有代码，以防问题出在其他地方：

    public class Main extends Activity implements OnClickListener, OnSeekBarChangeListener {
 AudioTrack track;
 SeekBar slider;
 ImageButton playButton;
 TextView display; 

 boolean isPlaying=false;

 /** Called when the activity is first created. */
 @Override
 public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.main);

  display = (TextView) findViewById(R.id.display);
  display.setText("5000 Hz");

  slider = (SeekBar) findViewById(R.id.slider);
  slider.setMax(20000);
  slider.setProgress(5000);
  slider.setOnSeekBarChangeListener(this);


  playButton = (ImageButton) findViewById(R.id.play);
  playButton.setOnClickListener(this);

 }

 private class playSoundTask extends AsyncTask<Void, Void, Void> {
  float frequency;
  float increment;
  float angle = 0;
  short samples[] = new short[1024];

  @Override
  protected void onPreExecute() {
   int minSize = AudioTrack.getMinBufferSize( 44100, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT );        
   track = new AudioTrack( AudioManager.STREAM_MUSIC, 44100, 
     AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, 
     minSize, AudioTrack.MODE_STREAM);
   track.play();
  }

  @Override
  protected Void doInBackground(Void... params) {
   while( Main.this.isPlaying)
   {
    for( int i = 0; i < samples.length; i++ )
    {
     frequency = (float)Main.this.slider.getProgress();
     increment = (float)(2*Math.PI) * frequency / 44100;
     samples[i] = (short)((float)Math.sin( angle )*Short.MAX_VALUE);
     angle += increment;
    }

    track.write(samples, 0, samples.length);
   }
   return null;
  }
 }



 @Override
 public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int progress,
   boolean fromUser) {
  display.setText(""+progress+" Hz");
 }

 public void onClick(View v) {
  if (isPlaying) {
   stop();
  } else {
   start();
  }
 }

 public void stop() {
  isPlaying=false;
  playButton.setImageResource(R.drawable.play);
 }

 public void start() {
  isPlaying=true;
  playButton.setImageResource(R.drawable.stop);
  new playSoundTask().execute();
 }

 @Override
 protected void onResume() {
  super.onResume();

 }

 @Override
 protected void onStop() {
  super.onStop();
  //Store state
  stop();

 }


 @Override
 public void onStartTrackingTouch(SeekBar seekBar) {
  // TODO Auto-generated method stub

 }


 @Override
 public void onStopTrackingTouch(SeekBar seekBar) {
  // TODO Auto-generated method stub

 }
}

Answer 1

我找到原因了！

问题是 AudioTrack 缓冲区的大小。如果您无法足够快地生成样本，样本就会用完，播放会暂停，并在再次有足够样本时继续播放。

唯一的解决方案是确保您可以足够快地生成样本（44100/s）。作为快速修复，请尝试将采样率降低到 22000（或增加缓冲区的大小）。

至少这对我来说是这样的——当我优化样本生成例程时，跳跃消失了。

（增加缓冲区的大小会使声音稍后开始播放，因为有一些保留等待 - 直到缓冲区填满。但是，如果生成样本的速度不够快，样本最终会用完）。

---

哦，你应该将不变变量放在循环之外！也许可以使样本数组更大，以便循环运行更长的时间。

short samples[] = new short[4*1024];
...

frequency = (float)Main.this.slider.getProgress();
increment = (float)(2 * Math.PI) * frequency / 44100;
for(int i = 0; i < samples.length; i++)
{
   samples[i] = (short)((float)Math.sin(angle) * Short.MAX_VALUE);
   angle += increment;
}

您还可以预先计算频率 200Hz-8000Hz 的所有正弦值，步长为 10Hz。或者按需执行此操作：当用户选择频率时，使用您的方法生成一段时间样本并将它们保存到数组中。当您生成足够的样本以获得一个完整的正弦波时，您可以继续循环数组（因为 sin 是一个周期函数）。实际上，声音可能会出现一些小的不一致，因为您从未精确地达到一个周期（因为您将角度增加 1，并且一个完整正弦波的长度是 sampleRate / (double)Frequency 样本） 。但采用正确的周期倍数会使不一致之处变得不明显。

另请参阅 http://developer.android.com/guide/practices/design/性能.html

Answer 2

如果有人偶然发现同样的问题（就像我所做的那样），该解决方案实际上与缓冲区无关，它与正弦函数有关。尝试将 angle +=increment 替换为 angle += (increment % (2.0f * (float) Math.PI));。另外，为了提高效率，请尝试使用 FloatMath.sin() 而不是 Math.sin()。

Answer 3

我想我已经成功解决了这个问题。

...
samples[i] = (short)((float)Math.sin( angle )*Short.MAX_VALUE);
angle += increment;
angle = angle % (2.0f * (float) Math.PI); //added statement
...

如前所述，这与缓冲区无关。它是关于角度变量的，它不断增加。一段时间后，变量变得太大并且不支持小步长。

由于正弦在 2*PI 之后重复，因此我们需要取角度模数。

希望这有帮助。

编辑：角度+=增量足以完成这项工作。