Android实时获取音量（单位：分贝）

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所属分类：音频杂谈

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：

Android实时获取音量（单位：分贝）

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：

Android实时获取音量（单位：分贝）

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：

  1. <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：

Android实时获取音量（单位：分贝）

  1. package com.example.myapp;
  3. import java.io.File;
  4. import java.io.IOException;
  6. import android.media.MediaRecorder;
  7. import android.os.Handler;
  8. import android.util.Log;
  10. /**
  11.  * amr音频处理
  12.  *
  13.  * @author hongfa.yy
  14.  * @version 创建时间2012-11-21 下午4:33:28
  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;
  22.     public MediaRecorderDemo(){
  23.         this.filePath = "/dev/null";
  24.     }
  26.     public MediaRecorderDemo(File file) {
  27.         this.filePath = file.getAbsolutePath();
  28.     }
  30.     private long startTime;
  31.     private long endTime;
  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);
  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.     }
  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.     }
  94.     private final Handler mHandler = new Handler();
  95.     private Runnable mUpdateMicStatusTimer = new Runnable() {
  96.         public void run() {
  97.             updateMicStatus();
  98.         }
  99.     };
  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
  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：

 

  1. package com.example.myapp;
  3. import android.media.AudioFormat;
  4. import android.media.AudioRecord;
  5. import android.media.MediaRecorder;
  6. import android.util.Log;
  8. /**
  9.  * Created by greatpresident on 2014/8/5.
  10.  */
  11. public class AudioRecordDemo {
  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;
  21.     public AudioRecordDemo() {
  22.         mLock = new Object();
  23.     }
  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;
  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：

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