Android中实时获取音量分贝值详解
投稿：junjie
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;
/**
* amr音频处理
*
* @author hongfa.yy
* @version 创建时间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;// 最大录音时长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;
/**
* 开始录音 使用amr格式
*
* 录音文件
* @return
*/
public void startRecord() {
// 开始录音
/* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */
if (mMediaRecorder == null)
mMediaRecorder = new MediaRecorder();
try {
/* ②setAudioSource/setVedioSource */
mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风
/* ②设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的（波形）的采样 */
mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
/*
* ②设置输出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式
* ，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)
*/
mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);
/* ③准备 */
mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);
mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);
mMediaRecorder.prepare();
/* ④开始 */
mMediaRecorder.start();
// AudioRecord audioRecord.
/* 获取开始时间* */
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());
}
}
/**
* 停止录音
*
*/
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();
}
};
/**
* 更新话筒状态
*
*/
private int BASE = 1;
private int SPACE = 100;// 间隔取样时间
private void updateMicStatus() {
if (mMediaRecorder != null) {
double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;
double db = 0;// 分贝
if (ratio > 1)
db = 20 * Math.log10(ratio);
Log.d(TAG,"分贝值："+db);
mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);
}
}
}
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;
/**
* 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, "还在录着呢");
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初始化失败");
}
isGetVoiceRun = true;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mAudioRecord.startRecording();
short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];
while (isGetVoiceRun) {
//r是实际读取的数据长度，一般而言r会小于buffersize
int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
long v = 0;
// 将 buffer 内容取出，进行平方和运算
for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
v += buffer[i] * buffer[i];
}
// 平方和除以数据总长度，得到音量大小。
double mean = v / (double) r;
double volume = 10 * Math.log10(mean);
Log.d(TAG, "分贝值:" + 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();
}
}
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：
