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：

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：

1. package com.example.myapp;
2. import java.io.File;
3. import java.io.IOException;
4. import android.media.MediaRecorder;
5. import android.os.Handler;
6. import android.util.Log;
7. /**
8. * amr音频处理
9. *
10. * @author hongfa.yy
11. * @version 创建时间2012-11-21 下午4:33:28
12. */
13. public class MediaRecorderDemo {
14. private final String TAG = "MediaRecord";
15. private MediaRecorder mMediaRecorder;
16. public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大录音时长1000*60*10;
17. private String filePath;
18. public MediaRecorderDemo(){
19. this.filePath = "/dev/null";
20. }
21. public MediaRecorderDemo(File file) {
22. this.filePath = file.getAbsolutePath();
23. }
24. private long startTime;
25. private long endTime;
26. /**
27. * 开始录音 使用amr格式
28. *
29. *            录音文件
30. * @return
31. */
32. public void startRecord() {
33. // 开始录音
34. /* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */
35. if (mMediaRecorder == null)
36. mMediaRecorder = new MediaRecorder();
37. try {
38. /* ②setAudioSource/setVedioSource */
39. mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风
40. /* ②设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的（波形）的采样 */
41. mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);
42. /*
43. * ②设置输出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式
44. * ，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)
45. */
46. mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);
47. /* ③准备 */
48. mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);
49. mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);
50. mMediaRecorder.prepare();
51. /* ④开始 */
52. mMediaRecorder.start();
53. // AudioRecord audioRecord.
54. /* 获取开始时间* */
55. startTime = System.currentTimeMillis();
56. updateMicStatus();
57. Log.i("ACTION_START", "startTime" + startTime);
58. } catch (IllegalStateException e) {
59. Log.i(TAG,
60. "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"
61. + e.getMessage());
62. } catch (IOException e) {
63. Log.i(TAG,
64. "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"
65. + e.getMessage());
66. }
67. }
68. /**
69. * 停止录音
70. *
71. */
72. public long stopRecord() {
73. if (mMediaRecorder == null)
74. return 0L;
75. endTime = System.currentTimeMillis();
76. Log.i("ACTION_END", "endTime" + endTime);
77. mMediaRecorder.stop();
78. mMediaRecorder.reset();
79. mMediaRecorder.release();
80. mMediaRecorder = null;
81. Log.i("ACTION_LENGTH", "Time" + (endTime - startTime));
82. return endTime - startTime;
83. }
84. private final Handler mHandler = new Handler();
85. private Runnable mUpdateMicStatusTimer = new Runnable() {
86. public void run() {
87. updateMicStatus();
88. }
89. };
90. /**
91. * 更新话筒状态
92. *
93. */
94. private int BASE = 1;
95. private int SPACE = 100;// 间隔取样时间
96. private void updateMicStatus() {
97. if (mMediaRecorder != null) {
98. double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;
99. double db = 0;// 分贝
100. if (ratio > 1)
101. db = 20 * Math.log10(ratio);
102. Log.d(TAG,"分贝值："+db);
103. mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);
104. }
105. }
106. }

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;
2. import android.media.AudioFormat;
3. import android.media.AudioRecord;
4. import android.media.MediaRecorder;
5. import android.util.Log;
6. /**
7. * Created by greatpresident on 2014/8/5.
8. */
9. public class AudioRecordDemo {
10. private static final String TAG = "AudioRecord";
11. static final int SAMPLE_RATE_IN_HZ = 8000;
12. static final int BUFFER_SIZE = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLE_RATE_IN_HZ,
13. AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
14. AudioRecord mAudioRecord;
15. boolean isGetVoiceRun;
16. Object mLock;
17. public AudioRecordDemo() {
18. mLock = new Object();
19. }
20. public void getNoiseLevel() {
21. if (isGetVoiceRun) {
22. Log.e(TAG, "还在录着呢");
23. return;
24. }
25. mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,
26. SAMPLE_RATE_IN_HZ, AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT,
27. AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, BUFFER_SIZE);
28. if (mAudioRecord == null) {
29. Log.e("sound", "mAudioRecord初始化失败");
30. }
31. isGetVoiceRun = true;
32. new Thread(new Runnable() {
33. @Override
34. public void run() {
35. mAudioRecord.startRecording();
36. short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];
37. while (isGetVoiceRun) {
38. //r是实际读取的数据长度，一般而言r会小于buffersize
39. int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
40. long v = 0;
41. // 将 buffer 内容取出，进行平方和运算
42. for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {
43. v += buffer[i] * buffer[i];
44. }
45. // 平方和除以数据总长度，得到音量大小。
46. double mean = v / (double) r;
47. double volume = 10 * Math.log10(mean);
48. Log.d(TAG, "分贝值:" + volume);
49. // 大概一秒十次
50. synchronized (mLock) {
51. try {
52. mLock.wait(100);
53. } catch (InterruptedException e) {
54. e.printStackTrace();
55. }
56. }
57. }
58. mAudioRecord.stop();
59. mAudioRecord.release();
60. mAudioRecord = null;
61. }
62. }).start();
63. }
64. }

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：