[Android] AudioTrack实例

AudioTrack在Android系统中是用于PCM数据的混音、播放，并不涉及到音频的解码。因此MP3这类经过编码的音频格式文件不能直接通过AudioTrack正确地播放，AudioTrack只能播放PCM格式的音频数据，如wav格式的音频。

AudioTrack播放音频的实例如下：

    AudioTrack audio = new AudioTrack(
                           AudioManager.STREAM_MUSIC, // stream mode
                           32000, // sample rate
                           AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO, // single or stereo
                           AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, // bit format
                           AudioTrack.MODE_STREAM
                       );
    audio.start();
    byte[] buffer = new buffer[4096];
    int count;
    while(true)
    {
        audio.write(buffer, 0, 4096);
    }

共有三个步骤：

1. 构建AudioTrack对象，并且把PCM的参数传到对象里面
2. 调用start
3. 调用write

1. 构建AudioTrack对象

在AudioTrack构造方法内部仅调用了一个set函数

AudioTrack::AudioTrack(
        audio_stream_type_t streamType,
        uint32_t sampleRate,
        audio_format_t format,
        audio_channel_mask_t channelMask,
        const sp<IMemory>& sharedBuffer,
        audio_output_flags_t flags,
        callback_t cbf,
        void* user,
        int notificationFrames,
        int sessionId,
        transfer_type transferType,
        const audio_offload_info_t *offloadInfo,
        int uid)
    : mStatus(NO_INIT),
      mIsTimed(false),
      mPreviousPriority(ANDROID_PRIORITY_NORMAL),
      mPreviousSchedulingGroup(SP_DEFAULT)
{
    mStatus = set(streamType, sampleRate, format, channelMask,
            0 /*frameCount*/, flags, cbf, user, notificationFrames,
            sharedBuffer, false /*threadCanCallJava*/, sessionId, transferType, offloadInfo, uid);
}

set方法内部主要做了什么？

status_t AudioTrack::set(
        audio_stream_type_t streamType,
        uint32_t sampleRate,
        audio_format_t format,
        audio_channel_mask_t channelMask,
        int frameCountInt,
        audio_output_flags_t flags,
        callback_t cbf,
        void* user,
        int notificationFrames,
        const sp<IMemory>& sharedBuffer,
        bool threadCanCallJava,
        int sessionId,
        transfer_type transferType,
        const audio_offload_info_t *offloadInfo,
        int uid)
{
 
    audio_io_handle_t output = AudioSystem::getOutput(
                                    streamType,
                                    sampleRate, format, channelMask,
                                    flags,
                                    offloadInfo);
 
    if (cbf != NULL) {
        mAudioTrackThread = new AudioTrackThread(*this, threadCanCallJava);
        mAudioTrackThread->run("AudioTrack", ANDROID_PRIORITY_AUDIO, 0 /*stack*/);
    }
 
    // create the IAudioTrack
    status_t status = createTrack_l(streamType,
                                  sampleRate,
                                  format,
                                  frameCount,
                                  flags,
                                  sharedBuffer,
                                  output,
                                  0 /*epoch*/);

除了对参数的预处理以及保存之外，中间最主要的功能有三个：

1. getOutput，获取输出设备并打开该设备
2. 创建AudioTrackThread，并执行该线程
3. 创建音轨，实际上是创建用户与Android系统的共享内存，用于传输音频数据

由于getOutput与createTrack_l的篇幅较大，我会在后面的章节在分析，这里分析一下AudioTrackThread。

AudioTrackThread主要用于反馈处理，会根据不同的buffer状态进行不同的操作，其中buffer状态包括下面几种：

1. buffer的position有增长，说明buffer正在被填充；
2. remainFrames减少说明buffer正在被消耗，即buffer内的Audio数据已被混音；
3. loop_cycle说明buffer需要循环播放；
4. loop_final说明buffer已经播放完毕；
5. etc.

对于不同的状态，会调用到回调函数mCbf，该函数在set的时候被传入。回调函数mCbf的作用还是很大的，比如说能通知应用程序当前的播放状态，也能根据当前的状态继续进行下一步的操作。像AwesomePlayer中的音频处理模块AudioPlayer就能通过mCbf的回调自动填充buffer。

bool AudioTrack::AudioTrackThread::threadLoop()
{
 
    nsecs_t ns = mReceiver.processAudioBuffer(this);
 
}
 
// -------------------------------------------------------------------------
 
nsecs_t AudioTrack::processAudioBuffer(const sp<AudioTrackThread>& thread)
{
 
        mCbf(...);
 
}

2. 调用start

start方法是触发混音线程对当前音轨进行混音并输出，篇幅较大，会在后面章节分析

3. 调用write

write方法需要获得刚刚所创建的音轨，并且把PCM数据往音轨写入。由于音轨的大小有限，write也很有可能一次性不能写入全部数据，因此需要循环调用write方法

// -------------------------------------------------------------------------
 
ssize_t AudioTrack::write(const void* buffer, size_t userSize)
{
 
    while (userSize >= mFrameSize) {
        audioBuffer.frameCount = userSize / mFrameSize;
 
        status_t err = obtainBuffer(&audioBuffer, &ClientProxy::kForever);
 
        memcpy(audioBuffer.i8, buffer, toWrite);
    }
}

需要注意的就是AudioTrack除了初始化之外，write只是往音轨内写入PCM数据，这是Audio数据流动的第一步。