Day1 初识AndroidAudio

今日目标

搭建Android Audio开发环境
理解音频基础概念
实现第一个音频播放/录制Demo
了解车载音频的特殊性

上午：环境搭建与理论学习

步骤1：开发环境配置

安装Android Studio（最新稳定版）
创建新项目（选择Kotlin语言，Minimum SDK API 21+）
连接测试设备：
- 使用手机（推荐Android 10+）
- 或配置Android Automotive模拟器（官方教程）

步骤2：核心概念学习

必读文档：
- Android Audio概览（精读前3节）
- 理解关键术语：
  - AudioTrack（播放） vs AudioRecord（录制）
  - Stream Type（STREAM_MUSIC/STREAM_NAVIGATION）
  - Audio Focus（多应用音频抢占机制）
车载场景关联：
- 思考：当导航语音播报时，音乐应用该如何响应？（记录疑问）

步骤3：音频格式认知

用Audacity软件（下载）生成测试音频：
- 创建1kHz正弦波WAV文件（采样率44.1kHz，16bit PCM）
- 对比MP3与WAV文件大小/频谱差异（理解有损vs无损压缩）

步骤4：实现基础音频播放

package com.example.myapplicationimport android.media.AudioFormat
import android.media.AudioManager
import android.media.AudioTrack
import kotlin.math.PI
import kotlin.math.sinclass AudioPlayer {private var audioTrack: AudioTrack? = nullprivate var isPaused = falsefun play(sampleRate: Int = 44100, duration: Int = 5, frequency: Double = 440.0) {try {if (isPaused) {audioTrack?.play()isPaused = falsereturn}val numSamples = sampleRate * durationval sample = ShortArray(numSamples)for (i in 0 until numSamples) {val angle = 2.0 * PI * frequency * i / sampleRateval value = (sin(angle) * Short.MAX_VALUE).toInt()sample[i] = value.toShort()}val minBufferSize = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRate,AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)audioTrack = AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC,sampleRate,AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,minBufferSize,AudioTrack.MODE_STREAM)if (audioTrack?.state != AudioTrack.STATE_INITIALIZED) {throw IllegalStateException("AudioTrack 初始化失败")}audioTrack?.play()val bufferSize = 1024for (i in 0 until numSamples step bufferSize) {val length = if (i + bufferSize > numSamples) numSamples - i else bufferSizeaudioTrack?.write(sample, i, length)}} catch (e: Exception) {e.printStackTrace()}}fun stop() {try {audioTrack?.stop()audioTrack?.release()audioTrack = nullisPaused = false} catch (e: Exception) {e.printStackTrace()}}fun pause() {try {audioTrack?.pause()isPaused = true} catch (e: Exception) {e.printStackTrace()}}
}

步骤5：实现简单录音

package com.example.myapplicationimport android.content.Context
import android.media.AudioFormat
import android.media.AudioRecord
import android.media.MediaRecorder
import android.os.Build
import android.os.Environment
import java.io.File
import java.io.FileOutputStream
import java.io.IOExceptionclass AudioRecorder(private val context: Context) {private var audioRecord: AudioRecord? = nullprivate var isRecording = falseprivate var recordingThread: Thread? = null// 采样率private val sampleRate = 44100// 声道配置，单声道private val channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO// 音频编码格式，16 位 PCMprivate val audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT// 缓冲区大小private val bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, channelConfig, audioFormat)/*** 开始录音* @param filePath 录音文件保存的路径*/fun startRecording(filePath: String) {try {audioRecord = AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,sampleRate,channelConfig,audioFormat,bufferSize)audioRecord?.let {it.startRecording()isRecording = truerecordingThread = Thread {val data = ByteArray(bufferSize)val file = getOutputFile(filePath)val outputStream = FileOutputStream(file)try {while (isRecording) {val readSize = it.read(data, 0, bufferSize)if (readSize > 0) {outputStream.write(data, 0, readSize)}}} catch (e: IOException) {e.printStackTrace()} finally {try {outputStream.close()} catch (e: IOException) {e.printStackTrace()}}}recordingThread?.start()}} catch (e: Exception) {e.printStackTrace()}}/*** 停止录音*/fun stopRecording() {isRecording = falseaudioRecord?.let {if (it.recordingState == AudioRecord.RECORDSTATE_RECORDING) {it.stop()}it.release()audioRecord = null}recordingThread?.join()recordingThread = null}/*** 根据传入的文件名获取输出文件* @param fileName 文件名* @return 输出文件对象*/private fun getOutputFile(fileName: String): File {return if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.Q) {// Android 10 及以上使用应用专属外部存储目录val storageDir = context.getExternalFilesDir(Environment.DIRECTORY_MUSIC)if (!storageDir?.exists()!!) {storageDir.mkdirs()}File(storageDir, fileName)} else {// Android 9 及以下使用传统外部存储路径val storageDir = Environment.getExternalStoragePublicDirectory(Environment.DIRECTORY_MUSIC)if (!storageDir.exists()) {storageDir.mkdirs()}File(storageDir, fileName)}}
}

⚠️ 音频资源加载：

避免直接将大文件放入res/raw（可能OOM），生产环境应使用文件流逐步读取
WAV文件需确保无压缩（PCM格式），否则AudioTrack可能无法直接播放

⚠️ 延迟优化预知：

今日使用的AudioTrack默认模式为MODE_STREAM，后续学习会对比MODE_STATIC模式差异

学习成果检验

✅ 成功播放自定义生成的测试音频
✅ 录制并保存PCM原始数据文件（可用Audacity导入验证）
✅ 初步感知车载导航类音频的特殊处理逻辑

请添加图片描述

音频格式对比表格

格式类型	编码方式	是否压缩	文件大小	音质损失	延迟要求	典型应用场景	车载开发注意事项
WAV	PCM无损	否	大	无	低	原始音频录制/播放	优先用于低延迟实时音频
MP3	有损压缩	是	小	明显	中	音乐存储/流媒体	避免用于需要精确控制的场景
AAC	有损压缩	是	较少	较少	中	蓝牙音频传输	需处理编解码延迟问题
FLAC	无损压缩	是	中等	无	高	高保真音乐存储	车载存储空间充足时使用
OPUS	有损/无损/可选择	是	可变	可调	极低	实时语音传输/VoIP	适合车载通话降噪系统
AMR	有损	是	极小	严重	低	语音录制（如电话录音）	仅限语音场景，不推荐音乐

关键参数详解

编码方式
- PCM（脉冲编码调制）：原始音频数据，Android AudioTrack可直接处理
- 压缩编码（如MP3/AAC）：需通过MediaPlayer或MediaCodec解码
是否压缩
- 无损压缩（FLAC）：保留全部音质，但解码消耗资源
- 有损压缩（MP3）：牺牲音质换取体积减小
车载开发注意事项
- 低延迟要求：车载语音控制需优先选择WAV/OPUS
- 存储限制：导航提示音可使用高压缩比的AAC
- 硬件兼容性：部分车机芯片对特定格式（如OPUS）支持有限

直接播放PCM数据（适合WAV）：

// 使用AudioTrack播放原始PCM数据
audioTrack.write(pcmData, 0, pcmData.size)

解码压缩格式（如MP3/AAC）：

// 使用MediaPlayer解码
mediaPlayer.setDataSource("audio.mp3")
mediaPlayer.prepare()
mediaPlayer.start()

实时编码（如语音传输）：

// 使用MediaCodec进行OPUS编码
val codec = MediaCodec.createEncoderByType("audio/opus")
codec.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE)