直播间源码搭建Android音频开发的基础知识
直播间源码搭建Android音频开发的基础知识
导读
人的说话频率基本上为300Hz3400Hz,但是人耳朵听觉频率基本上为20Hz20000Hz。
对于人类的语音信号而言,实际处理一般经过以下步骤:
人嘴说话——>声电转换——>抽样(模数转换)——>量化(将数字信号用适当的数值表示)——>编码(数据压缩)——>
传输(网络或者其他方式)
——> 解码(数据还原)——>反抽样(数模转换)——>电声转换——>人耳听声。
- 抽样率
实际中,人发出的声音信号为模拟信号,想要在实际中处理必须为数字信号,即采用抽样、量化、编码的处理方案。
处理的第一步为抽样,即模数转换。
简单地说就是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音,需要多少个数据。
根据奈魁斯特(NYQUIST)采样定理,用两倍于一个正弦波的频繁率进行采样就能完全真实地还原该波形。
所以,对于声音信号而言,要想对离散信号进行还原,必须将抽样频率定为40KHz以上。实际中,一般定为44.1KHz。
44.1KHz采样率的声音就是要花费44000个数据来描述1秒钟的声音波形。
原则上采样率越高,声音的质量越好,采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级。
22.05 KHz只能达到FM广播的声音品质,44.1KHz则是理论上的CD音质界限,48KHz则已达到DVD音质了。
- 码率
对于音频信号而言,实际上必须进行编码。在这里,编码指信源编码,即数据压缩。如果,未经过数据压缩,直接量化进行传输则被称为PCM(脉冲编码调制)。
要算一个PCM音频流的码率是一件很轻松的事情,采样率值×采样大小值×声道数 bps。
一个采样率为44.1KHz,采样大小为16bit,双声道的PCM编码的WAV文件,它的数据速率则为 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。
我们常说128K的MP3,对应的WAV的参数,就是这个1411.2 Kbps,这个参数也被称为数据带宽,它和ADSL中的带宽是一个概念。将码率除以8,就可以得到这个WAV的数据速率,即176.4KB/s。这表示存储一秒钟采样率为44.1KHz,采样大小为16bit,双声道的PCM编码的音频信号,需要176.4KB的空间,1分钟则约为10.34M,这对大部分用户是不可接受的,尤其是喜欢在电脑上听音乐的朋友,要降低磁盘占用
只有2种方法,
降低采样指标
或者压缩
。降低指标是不可取的,因此专家们研发了各种压缩方案。最原始的有DPCM、ADPCM,其中最出名的为MP3。所以,采用了数据压缩以后的码率远小于原始码率。
一、发的主要应用有哪些?
音频播放器,录音机,语音电话,音视频监控应用,音视频直播应用,音频编辑/处理软件,蓝牙耳机/音箱,等等。
二、频开发的具体内容有哪些?
(1)音频采集/播放
(2)音频算法处理(去噪、静音检测、回声消除、音效处理、功放/增强、混音/分离,等等)
(3)音频的编解码和格式转换
(4)音频传输协议的开发(SIP,A2DP、AVRCP,等等)
三、 音频应用的难点在哪?
延时敏感、卡顿敏感、噪声抑制(Denoise)、回声消除(AEC)、静音检测(VAD)、混音算法,等等。
四、 音频开发基础概念有哪些?
在音频开发中,下面的这几个概念经常会遇到。
1. 采样率(samplerate)
采样就是把模拟信号数字化的过程,不仅仅是音频需要采样,所有的模拟信号都需要通过采样转换为可以用0101来表示的数字信号,示意图如下所示:
蓝色代表模拟音频信号,红色的点代表采样得到的量化数值。
采样频率越高,红色的间隔就越密集,记录这一段音频信号所用的数据量就越大,同时音频质量也就越高。
根据奈奎斯特理论,采样频率只要不低于音频信号最高频率的两倍,就可以无损失地还原原始的声音。
通常人耳能听到频率范围大约在20Hz~20kHz之间的声音,为了保证声音不失真,采样频率应在40kHz以上。常用的音频采样频率有:8kHz、11.025kHz、22.05kHz、16kHz、37.8kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz、192kHz等。
对采样率为44.1kHz的AAC音频进行解码时,一帧的解码时间须控制在23.22毫秒内。
通常是按1024个采样点一帧
分析:
1. AAC
一个AAC原始帧包含某段时间内1024个采样点相关数据。
用1024主要是因为AAC是用的1024点的mdct。
音频帧的播放时间=一个AAC帧对应的采样样本的个数/采样频率(单位为s)
采样率(samplerate)为 44100Hz,表示每秒 44100个采样点,
所以,根据公式,
音频帧的播放时长 = 一个AAC帧对应的采样点个数 / 采样频率
则,当前一帧的播放时间 = 1024 * 1000/44100= 23.22 ms(单位为ms)
48kHz采样率,
则,当前一帧的播放时间 = 1024 * 1000/48000= 21.333ms(单位为ms)
22.05kHz采样率,
则,当前一帧的播放时间 = 1024 * 1000/22050= 46.439ms(单位为ms)
2. MP3
mp3 每帧均为1152个字节,
则:
每帧播放时长 = 1152 * 1000 / sample_rate
例如:sample_rate = 44100HZ时,
计算出的时长为26.122ms,
这就是经常听到的mp3每帧播放时间固定为26ms的由来。
2. 量化精度(位宽)
上图中,每一个红色的采样点,都需要用一个数值来表示大小,这个数值的数据类型大小可以是:4bit、8bit、16bit、32bit等等,位数越多,表示得就越精细,声音质量自然就越好,当然,数据量也会成倍增大。
常见的位宽是:8bit 或者 16bit
3. 声道数(channels)
由于音频的采集和播放是可以叠加的,因此,可以同时从多个音频源采集声音,并分别输出到不同的扬声器,故声道数一般表示声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。
单声道(Mono)和双声道(Stereo)比较常见,顾名思义,前者的声道数为1,后者为2
4. 音频帧(frame)
是用于测量显示帧数
的量度。所谓的测量单位为每秒显示帧数(Frames per Second,简称:FPS)或“赫兹”(Hz)。
音频跟视频很不一样,视频每一帧就是一张图像,而从上面的正玄波可以看出,音频数据是流式的,本身没有明确的一帧帧的概念,在实际的应用中,为了音频算法处理/传输的方便,一般约定俗成取2.5ms~60ms为单位的数据量为一帧音频。
这个时间被称之为“采样时间”,其长度没有特别的标准,它是根据编×××和具体应用的需求来决定的,我们可以计算一下一帧音频帧的大小:
假设某通道的音频信号是采样率为8kHz,位宽为16bit,20ms一帧,双通道,则一帧音频数据的大小为:
int size = 8000 x 16bit x 0.02s x 2 = 5120 bit = 640 byte
五、常见的音频编码方式有哪些?
上面提到过,模拟的音频信号转换为数字信号需要经过采样和量化,量化的过程被称之为编码,根据不同的量化策略,产生了许多不同的编码方式,常见的编码方式有:PCM 和 ADPCM,这些数据代表着无损的原始数字音频信号,添加一些文件头信息,就可以存储为WAV文件了,它是一种由微软和IBM联合开发的用于音频数字存储的标准,可以很容易地被解析和播放。
我们在音频开发过程中,会经常涉及到WAV文件的读写,以验证采集、传输、接收的音频数据的正确性。
六、常见的音频压缩格式有哪些?
首先简单介绍一下音频数据压缩的最基本的原理:因为有冗余信息,所以可以压缩。
(1) 频谱掩蔽效应: 人耳所能察觉的声音信号的频率范围为20Hz~20KHz,在这个频率范围以外的音频信号属于冗余信号。
(2) 时域掩蔽效应: 当强音信号和弱音信号同时出现时,弱信号会听不到,因此,弱音信号也属于冗余信号。
下面简单列出常见的音频压缩格式:
MP3,AAC,OGG,WMA,Opus,FLAC,APE,m4a,AMR,等等
七、Adndroid VoIP相关的开源应用有哪些 ?
imsdroid,sipdroid,csipsimple,linphone,WebRTC 等等
八、音频算法处理的开源库有哪些 ?
speex、ffmpeg,webrtc audio module(NS、VAD、AECM、AGC),等等
九、Android提供了哪些音频开发相关的API?
音频采集: MediaRecoder,AudioRecord
音频播放: SoundPool,MediaPlayer,AudioTrack
音频编解码: MediaCodec
NDK API: OpenSL ES
十、音频开发的延时标准是什么?
ITU-TG.114规定,对于高质量语音可接受的时延是300ms。一般来说,如果时延在300~400ms,通话的交互性比较差,但还可以接受。时延大于400ms时,则交互通信非常困难。
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2022/11/19 21:17:15 - 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...
有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows,请勿关闭计算机”的提示,要过很久才能进入系统,有的用户甚至几个小时也无法进入,下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法:我们首先在左下角的“开始…...
2022/11/19 21:17:14 - win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...
置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题,电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update,请勿关机”(如下图所示),而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢?一切都是正常操作的,为什么开时机呈现“正…...
2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57