android音频编辑之音频裁剪的示例代码
前言
本篇开始讲解音频编辑的具体操作,从相对简单的音频裁剪开始。要进行音频裁剪,我的方案是开启一个Service服务用于音频裁剪的耗时操作,主界面发送裁剪命令,同时注册EventBus接受裁剪的消息(当然也可以使用广播接受的方式)。因此,在本篇主要会讲解以下内容:
- 音频编辑项目的整体结构
- 音频裁剪方法的流程实现
- 获取音频文件相关信息
- 计算裁剪时间点对应文件中数据的位置
- 写入wav文件头信息
- 写入wav文件裁剪部分的音频数据
下面是音频裁剪效果图:
音频编辑项目的整体结构
该音频测试项目的结构其实很简单,大致就是以Fragment为基础的各个界面,以IntentService为基础的后台服务,以及最重要的音频编辑工具类实现。大致结构如下:
- CutFragment,裁剪页面。选择音频,裁剪音频,播放裁剪后的音频,同时注册了EventBus以便接受后台音频编辑操作发送的消息进行更新。
- AudioTaskService,音频编辑服务Service。继承自IntentService,可以在后台任务的线程中执行耗时音频编辑操作。
- AudioTaskCreator,音频编辑任务命令发送器。通过它可以启动音频编辑服务AudioTaskService,并发送具体的编辑操作给它。
- AudioTaskHandler,音频编辑任务处理器。AudioTaskService接受到的intent任务都交给它去处理。这里具体处理裁剪,合成等操作。
- AudioEditUtil, 音频编辑工具类。提供裁剪,合成等音频编辑的方法。
- 另外还有其他相关的音频工具类。
现在我们看看它们之间的主要流程实现:
CutFragment发起音频裁剪任务,同时接收更新音频编辑消息
public class CutFragment extends Fragment { ... /** * 裁剪音频 */ private void cutAudio() { String path1 = tvAudioPath1.getText().toString(); if(TextUtils.isEmpty(path1)){ ToastUtil.showToast("音频路径为空"); return; } float startTime = Float.valueOf(etStartTime.getText().toString()); float endTime = Float.valueOf(etEndTime.getText().toString()); if(startTime <= 0){ ToastUtil.showToast("时间不对"); return; } if(endTime <= 0){ ToastUtil.showToast("时间不对"); return; } if(startTime >= endTime){ ToastUtil.showToast("时间不对"); return; } //调用AudioTaskCreator发起音频裁剪任务 AudioTaskCreator.createCutAudioTask(getContext(), path1, startTime, endTime); } /** * 接收并更新裁剪消息 */ @Subscribe(threadMode = ThreadMode.MAIN) public void onReceiveAudioMsg(AudioMsg msg) { if(msg != null && !TextUtils.isEmpty(msg.msg)){ tvMsgInfo.setText(msg.msg); mCurPath = msg.path; } } }
AudioTaskCreator启动音频裁剪任务AudioTaskService
public class AudioTaskCreator { ... /** * 启动音频裁剪任务 * @param context * @param path */ public static void createCutAudioTask(Context context, String path, float startTime, float endTime){ Intent intent = new Intent(context, AudioTaskService.class); intent.setAction(ACTION_AUDIO_CUT); intent.putExtra(PATH_1, path); intent.putExtra(START_TIME, startTime); intent.putExtra(END_TIME, endTime); context.startService(intent); } }
AudioTaskService服务将接受的Intent任务交给AudioTaskHandler处理
/** * 执行后台任务的服务 */ public class AudioTaskService extends IntentService { private AudioTaskHandler mTaskHandler; public AudioTaskService() { super("AudioTaskService"); } @Override public void onCreate() { super.onCreate(); mTaskHandler = new AudioTaskHandler(); } /** * 实现异步任务的方法 * * @param intent Activity传递过来的Intent,数据封装在intent中 */ @Override protected void onHandleIntent(Intent intent) { if (mTaskHandler != null) { mTaskHandler.handleIntent(intent); } } }
AudioTaskService服务将接受的Intent任务交给AudioTaskHandler处理,根据不同的Intent action,调用不同的处理方法
/** * */ public class AudioTaskHandler { public void handleIntent(Intent intent){ if(intent == null){ return; } String action = intent.getAction(); switch (action){ case AudioTaskCreator.ACTION_AUDIO_CUT: { //裁剪 String path = intent.getStringExtra(AudioTaskCreator.PATH_1); float startTime = intent.getFloatExtra(AudioTaskCreator.START_TIME, 0); float endTime = intent.getFloatExtra(AudioTaskCreator.END_TIME, 0); cutAudio(path, startTime, endTime); } break; //其他编辑任务 ... default: break; } } /** * 裁剪音频 * @param srcPath 源音频路径 * @param startTime 裁剪开始时间 * @param endTime 裁剪结束时间 */ private void cutAudio(String srcPath, float startTime, float endTime){ //具体裁剪操作 } }
音频裁剪方法的实现
接下来是音频裁剪的具体操作。还记得上一篇文章说的,音频的裁剪操作都是要基于PCM文件或者WAV文件上进行的,所以对于一般的音频文件都是需要先解码得到PCM文件或者WAV文件,才能进行具体的音频编辑操作。因此音频裁剪操作需要经历以下步骤:
- 计算解码后的wav音频路径
- 对源音频进行解码,得到解码后源WAV文件
- 创建源wav文件和目标WAV音频频的RandomAccessFile,以便对它们后面对它们进行读写操作
- 根据采样率,声道数,采样位数,和当前时间,计算开始时间和结束时间对应到源文件的具体位置
- 根据采样率,声道数,采样位数,裁剪音频数据大小等,计算得到wav head文件头byte数据
- 将wav head文件头byte数据写入到目标文件中
- 将源文件的开始位置到结束位置的数据复制到目标文件中
- 删除源wav文件,重命名目标wav文件为源wav文件,即得到最终裁剪后的wav文件
如下,对源音频进行解码,得到解码后的音频文件,然后根据解码音频文件得到Audio音频相关信息,里面记录音频相关的信息如采样率,声道数,采样位数等。
/** * */ public class AudioTaskHandler { /** * 裁剪音频 * @param srcPath 源音频路径 * @param startTime 裁剪开始时间 * @param endTime 裁剪结束时间 */ private void cutAudio(String srcPath, float startTime, float endTime){ String fileName = new File(srcPath).getName(); String nameNoSuffix = fileName.substring(0, fileName.lastIndexOf('.')); fileName = nameNoSuffix + Constant.SUFFIX_WAV; String outName = nameNoSuffix + "_cut.wav"; //裁剪后音频的路径 String destPath = FileUtils.getAudioEditStorageDirectory() + File.separator + outName; //解码源音频,得到解码后的文件 decodeAudio(srcPath, destPath); if(!FileUtils.checkFileExist(destPath)){ ToastUtil.showToast("解码失败" + destPath); return; } //获取根据解码后的文件得到audio数据 Audio audio = getAudioFromPath(destPath); //裁剪操作 if(audio != null){ AudioEditUtil.cutAudio(audio, startTime, endTime); } //裁剪完成,通知消息 String msg = "裁剪完成"; EventBus.getDefault().post(new AudioMsg(AudioTaskCreator.ACTION_AUDIO_CUT, destPath, msg)); } /** * 获取根据解码后的文件得到audio数据 * @param path * @return */ private Audio getAudioFromPath(String path){ if(!FileUtils.checkFileExist(path)){ return null; } if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN) { try { Audio audio = Audio.createAudioFromFile(new File(path)); return audio; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } return null; } }
获取音频文件相关信息
而获取Audio信息其实就是解码时获取MediaFormat,然后获取音频相关的信息的。
/** * 音频信息 */ public class Audio { private String path; private String name; private float volume = 1f; private int channel = 2; private int sampleRate = 44100; private int bitNum = 16; private int timeMillis; ... @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN) public static Audio createAudioFromFile(File inputFile) throws Exception { MediaExtractor extractor = new MediaExtractor(); MediaFormat format = null; int i; try { extractor.setDataSource(inputFile.getPath()); }catch (Exception ex){ ex.printStackTrace(); extractor.setDataSource(new FileInputStream(inputFile).getFD()); } int numTracks = extractor.getTrackCount(); for (i = 0; i < numTracks; i++) { format = extractor.getTrackFormat(i); if (format.getString(MediaFormat.KEY_MIME).startsWith("audio/")) { extractor.selectTrack(i); break; } } if (i == numTracks) { throw new Exception("No audio track found in " + inputFile); } Audio audio = new Audio(); audio.name = inputFile.getName(); audio.path = inputFile.getAbsolutePath(); audio.sampleRate = format.containsKey(MediaFormat.KEY_SAMPLE_RATE) ? format.getInteger(MediaFormat.KEY_SAMPLE_RATE) : 44100; audio.channel = format.containsKey(MediaFormat.KEY_CHANNEL_COUNT) ? format.getInteger(MediaFormat.KEY_CHANNEL_COUNT) : 1; audio.timeMillis = (int) ((format.getLong(MediaFormat.KEY_DURATION) / 1000.f)); //根据pcmEncoding编码格式,得到采样精度,MediaFormat.KEY_PCM_ENCODING这个值不一定有 int pcmEncoding = format.containsKey(MediaFormat.KEY_PCM_ENCODING) ? format.getInteger(MediaFormat.KEY_PCM_ENCODING) : AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT; switch (pcmEncoding){ case AudioFormat.ENCODING_PCM_FLOAT: audio.bitNum = 32; break; case AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT: audio.bitNum = 8; break; case AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT: default: audio.bitNum = 16; break; } extractor.release(); return audio; } }
这里要注意,通过MediaFormat获取音频信息的时候,获取采样位数是要先查找MediaFormat.KEY_PCM_ENCODING这个key对应的值,如果是AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT,则是8位采样精度,如果是AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,则是16位采样精度,如果是AudioFormat.ENCODING_PCM_FLOAT(android 5.0 版本新增的类型),则是32位采样精度。当然可能MediaFormat中没有包含MediaFormat.KEY_PCM_ENCODING这个key信息,这时就使用默认的AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,即默认的16位采样精度(也可以说2个字节作为一个采样点编码)。
接下来就是真正的裁剪操作了。根据audio中的音频信息得到将要写入的wav文件头信息字节数据,创建随机读写文件,写入文件头数据,然后源随机读写文件移动到指定的开始时间开始读取,目标随机读写文件将读取的数据写入,知道源随机文件读到指定的结束时间停止,这样就完成了音频文件的裁剪操作。
public class AudioEditUtil { /** * 裁剪音频 * @param audio 音频信息 * @param cutStartTime 裁剪开始时间 * @param cutEndTime 裁剪结束时间 */ public static void cutAudio(Audio audio, float cutStartTime, float cutEndTime){ if(cutStartTime == 0 && cutEndTime == audio.getTimeMillis() / 1000f){ return; } if(cutStartTime >= cutEndTime){ return; } String srcWavePath = audio.getPath(); int sampleRate = audio.getSampleRate(); int channels = audio.getChannel(); int bitNum = audio.getBitNum(); RandomAccessFile srcFis = null; RandomAccessFile newFos = null; String tempOutPath = srcWavePath + ".temp"; try { //创建输入流 srcFis = new RandomAccessFile(srcWavePath, "rw"); newFos = new RandomAccessFile(tempOutPath, "rw"); //源文件开始读取位置,结束读取文件,读取数据的大小 final int cutStartPos = getPositionFromWave(cutStartTime, sampleRate, channels, bitNum); final int cutEndPos = getPositionFromWave(cutEndTime, sampleRate, channels, bitNum); final int contentSize = cutEndPos - cutStartPos; //复制wav head 字节数据 byte[] headerData = AudioEncodeUtil.getWaveHeader(contentSize, sampleRate, channels, bitNum); copyHeadData(headerData, newFos); //移动到文件开始读取处 srcFis.seek(WAVE_HEAD_SIZE + cutStartPos); //复制裁剪的音频数据 copyData(srcFis, newFos, contentSize); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return; }finally { //关闭输入流 if(srcFis != null){ try { srcFis.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if(newFos != null){ try { newFos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } // 删除源文件, new File(srcWavePath).delete(); //重命名为源文件 FileUtils.renameFile(new File(tempOutPath), audio.getPath()); } }
计算裁剪时间点对应文件中数据的位置
需要注意的是根据时间计算在文件中的位置,它是这么实现的:
/** * 获取wave文件某个时间对应的数据位置 * @param time 时间 * @param sampleRate 采样率 * @param channels 声道数 * @param bitNum 采样位数 * @return */ private static int getPositionFromWave(float time, int sampleRate, int channels, int bitNum) { int byteNum = bitNum / 8; int position = (int) (time * sampleRate * channels * byteNum); //这里要特别注意,要取整(byteNum * channels)的倍数 position = position / (byteNum * channels) * (byteNum * channels); return position; }
这里要特别注意,因为time是个float的数,所以计算后的position取整它并不一定是(byteNum * channels)的倍数,而position的位置必须要是(byteNum * channels)的倍数,否则后面的音频数据就全部乱了,那么在播放时就是撒撒撒撒的噪音,而不是原来的声音了。原因是音频数据是按照一个个采样点来计算的,一个采样点的大小就是(byteNum * channels),所以要取(byteNum * channels)的整数倍。
写入wav文件头信息
接着看看往新文件写入wav文件头是怎么实现的,这个在上一篇中也是有讲过的,不过还是列出来吧:
/** * 获取Wav header 字节数据 * @param totalAudioLen 整个音频PCM数据大小 * @param sampleRate 采样率 * @param channels 声道数 * @param bitNum 采样位数 * @throws IOException */ public static byte[] getWaveHeader(long totalAudioLen, int sampleRate, int channels, int bitNum) throws IOException { //总大小,由于不包括RIFF和WAV,所以是44 - 8 = 36,在加上PCM文件大小 long totalDataLen = totalAudioLen + 36; //采样字节byte率 long byteRate = sampleRate * channels * bitNum / 8; byte[] header = new byte[44]; header[0] = 'R'; // RIFF header[1] = 'I'; header[2] = 'F'; header[3] = 'F'; header[4] = (byte) (totalDataLen & 0xff);//数据大小 header[5] = (byte) ((totalDataLen >> 8) & 0xff); header[6] = (byte) ((totalDataLen >> 16) & 0xff); header[7] = (byte) ((totalDataLen >> 24) & 0xff); header[8] = 'W';//WAVE header[9] = 'A'; header[10] = 'V'; header[11] = 'E'; //FMT Chunk header[12] = 'f'; // 'fmt ' header[13] = 'm'; header[14] = 't'; header[15] = ' ';//过渡字节 //数据大小 header[16] = 16; // 4 bytes: size of 'fmt ' chunk header[17] = 0; header[18] = 0; header[19] = 0; //编码方式 10H为PCM编码格式 header[20] = 1; // format = 1 header[21] = 0; //通道数 header[22] = (byte) channels; header[23] = 0; //采样率,每个通道的播放速度 header[24] = (byte) (sampleRate & 0xff); header[25] = (byte) ((sampleRate >> 8) & 0xff); header[26] = (byte) ((sampleRate >> 16) & 0xff); header[27] = (byte) ((sampleRate >> 24) & 0xff); //音频数据传送速率,采样率*通道数*采样深度/8 header[28] = (byte) (byteRate & 0xff); header[29] = (byte) ((byteRate >> 8) & 0xff); header[30] = (byte) ((byteRate >> 16) & 0xff); header[31] = (byte) ((byteRate >> 24) & 0xff); // 确定系统一次要处理多少个这样字节的数据,确定缓冲区,通道数*采样位数 header[32] = (byte) (channels * 16 / 8); header[33] = 0; //每个样本的数据位数 header[34] = 16; header[35] = 0; //Data chunk header[36] = 'd';//data header[37] = 'a'; header[38] = 't'; header[39] = 'a'; header[40] = (byte) (totalAudioLen & 0xff); header[41] = (byte) ((totalAudioLen >> 8) & 0xff); header[42] = (byte) ((totalAudioLen >> 16) & 0xff); header[43] = (byte) ((totalAudioLen >> 24) & 0xff); return header; }
这里比上一篇中精简了一些,只要传入音频数据大小,采样率,声道数,采样位数这四个参数,就可以得到wav文件头信息了,然后再将它写入到wav文件开始处。
/** * 复制wav header 数据 * * @param headerData wav header 数据 * @param fos 目标输出流 */ private static void copyHeadData(byte[] headerData, RandomAccessFile fos) { try { fos.seek(0); fos.write(headerData); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } }
写入wav文件裁剪部分的音频数据
接下来就是将裁剪部分的音频数据写入到文件中了。这里要先移动源文件的读取位置到裁剪起始处,即
//移动到文件开始读取处 srcFis.seek(WAVE_HEAD_SIZE + cutStartPos);
这样就可以从源文件读取裁剪处的数据了
/** * 复制数据 * * @param fis 源输入流 * @param fos 目标输出流 * @param cooySize 复制大小 */ private static void copyData(RandomAccessFile fis, RandomAccessFile fos, final int cooySize) { byte[] buffer = new byte[2048]; int length; int totalReadLength = 0; try { while ((length = fis.read(buffer)) != -1) { fos.write(buffer, 0, length); totalReadLength += length; int remainSize = cooySize - totalReadLength; if (remainSize <= 0) { //读取指定位置完成 break; } else if (remainSize < buffer.length) { //离指定位置的大小小于buffer的大小,换remainSize的buffer buffer = new byte[remainSize]; } } } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } }
上面代码目的就是读取startPos开始,到startPos+copySize之间的数据。
总结
到这里的话,想必对裁剪的整体流程有一定的了解了,总结起来的话,首先是对音频解码,得到解码后的wav文件或者pcm文件,然后取得音频的文件头信息(包括采样率,声道数,采样位数,时间等),然后计算得到裁剪时间对应到文件中数据位置,以及裁剪的数据大小,然后计算得到裁剪后的wav文件头信息,并写入新文件中,最后将源文件裁剪部分的数据写入到新文件中,最终得到裁剪后的wav文件了。
读者可能会有疑问,我想要裁剪的是mp3文件,这里只是得到裁剪后的wav文件,那怎么得到裁剪后的mp3文件呢?这个就需要对该wav文件进行mp3编码压缩了,具体实现可以参考我的Github项目 AudioEdit
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持我们。
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