【Android】pcm音訊資料調節音量大小
1.前言
最近專案裡面有段音訊流需要程式碼控制音量大小，之前是直接推到伺服器端用於語音識別的，由於多裝置同時在執行，會存在串音的問題，因此各裝置在設定頁都增加了一個可滑動進度條，用於動態調解音訊流音量的大小。
2.遇到問題
雖然之前並未接觸過類似的知識點，但在網上找到了 pcm音量控制 這篇文章，文章看起來很高大上，不過我們需要用到的好像就是一個公式而已：
QQ截圖20190119145306.png
就是這麼個東西，具體解釋大家可以點選上面的文章連結看看原理，其中 A1 和 A2 是兩個聲音的振幅，此處的A2為原始音訊振幅，A1為根據所指定db大小計算出來的調節音量後的音訊振幅，畫不多說，試試效果：
int db = -4;
private double factor = Math.pow(10,db / 20);
//調節PCM資料音量
//pData原始音訊byte陣列，nLen原始音訊byte陣列長度，data2轉換後新音訊byte陣列，nBitsPerSample取樣率，multiple表示Math.pow()返回值
public int amplifyPCMData(byte[] pData, int nLen, byte[] data2, int nBitsPerSample, float multiple)
{
int nCur = 0;
if (16 == nBitsPerSample)
{
while (nCur < nLen)
{
short volum = getShort(pData, nCur);
volum = (short)(volum * multiple);
data2[nCur]= (byte)( volum& 0xFF);
data2[nCur+1] = (byte)((volum >> 8) & 0xFF);
nCur += 2;
}
}
return 0;
}
private short getShort(byte[] data, int start)
{
return (short)((data[start] & 0xFF) | (data[start+1] << 8));
}
//把音訊byte[]寫入本地檔案
public static void byte2file(String pathName, byte[] data) {
BufferedOutputStream bos = null;
File file = null;
try {
File dir = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/test/");
if (!dir.exists()) {//判斷檔案目錄是否存在
dir.mkdirs();
}
file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/test/" + pathName);
/* 使用以下2行程式碼時，不追加方式*/
/*bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
bos.write(bfile); */
/* 使用以下3行程式碼時，追加方式*/
bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file, true));
bos.write(data);
bos.flush();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (bos != null) {
try {
bos.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
}
}
然後開始測試：
byte[] byteYuanNew = new byte[byteYuan.length];
amplifyPCMData(byteYuan,byteYuan.length,byteYuanNew,16,(float) factor);
//存入本地
byte2file("newdata.pcm", byteYuanNew);
通過不斷調整db的值，來生成不同音量的pcm檔案，db為0表示保持音量不變，db為負數表示較低音量，為正數表示提高音量，具體各位自行體會，聲音調節步長最好是2db，然後把pcm音訊檔案匯入到電腦上，用Audacity軟體開啟：
QQ截圖20190119150519.png
我通過調整db的值發現，當-2，-4······-14等等音量並未發生變化，-20突然變小，音量改變有點段落式變化，其實不難發現問題的出現就是在pow這個函式上。
3.解決
Math.pow(64,1/3)等價於 Math.pow(64,0)，所以結果是1.0
在程式中，1/3並不代表三分之一，因為這裡是兩個int型別在做除法，結果也是int型別，會自動取整（向下取0了）, 所以是0。
但其實我們真正想要的結果是0.3333333333333333333，和0的差距也太大了吧！
其實很簡單的問題，還是java基礎沒打好，知道了問題所在，解決就很簡單了：
private double factor = Math.pow(10, (double)db / 20);
在pow函式裡，指數強轉為double型別，然後資料自然誤差就很小很小了。再次測試：
QQ截圖20190119151712.png
注意：本文並未處理資料溢位的情況，因為每個樣本取值範圍是有限制的，調節音量時不可能隨便增大，比如一個signed 16 bits的樣本，值為5000，我們放大10倍，由於有符號位16bits資料取值範圍為-32768~32767，5000乘以10得到的50000超過了32767，資料溢位了，最後值可能變為-15536，不是我們期望的， 解決方式點我 ;
原始碼： https://github.com/hanxiaofeng/StudyAndroid 工程裡pcmvideotest module！
參考文章：
2. PCM音量控制（高階篇）