Java 音頻處理技術簡介

Java Sound包介紹

Java sound API 比較簡單陳舊，受操做系統影響較大，沒法知足一些專業場景。好比在 windows 下8路輸入的聲卡會被識別爲4個2路輸入的設備，沒法協同工做。可是它提供了不少基礎 API，仍是頗有必要了解一下的。

包：

• sampled包 聲音採樣處理
• midi 包 midi 音樂處理

類：

• AudioSystem 用來操做各類系統資源，如外接的話筒，輸入等；能夠從這些設備直接獲得io 流；還能夠在各類音頻格式之間轉換。——要注意數據格式和文件格式的區別！

• AudioFormat 用來表示數據格式，包括編碼技術（一般是脈碼調製即 PCM），通道數，採樣率，每一個樣(敏感詞)本位數，幀速率，幀大小，字節順序

• AudioFileFormat 用來表示文件格式，包括文件類型，文件長度(字節)，文件中的音頻數據長度(幀)，

• Mixer 用來表示各類設備，做用是接收 n 錄輸入，處理後送到 n 錄輸出。

• Line 是 Port, Mixer, DataLine 的公共父接口，他們能夠對流經的信號進行控制，如gain（以分貝影響信號的體積），pan（影響聲音的左右定位，混響（這會增長聲音的混響）模擬不一樣類型的房間聲學）和採樣率（影響播放速率以及聲音間距）

• Port 簡單表示來自或到聲音設備的線

• DataLine 提供與媒體相關的功能，如音頻格式，媒體位置，緩衝區大小，電平，啓停，暫停和回覆，刷新，drain，活動狀態

• SourceDataLine 用來把數據寫入 Mixer，write()的參數表示寫入緩衝區的數據，建議每次寫入的數據大小比緩衝區大。期間若是調用 stop()會馬上中止播放，剩餘數據殘留在緩衝區，下次再調用 start()會繼續播放。

• TargetDataLine 用來從Mixer 接收音頻數據，open()表示準備好，start()開始捕獲數據到緩衝區，read()讀取緩衝區的數據，每次讀取的數據應該比緩衝區小，好比例子中是緩衝區大小的1/5。
  綜上，兩種 line 都同樣，open/close 是控制線的程序資源；start/stop 是控制設備；write/read/flush/drain 是控制緩衝區。其中前四個方法會產生事件。

ASIO介紹

ASIO（Audio stream input output）是一種音頻流輸入輸出API，由 Steinberg 公司開發，可實現低延遲、高同步、高吞吐率。當今主流聲卡都會支持，在 windows 和 mac os 下都有驅動。參考資料中有Steinberg 公司的 ASIO SDK 下載連接，是 C++語音實現的。然而要在 Java 中調用 ASIO並不須要下載此 SDK，而是可使用開源的 JAsioHost 庫。見下一節

另外，ASIO 限制每次只能選定一個設備輸入輸出音頻，沒法支持須要多個設備同時工做的場景。這時可使用一款通用 ASIO 封裝庫 Asio4all。它底層使用 WDM API（Windows Driver Module，一種和 ASIO 相似的音頻輸入輸出 API，但只有 windows 系統支持）訪問音頻設備，對外暴露 ASIO接口。用戶能夠經過它同時訪問多臺音頻設備。

JAsioHost 庫

JAsioHost 使用 JNI 技術封裝 asio API，暴露出一套 Java API。開發者能夠直接針對此 API 編程實現音頻輸入輸出。詳細可參考項目介紹。
我在使用JAsioHost時發現給AsioDriver設置採樣率並不生效，不肯定是否bug。

綜上，若是須要用 java 同時操做多臺音頻設備，須要在本機安裝asio4all 驅動，而後基於 JAsioHost 庫編碼操做音頻設備。

順帶一提， JAsioHost API 和 Java Sound API 風格不一樣，前者主動推送數據到調用者，後者被動接受調用者調用拉取數據。所以並不能很簡單地在兩種實現方案之間切換，須要開發者作一些兼容處理。

參考資料

Java Sound官方文檔： http://docs.oracle.com/javase/tutorial/sound/TOC.html
Steinberg ASIO 驅動 官方下載： https://www.steinberg.net/en/company/developers.html
asio4all官網： http://www.asio4all.com/
JasioHost 項目主頁： https://github.com/mhroth/jasiohost

做者：搞技術的薛彬 連接：https://www.jianshu.com/p/3d27058dc377 來源：簡書 簡書著做權歸做者全部，任何形式的轉載都請聯繫做者得到受權並註明出處。