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：
音频裁剪
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
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