java - Android Audio - 流式正弦音发生器奇怪的行为

Question

第一次发贴在这里。我通常喜欢自己找到答案(无论是通过研究还是反复试验)，但我在这里遇到了困难。

我想做什么:我正在构建一个简单的 android 音频合成器。现在，我只是实时播放正弦音调，UI 中的 slider 会随着用户的调整而改变音调的频率。

我是如何构建它的:基本上，我有两个线程——一个工作线程和一个输出线程。每次调用 tick() 方法时，工作线程只需用正弦波数据填充缓冲区。缓冲区填满后，它会提醒输出线程数据已准备好写入音轨。我使用两个线程的原因是因为 audiotrack.write() block ，我希望工作线程能够尽快开始处理其数据(而不是等待音轨完成写入)。 UI 上的 slider 只是更改工作线程中的一个变量，因此工作线程的 tick() 方法将读取频率的任何更改(通过 slider )。

有效的方法:几乎所有的;线程通信良好，播放中似乎没有任何间隙或咔哒声。尽管缓冲区大小很大(感谢 android)，但响应能力还可以。频率变量确实发生了变化，tick() 方法中缓冲区计算期间使用的中间值也发生了变化(由 Log.i() 验证)。

什么不起作用:出于某种原因，我似乎无法获得可听频率的连续变化。当我调整 slider 时，频率会逐步变化，通常宽至四分之一或五分之一。理论上，我应该听到最小 1Hz 的变化，但我没有。奇怪的是， slider 的变化似乎导致正弦波在谐波序列中播放间隔；但是，我可以验证频率变量没有捕捉到默认频率的整数倍。

我的音轨是这样设置的:

_buffSize = AudioTrack.getMinBufferSize(sampleRate, AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
_audioTrackOut = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, _sampleRate, AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, _buffSize, AudioTrack.MODE_STREAM);

工作线程的缓冲区正在填充(通过 tick())，如下所示:

public short[] tick()
{
    short[] outBuff = new short[_outBuffSize/2]; // (buffer size in Bytes) / 2
    for (int i = 0; i < _outBuffSize/2; i++) 
    {
        outBuff[i] = (short) (Short.MAX_VALUE * ((float) Math.sin(_currentAngle)));

        //Update angleIncrement, as the frequency may have changed by now
        _angleIncrement = (float) (2.0f * Math.PI) * _freq / _sampleRate;
        _currentAngle = _currentAngle + _angleIncrement;    
    }
    return outBuff;     
}

音频数据是这样写的:

_audioTrackOut.write(fromWorker, 0, fromWorker.length);

如有任何帮助，我们将不胜感激。我怎样才能得到更渐进的频率变化？我非常有信心我在 tick() 中的逻辑是合理的，因为 Log.i() 验证了变量 angleIncrement 和 currentAngle 是否正在正确更新。

谢谢!

更新:

我在这里发现了类似的问题:Android AudioTrack buffering problems该解决方案提出必须能够足够快地为 audioTrack 生成样本，这是有道理的。我将采样率降低到 22050Hz，并进行了一些经验测试——在最坏的情况下，我可以在大约 6 毫秒内填充缓冲区(通过 tick())。这绰绰有余。在 22050Hz 时，audioTrack 给我的缓冲区大小为 2048 个样本(或 4096 字节)。因此，每个填充的缓冲区持续约 0.0928 秒的音频，这比创建数据所需的时间(1~6 毫秒)长得多。所以，我知道我在足够快地生成样本方面没有任何问题。

我还应该注意到，在应用程序生命周期的前 3 秒左右，它工作正常 - slider 的平滑扫描会在音频输出中产生平滑的扫描。在此之后，它开始变得非常不稳定(声音仅每 100Mhz 变化一次)，然后，它完全停止响应 slider 输入。

我还修复了一个错误，但我认为它没有影响。 AudioTrack.getMinBufferSize() 返回 BYTES 中允许的最小缓冲区大小，我在 tick() 中使用这个数字作为缓冲区的长度 - 我现在使用这个数字的一​​半(每个样本 2 个字节)。

Answer 1

我找到了!

事实证明问题与缓冲区或线程无关。

前几秒听起来还不错，因为计算的角度比较小。随着程序的运行和角度的增长，Math.sin(_currentAngle) 开始产生不可靠的值。

因此，我将 Math.sin() 替换为 FloatMath.sin()。

我也换了_currentAngle = _currentAngle + _angleIncrement;

与

_currentAngle = ((_currentAngle + _angleIncrement) % (2.0f * (float) Math.PI));，所以角度总是 < 2*PI。

工作起来很有魅力!非常感谢你的帮助，禁卫军机器人!