【鸿蒙实战开发】HarmonyOS音频播放

音频播放开发概述

如何选择音频播放开发方式

系统提供了多样化的API，来帮助开发者完成音频播放的开发，不同的API适用于不同音频数据格式、音频资源来源、音频利用场景，甚至是不同开发语言。因此，选择符合的音频播放API，有助于降低开发工作量，实现更佳的音频播放效果。

• AudioRenderer：用于音频输出的ArkTS/JS API，仅支持PCM格式，需要应用持续写入音频数据进行工作。应用可以在输入前添加数据预处置处罚，如设定音频文件的采样率、位宽等，要求开发者具备音频处置处罚的基础知识，适用于更专业、更多样化的媒体播放应用开发。
  
• AudioHaptic：用于音振协同播放的ArkTS/JS API，适用于需要在播放音频时同步发起振动的场景，如来电铃声随振、键盘按键反馈、消息通知反馈等。
  
• OpenSL ES：一套跨平台尺度化的音频Native API，同样提供音频输出本领，仅支持PCM格式，适用于从其他嵌入式平台移植，或依赖在Native层实现音频输出功能的播放应用利用。
  
• OHAudio：用于音频输出的Native API，此API在设计上实现归一，同时支持普通音频通路和低时延通路。仅支持PCM格式，适用于依赖Native层实现音频输出功能的场景。
  

除上述方式外，也可以通过Media Kit实现音频播放。

• AVPlayer：用于音频播放的ArkTS/JS API，集成了流媒体和本地资源剖析、媒体资源解封装、音频解码和音频输出功能。可用于直接播放mp3、m4a等格式的音频文件，不支持直接播放PCM格式文件。
  
• SoundPool：低时延的短音播放ArkTS/JS API，适用于播放急促简短的音效，如相机快门音效、按键音效、游戏射击音效等。
  

开发音频播放应用须知

应用如果要实现后台播放或熄屏播放，需要同时满足：

• 利用媒领会话功能注册到系统内同一管理，否则在应用进入后台时，播放将被强制停止。具体参考AVSession Kit开发指导。
  
• 申请长时任务制止进入挂起（Suspend）状态。具体参考长时任务开发指导。
  

当应用进入后台，播放被停止，如果被媒领会话管控，将打印日记“pause id”；如果没有该日记，则阐明被长时任务管控。
利用AudioRenderer开发音频播放功能

AudioRenderer是音频渲染器，用于播放PCM（Pulse Code Modulation）音频数据，相比AVPlayer而言，可以在输入前添加数据预处置处罚，更适合有音频开发履历的开发者，以实现更灵活的播放功能。
开发指导

利用AudioRenderer播放音频涉及到AudioRenderer实例的创建、音频渲染参数的配置、渲染的开始与停止、资源的释放等。本开发指导将以一次渲染音频数据的过程为例，向开发者讲解如何利用AudioRenderer进行音频渲染，发起搭配AudioRenderer的API阐明阅读。
下图展示了AudioRenderer的状态变化，在创建实例后，调用对应的方法可以进入指定的状态实现对应的举动。需要注意的是在确定的状态实行不符合的方法可能导致AudioRenderer发生错误，发起开发者在调用状态转换的方法前进行状态检查，制止程序运行产生预期以外的效果。
为包管UI线程不被阻塞，大部分AudioRenderer调用都是异步的。对于每个API均提供了callback函数和Promise函数，以下示例均采用callback函数。
图1 AudioRenderer状态变化表示图

在进行应用开发的过程中，发起开发者通过on(‘stateChange’)方法订阅AudioRenderer的状态变更。因为针对AudioRenderer的某些操纵，仅在音频播放器在固定状态时才气实行。如果应用在音频播放器处于错误状态时实行操纵，系统可能会抛出异常或生成其他未定义的举动。

• prepared状态： 通过调用createAudioRenderer()方法进入到该状态。
  
• running状态： 正在进行音频数据播放，可以在prepared状态通过调用start()方法进入此状态，也可以在paused状态和stopped状态通过调用start()方法进入此状态。
  
• paused状态： 在running状态可以通过调用pause()方法停息音频数据的播放并进入paused状态，停息播放之后可以通过调用start()方法继续音频数据播放。
  
• stopped状态： 在paused/running状态可以通过stop()方法停止音频数据的播放。
  
• released状态： 在prepared、paused、stopped等状态，用户均可通过release()方法释放掉全部占用的硬件和软件资源，并且不会再进入到其他的任何一种状态了。
  

开发步骤及注意事项

• 配置音频渲染参数并创建AudioRenderer实例，音频渲染参数的具体信息可以检察AudioRendererOptions。
  

1. import { audio } from '@kit.AudioKit';
3. let audioStreamInfo: audio.AudioStreamInfo = {
4.   samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_48000, // 采样率
5.   channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_2, // 通道
6.   sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S16LE, // 采样格式
7.   encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW // 编码格式
8. };
10. let audioRendererInfo: audio.AudioRendererInfo = {
11.   usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_VOICE_COMMUNICATION,
12.   rendererFlags: 0
13. };
15. let audioRendererOptions: audio.AudioRendererOptions = {
16.   streamInfo: audioStreamInfo,
17.   rendererInfo: audioRendererInfo
18. };
20. audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions, (err, data) => {
21.   if (err) {
22.     console.error(`Invoke createAudioRenderer failed, code is ${err.code}, message is ${err.message}`);
23.     return;
24.   } else {
25.     console.info('Invoke createAudioRenderer succeeded.');
26.     let audioRenderer = data;
27.   }
28. });

复制代码

• 调用on(‘writeData’)方法，订阅监听音频数据写入回调。
  

1. import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
2. import { fileIo } from '@kit.CoreFileKit';
4. let bufferSize: number = 0;
5. class Options {
6.   offset?: number;
7.   length?: number;
8. }
10. let path = getContext().cacheDir;
11. //确保该路径下存在该资源
12. let filePath = path + '/StarWars10s-2C-48000-4SW.wav';
13. let file: fileIo.File = fileIo.openSync(filePath, fileIo.OpenMode.READ_ONLY);
15. let writeDataCallback = (buffer: ArrayBuffer) => {
16.   
17.   let options: Options = {
18.     offset: bufferSize,
19.     length: buffer.byteLength
20.   }
21.   fileIo.readSync(file.fd, buffer, options);
22.   bufferSize += buffer.byteLength;
23. }
25. audioRenderer.on('writeData', writeDataCallback);

复制代码

• 调用start()方法进入running状态，开始渲染音频。
  

1. import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
3. audioRenderer.start((err: BusinessError) => {
4.   if (err) {
5.     console.error(`Renderer start failed, code is ${err.code}, message is ${err.message}`);
6.   } else {
7.     console.info('Renderer start success.');
8.   }
9. });

复制代码

• 调用stop()方法停止渲染。
  

1. import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
3. audioRenderer.stop((err: BusinessError) => {
4.   if (err) {
5.     console.error(`Renderer stop failed, code is ${err.code}, message is ${err.message}`);
6.   } else {
7.     console.info('Renderer stopped.');
8.   }
9. });

复制代码

• 调用release()方法烧毁实例，释放资源。
  

1. import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
3. audioRenderer.release((err: BusinessError) => {
4.   if (err) {
5.     console.error(`Renderer release failed, code is ${err.code}, message is ${err.message}`);
6.   } else {
7.     console.info('Renderer released.');
8.   }
9. });

复制代码

选择精确的StreamUsage

创建播放器时候，开发者需要根据应用场景指定播放器的StreamUsage，选择精确的StreamUsage可以制止用户碰到不符合预期的举动。
在音频API文档StreamUsage介绍中，列举了每一种类型推荐的应用场景。比方音乐场景推荐利用STREAM_USAGE_MUSIC，电影或者视频场景推荐利用STREAM_USAGE_MOVIE，游戏场景推荐利用STREAM_USAGE_GAME，等等。
如果开发者配置了不精确的StreamUsage，可能带来一些不符合预期的举动。比方以下场景。

• 游戏场景错误利用STREAM_USAGE_MUSIC类型，游戏应用将无法和其他音乐应用并发播放，而游戏场景通常可以与其他音乐应用并发播放。
  
• 导航场景错误利用STREAM_USAGE_MUSIC类型，导航应用播报时候会导致正在播放的音乐停止播放，而导航场景我们通常期望正在播放的音乐仅仅降低音量播放。
  

完整示例

下面展示了利用AudioRenderer渲染音频文件的示例代码。

1. import { audio } from '@kit.AudioKit';
2. import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
3. import { fileIo } from '@kit.CoreFileKit';
5. const TAG = 'AudioRendererDemo';
7. class Options {
8.   offset?: number;
9.   length?: number;
10. }
12. let context = getContext(this);
13. let bufferSize: number = 0;
14. let renderModel: audio.AudioRenderer | undefined = undefined;
15. let audioStreamInfo: audio.AudioStreamInfo = {
16.   samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_48000, // 采样率
17.   channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_2, // 通道
18.   sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S16LE, // 采样格式
19.   encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW // 编码格式
20. }
21. let audioRendererInfo: audio.AudioRendererInfo = {
22.   usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_MUSIC, // 音频流使用类型
23.   rendererFlags: 0 // 音频渲染器标志
24. }
25. let audioRendererOptions: audio.AudioRendererOptions = {
26.   streamInfo: audioStreamInfo,
27.   rendererInfo: audioRendererInfo
28. }
29. let path = getContext().cacheDir;
30. //确保该路径下存在该资源
31. let filePath = path + '/StarWars10s-2C-48000-4SW.wav';
32. let file: fileIo.File = fileIo.openSync(filePath, fileIo.OpenMode.READ_ONLY);
34. let writeDataCallback = (buffer: ArrayBuffer) => {
35.   let options: Options = {
36.     offset: bufferSize,
37.     length: buffer.byteLength
38.   }
39.   fileIo.readSync(file.fd, buffer, options);
40.    bufferSize += buffer.byteLength;
41. }
43. // 初始化，创建实例，设置监听事件
44. function init() {
45.   audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions, (err, renderer) => { // 创建AudioRenderer实例
46.     if (!err) {
47.       console.info(`${TAG}: creating AudioRenderer success`);
48.       renderModel = renderer;
49.       if (renderModel !== undefined) {
50.         (renderModel as audio.AudioRenderer).on('writeData', writeDataCallback);
51.       }
52.     } else {
53.       console.info(`${TAG}: creating AudioRenderer failed, error: ${err.message}`);
54.     }
55.   });
56. }
58. // 开始一次音频渲染
59. function start() {
60.   if (renderModel !== undefined) {
61.     let stateGroup = [audio.AudioState.STATE_PREPARED, audio.AudioState.STATE_PAUSED, audio.AudioState.STATE_STOPPED];
62.     if (stateGroup.indexOf((renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf()) === -1) { // 当且仅当状态为prepared、paused和stopped之一时才能启动渲染
63.       console.error(TAG + 'start failed');
64.       return;
65.     }
66.     // 启动渲染
67.     (renderModel as audio.AudioRenderer).start((err: BusinessError) => {
68.       if (err) {
69.         console.error('Renderer start failed.');
70.       } else {
71.         console.info('Renderer start success.');
72.       }
73.     });
74.   }
75. }
77. // 暂停渲染
78. function pause() {
79.   if (renderModel !== undefined) {
80.     // 只有渲染器状态为running的时候才能暂停
81.     if ((renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf() !== audio.AudioState.STATE_RUNNING) {
82.       console.info('Renderer is not running');
83.       return;
84.     }
85.     // 暂停渲染
86.     (renderModel as audio.AudioRenderer).pause((err: BusinessError) => {
87.       if (err) {
88.         console.error('Renderer pause failed.');
89.       } else {
90.         console.info('Renderer pause success.');
91.       }
92.     });
93.   }
94. }
96. // 停止渲染
97. async function stop() {
98.   if (renderModel !== undefined) {
99.     // 只有渲染器状态为running或paused的时候才可以停止
100.     if ((renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf() !== audio.AudioState.STATE_RUNNING && (renderModel as audio.AudioRenderer).state.valueOf() !== audio.AudioState.STATE_PAUSED) {
101.       console.info('Renderer is not running or paused.');
102.       return;
103.     }
104.     // 停止渲染
105.     (renderModel as audio.AudioRenderer).stop((err: BusinessError) => {
106.       if (err) {
107.         console.error('Renderer stop failed.');
108.       } else {
109.         fileIo.close(file);
110.         console.info('Renderer stop success.');
111.       }
112.     });
113.   }
114. }
116. // 销毁实例，释放资源
117. async function release() {
118.   if (renderModel !== undefined) {
119.     // 渲染器状态不是released状态，才能release
120.     if (renderModel.state.valueOf() === audio.AudioState.STATE_RELEASED) {
121.       console.info('Renderer already released');
122.       return;
123.     }
124.     // 释放资源
125.     (renderModel as audio.AudioRenderer).release((err: BusinessError) => {
126.       if (err) {
127.         console.error('Renderer release failed.');
128.       } else {
129.         console.info('Renderer release success.');
130.       }
131.     });
132.   }
133. }

复制代码

当同优先级或高优先级音频流要利用输出设备时，当前音频流会被停止，应用可以自行相应停止事件并做出处置处罚。具体的音频并发处置处罚方式可参考处置处罚音频焦点事件
利用OHAudio开发音频播放功能(C/C++)

OHAudio是系统在API version 10中引入的一套C API，此API在设计上实现归一，同时支持普通音频通路和低时延通路。仅支持PCM格式，适用于依赖Native层实现音频输出功能的场景。
利用入门

开发者要利用OHAudio提供的播放或者录制本领，需要添加对应的头文件。
在 CMake 脚本中链接动态库

1. target_link_libraries(sample PUBLIC libohaudio.so)

复制代码

添加头文件

开发者通过引入<native_audiostreambuilder.h>头文件，利用音频播放相干API。

1. #include <ohaudio/native_audiorenderer.h>
2. #include <ohaudio/native_audiostreambuilder.h>

复制代码

音频流构造器

OHAudio提供OH_AudioStreamBuilder接口，遵循构造器设计模式，用于构建音频流。开发者需要根据业务场景，指定对应的OH_AudioStream_Type。
OH_AudioStream_Type包含两种类型：

• AUDIOSTREAM_TYPE_RENDERER
  
• AUDIOSTREAM_TYPE_CAPTURER
  

利用OH_AudioStreamBuilder_Create创建构造器示例：

1. OH_AudioStreamBuilder* builder;
2. OH_AudioStreamBuilder_Create(&builder, streamType);

复制代码

在音频业务结束之后，开发者应该实行OH_AudioStreamBuilder_Destroy接口来烧毁构造器。

1. OH_AudioStreamBuilder_Destroy(builder);

复制代码

开发步骤及注意事项

具体的API阐明请参考OHAudio API参考。
开发者可以通过以下几个步骤来实现一个简单的播放功能。

• 创建构造器
  

1.   OH_AudioStreamBuilder* builder;
2. OH_AudioStreamBuilder_Create(&builder, AUDIOSTREAM_TYPE_RENDERER);

复制代码

• 配置音频流参数
  创建音频播放构造器后，可以设置音频流所需要的参数，可以参考下面的案例。
  

1. // 设置音频采样率
2. OH_AudioStreamBuilder_SetSamplingRate(builder, 48000);
3. // 设置音频声道
4. OH_AudioStreamBuilder_SetChannelCount(builder, 2);
5. // 设置音频采样格式
6. OH_AudioStreamBuilder_SetSampleFormat(builder, AUDIOSTREAM_SAMPLE_S16LE);
7. // 设置音频流的编码类型
8. OH_AudioStreamBuilder_SetEncodingType(builder, AUDIOSTREAM_ENCODING_TYPE_RAW);
9. // 设置输出音频流的工作场景
10. OH_AudioStreamBuilder_SetRendererInfo(builder, AUDIOSTREAM_USAGE_MUSIC);

复制代码

1. 注意，播放的音频数据要通过回调接口写入，开发者要实现回调接口，使用OH_AudioStreamBuilder_SetRendererCallback设置回调函数。回调函数的声明请查看[OH_AudioRenderer_Callbacks](https://developer.huawei.com/consumer/cn/doc/harmonyos-references-V5/_o_h_audio-V5#oh_audiorenderer_callbacks) 。

复制代码

• 设置音频回调函数
  多音频并发处置处罚可参考文档处置处罚音频焦点事件，仅接口语言差异。
  

1. // 自定义写入数据函数
2. int32_t MyOnWriteData(
3.     OH_AudioRenderer* renderer,
4.     void* userData,
5.     void* buffer,
6.     int32_t length)
7. {
8.     // 将待播放的数据，按length长度写入buffer
9.     return 0;
10. }
11. // 自定义音频流事件函数
12. int32_t MyOnStreamEvent(
13.     OH_AudioRenderer* renderer,
14.     void* userData,
15.     OH_AudioStream_Event event)
16. {
17.     // 根据event表示的音频流事件信息，更新播放器状态和界面
18.     return 0;
19. }
20. // 自定义音频中断事件函数
21. int32_t MyOnInterruptEvent(
22.     OH_AudioRenderer* renderer,
23.     void* userData,
24.     OH_AudioInterrupt_ForceType type,
25.     OH_AudioInterrupt_Hint hint)
26. {
27.     // 根据type和hint表示的音频中断信息，更新播放器状态和界面
28.     return 0;
29. }
30. // 自定义异常回调函数
31. int32_t MyOnError(
32.     OH_AudioRenderer* renderer,
33.     void* userData,
34.     OH_AudioStream_Result error)
35. {
36.     // 根据error表示的音频异常信息，做出相应的处理
37.     return 0;
38. }
40. OH_AudioRenderer_Callbacks callbacks;
41. // 配置回调函数
42. callbacks.OH_AudioRenderer_OnWriteData = MyOnWriteData;
43. callbacks.OH_AudioRenderer_OnStreamEvent = MyOnStreamEvent;
44. callbacks.OH_AudioRenderer_OnInterruptEvent = MyOnInterruptEvent;
45. callbacks.OH_AudioRenderer_OnError = MyOnError;
47. //设置输出音频流的回调
48. OH_AudioStreamBuilder_SetRendererCallback(builder, callbacks, nullptr);

复制代码

1. 为了避免不可预期的行为，在设置音频回调函数时，请确保OH_AudioRenderer_Callbacks的每一个回调都被**自定义的回调方法**或**空指针**初始化。

复制代码

1. // 自定义写入数据函数
2. int32_t MyOnWriteData(
3.     OH_AudioRenderer* renderer,
4.     void* userData,
5.     void* buffer,
6.     int32_t length)
7. {
8.     // 将待播放的数据，按length长度写入buffer
9.     return 0;
10. }
11. // 自定义音频中断事件函数
12. int32_t MyOnInterruptEvent(
13.     OH_AudioRenderer* renderer,
14.     void* userData,
15.     OH_AudioInterrupt_ForceType type,
16.     OH_AudioInterrupt_Hint hint)
17. {
18.     // 根据type和hint表示的音频中断信息，更新播放器状态和界面
19.     return 0;
20. }
21. OH_AudioRenderer_Callbacks callbacks;
23. // 配置回调函数，如果需要监听，则赋值
24. callbacks.OH_AudioRenderer_OnWriteData = MyOnWriteData;
25. callbacks.OH_AudioRenderer_OnInterruptEvent = MyOnInterruptEvent;
27. // （必选）如果不需要监听，使用空指针初始化
28. callbacks.OH_AudioRenderer_OnStreamEvent = nullptr;
29. callbacks.OH_AudioRenderer_OnError = nullptr;

复制代码

• 构造播放音频流
  

1. OH_AudioRenderer* audioRenderer;
2. OH_AudioStreamBuilder_GenerateRenderer(builder, &audioRenderer);

复制代码

• 利用音频流
  音频流包含下面接口，用来实现对音频流的控制。
     接口阐明OH_AudioStream_Result OH_AudioRenderer_Start(OH_AudioRenderer* renderer)开始播放OH_AudioStream_Result OH_AudioRenderer_Pause(OH_AudioRenderer* renderer)停息播放OH_AudioStream_Result OH_AudioRenderer_Stop(OH_AudioRenderer* renderer)停止播放OH_AudioStream_Result OH_AudioRenderer_Flush(OH_AudioRenderer* renderer)释放缓存数据OH_AudioStream_Result OH_AudioRenderer_Release(OH_AudioRenderer* renderer)释放播放实例
  
• 释放构造器
  构造器不再利用时，需要释放相干资源。
  

1. OH_AudioStreamBuilder_Destroy(builder);

复制代码

设置低时延模式

当设备支持低时延通路时，开发者可以利用低时延模式创建播放器，获得更高质量的音频体验。
开发流程与普通播放场景同等，仅需要在创建音频流构造器时，调用OH_AudioStreamBuilder_SetLatencyMode()设置低时延模式。
开发示例

1. OH_AudioStreamBuilder_SetChannelLayout(builder, CH_LAYOUT_STEREO);

复制代码

设置音频声道布局

播放音频文件时，可以通过设置音频的声道布局信息，指定渲染或播放时的扬声器摆位，使得渲染和播放效果更佳，获得更高质量的音频体验。
开发流程与普通播放场景同等，仅需要在创建音频流构造器时，调用OH_AudioStreamBuilder_SetChannelLayout()设置声道布局信息。
当声道布局与声道数不匹配时，创建音频流会失败。发起在设置声道布局时，确认下发的声道布局信息是精确的。
如果不知道准确的声道布局信息，或者开发者需要利用默认声道布局，可以不调用设置声道布局接口，或者下发CH_LAYOUT_UNKNOWN，以利用基于声道数的默认声道布局。
对于HOA格式的音频，想要获得精确的渲染和播放效果，必须指定声道布局信息。
开发示例

1. OH_AudioStreamBuilder_SetChannelLayout(builder, CH_LAYOUT_STEREO);

复制代码

播放AudioVivid格式音源

播放AudioVivid格式音频文件时，需要利用与普通播放不同的数据写入回调函数，该回调可以同时写入PCM数据与元数据。
开发流程与普通播放场景同等，仅需要在创建音频流构造器时，调用OH_AudioStreamBuilder_SetWriteDataWithMetadataCallback()设置PCM数据与元数据同时写入的回调函数，同时调用OH_AudioStreamBuilder_SetEncodingType()设置编码类型为AUDIOSTREAM_ENCODING_TYPE_AUDIOVIVID。
在播放AudioVivid时，帧长是固定的，不可通过OH_AudioStreamBuilder_SetFrameSizeInCallback()设置回调帧长。同时，在设置播放声道数和声道布局时，需要将写入音源的声床数和对象数相加后进行设置。
开发示例

1. // 自定义同时写入PCM数据和元数据函数
2. int32_t MyOnWriteDataWithMetadata(
3.     OH_AudioRenderer* renderer,
4.     void* userData,
5.     void* audioData,
6.     int32_t audioDataSize,
7.     void* metadata,
8.     int32_t metadataSize)
9. {
10.     // 将待播放的PCM数据和元数据，分别按audioDataSize和metadataSize写入buffer
11.     return 0;
12. }
14. // 设置编码类型
15. OH_AudioStreamBuilder_SetEncodingType(builder, AUDIOSTREAM_ENCODING_TYPE_AUDIOVIVID);
16. // 配置回调函数
17. OH_AudioRenderer_WriteDataWithMetadataCallback metadataCallback = MyOnWriteDataWithMetadata;
18. // 设置同时写入PCM数据和元数据的回调
19. OH_AudioStreamBuilder_SetWriteDataWithMetadataCallback(builder, metadataCallback, nullptr);

复制代码

写在末了

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