利用AudioRecord与SurfaceView：Android手机模拟信号示波器实现

169 浏览量更新于2024-09-01 1 收藏 84KB PDF 举报

本文将详细介绍如何在Android平台上利用AudioRecord、AudioTrack以及SurfaceView技术实现一个模拟信号示波器的示例代码。随着物联网的发展，手机软件开发者对于与第三方传感器的集成需求日益增长，而麦克风作为一种常见的模拟信号输入接口，提供了良好的ADC（模拟到数字转换）通道。通过这个示例，开发者可以学习如何在不改动手机硬件的情况下，利用软件手段捕捉并处理模拟信号，从而开发出具有更多传感器功能的应用。首先，我们将关注程序的核心组件。程序采用了8000Hz的采样率，这确保了在X轴方向上的高实时性，但同时也意味着在绘制波形时需要考虑性能优化，因为较高的采样率可能导致绘制延迟。为了提高实时性，示例代码中对X轴的数据进行了8至16倍的缩小处理。同时，考虑到16位采样的精度，Y轴数据的范围相对较大，因此在视觉呈现上也需要调整，将其缩小1至10倍，以适应手机屏幕的显示。 SurfaceView在这个过程中扮演了关键角色，它允许我们在Android界面上动态地绘制实时波形。示例代码中的OnTouchListener事件监听器使得用户可以直接在SurfaceView上触控调整波形的基线位置，增加了交互性和用户体验。在主布局文件（main.xml）中，可以看到两个按钮，分别对应“开始”和“停止”波形采集和显示的功能，以及一个LinearLayout用于垂直布局这些控件。具体实现步骤包括： 1. **初始化音频记录器**：创建AudioRecord对象，设置采样率、通道数和位深度等参数，用于捕获模拟信号。 2. **开启数据收集循环**：在后台线程中，使用AudioRecord.read()方法获取音频数据，然后处理这些数据以得到模拟信号的值。 3. **数据处理与缩放**：对采集到的原始数据进行必要的数学运算，如滤波、平均值计算等，然后根据X轴和Y轴的缩放比例进行转换。 4. **绘制波形**：在SurfaceView的onDraw()方法中，根据处理后的数据绘制实时的波形图形，确保实时性和视觉效果。 5. **用户交互**：通过添加OnTouchListener，响应用户的触屏操作，调整波形的基线位置。 6. **控制界面**：在XML布局中设计易于操作的界面元素，如开始/停止按钮，方便用户控制采集过程。 7. **同步与更新**：确保UI线程和数据处理线程之间的同步，避免出现卡顿现象。通过这个示例，开发者不仅可以学习到如何在Android上构建模拟信号示波器，还能理解如何有效地处理音频数据，以及如何利用SurfaceView进行图形渲染，这对于理解和开发具有传感器融合特性的应用程序至关重要。

Android 模拟信号示波器示例代码模拟信号示波器示例代码

上次简单地介绍了AudioRecord和AudioTrack的使用，这次就结合SurfaceView实现一个Android版的手机模拟信号示波

器。最近物联网炒得很火，作为手机软件开发者，如何在不修改手机硬件电路的前提下实现与第三方传感器结合呢？麦克风就

是一个很好的ADC接口，通过麦克风与第三方传感器结合，再在软件里对模拟信号做相应的处理，就可以提供更丰富的传感

化应用。

先来看看本文程序运行的效果图(屏幕录像速度较慢，真机实际运行起来会更加流畅)：

本文程序使用8000hz的采样率，对X轴方向绘图的实时性要求较高，如果不降低X轴的分辨率，程序的实时性较差，因此

程序对X轴数据缩小区间为8倍～16倍。由于采用16位采样，因此Y轴数据的高度相对于手机屏幕来说也偏大，程序也对Y轴数

据做缩小，区间为1倍～10倍。在SurfaceView的OnTouchListener方法里加入了波形基线的位置调节，直接在SurfaceView控

件上触摸即可控制整体波形偏上或偏下显示。

main.xml源码如下：源码如下：

XML/HTML代码

<linearlayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent"

android:layout_height="fill_parent">

<linearlayout android:id="@+id/LinearLayout01"

android:layout_height="wrap_content" android:layout_width="fill_parent"

android:orientation="horizontal">

<button android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/btnStart"

android:text="开始" android:layout_width="80dip">

<button android:layout_height="wrap_content" android:text="停止"

android:id="@+id/btnExit" android:layout_width="80dip">

<zoomcontrols android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/zctlX">

<zoomcontrols android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/zctlY">

<surfaceview android:id="@+id/SurfaceView01"

android:layout_height="fill_parent" android:layout_width="fill_parent">

ClsOscilloscope.java是实现示波器的类库，包含AudioRecord操作线程和SurfaceView绘图线程的实现，两个线程同步

操作，代码如下：

package com.testOscilloscope;

import java.util.ArrayList;

import android.graphics.Canvas;

import android.graphics.Color;

import android.graphics.Paint;

import android.graphics.Rect;

import android.media.AudioRecord;

import android.view.SurfaceView;

public class ClsOscilloscope {

private ArrayList inBuf = new ArrayList();

private boolean isRecording = false;// 线程控制标记

/**

* X轴缩小的比例

public int rateX = 4;

/**

* Y轴缩小的比例

public int rateY = 4;

/**

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