1.前言

最近项目里面有段音频流需要代码控制音量大小，之前是直接推到服务器端用于语音识别的，由于多设备同时在运行，会存在串音的问题，因此各设备在设置页都增加了一个可滑动进度条，用于动态调解音频流音量的大小。

2.遇到问题

虽然之前并未接触过类似的知识点，但在网上找到了pcm音量控制这篇文章，文章看起来很高大上，不过我们需要用到的好像就是一个公式而已：

QQ截图20190119145306.png

就是这么个东西，具体解释大家可以点击上面的文章链接看看原理，其中 A1 和 A2 是两个声音的振幅，此处的A2为原始音频振幅，A1为根据所指定db大小计算出来的调节音量后的音频振幅，画不多说，试试效果：

    int db = -4;
    private double factor = Math.pow(10,db / 20);

    //调节PCM数据音量
    //pData原始音频byte数组，nLen原始音频byte数组长度，data2转换后新音频byte数组，nBitsPerSample采样率，multiple表示Math.pow()返回值
    public int amplifyPCMData(byte[] pData, int nLen, byte[] data2, int nBitsPerSample, float multiple)
    {
        int nCur = 0;
        if (16 == nBitsPerSample)
        {
            while (nCur < nLen)
            {
                short volum = getShort(pData, nCur);

                volum = (short)(volum * multiple);

                data2[nCur]   = (byte)( volum       & 0xFF);
                data2[nCur+1] = (byte)((volum >> 8) & 0xFF);
                nCur += 2;
            }

        }
        return 0;
    }

    private short getShort(byte[] data, int start)
    {
        return (short)((data[start] & 0xFF) | (data[start+1] << 8));
    }

    //把音频byte[]写入本地文件
    public static void byte2file(String pathName, byte[] data) {
        BufferedOutputStream bos = null;

        File file = null;
        try {
            File dir = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/test/");
            if (!dir.exists()) {//判断文件目录是否存在
                dir.mkdirs();
            }
            file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/test/" + pathName);
            /* 使用以下2行代码时，不追加方式*/
            /*bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
            bos.write(bfile); */

            /* 使用以下3行代码时，追加方式*/
            bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file, true));
            bos.write(data);
            bos.flush();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (bos != null) {
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }

然后开始测试：

byte[] byteYuanNew = new byte[byteYuan.length];
amplifyPCMData(byteYuan,byteYuan.length,byteYuanNew,16,(float) factor);
//存入本地
byte2file("newdata.pcm", byteYuanNew);

通过不断调整db的值，来生成不同音量的pcm文件，db为0表示保持音量不变，db为负数表示较低音量，为正数表示提高音量，具体各位自行体会，声音调节步长最好是2db，然后把pcm音频文件导入到电脑上，用Audacity软件打开：

QQ截图20190119150519.png

我通过调整db的值发现，当-2，-4······-14等等音量并未发生变化，-20突然变小，音量改变有点段落式变化，其实不难发现问题的出现就是在pow这个函数上。

3.解决

Math.pow(64,1/3)等价于 Math.pow(64,0)，所以结果是1.0

在程序中，1/3并不代表三分之一，因为这里是两个int类型在做除法，结果也是int类型，会自动取整（向下取0了）, 所以是0。

但其实我们真正想要的结果是0.3333333333333333333，和0的差距也太大了吧！

其实很简单的问题，还是java基础没打好，知道了问题所在，解决就很简单了：

private double factor = Math.pow(10, (double)db / 20);

在pow函数里，指数强转为double类型，然后数据自然误差就很小很小了。再次测试：

QQ截图20190119151712.png

注意：本文并未处理数据溢出的情况，因为每个样本取值范围是有限制的，调节音量时不可能随便增大，比如一个signed 16 bits的样本，值为5000，我们放大10倍，由于有符号位16bits数据取值范围为-32768~32767，5000乘以10得到的50000超过了32767，数据溢出了，最后值可能变为-15536，不是我们期望的，解决方式点我;

源码：https://github.com/hanxiaofeng/pcmVideo

参考文章：
1.java Math类中的pow方法
2.PCM音量控制（高级篇）