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基于Android平台的智能化音乐播放器设计与实现

基于 Android 平台的智能化音乐播放器设计与实现 摘 要:介绍新一代最有发展潜力的手机开发平台 android 开发 构架。针对当前 android 平台下多媒体音频用户体验方面存在设计 空白的现状,设计一款智能音乐播放器,在 android 手机客户端进 行测试得到实现。这款播放器具有语音点歌、检测环境噪音分贝降 低噪声,判断用户所处环境并自适应调整播放音量的功能。 关键词:android;音频用户体验;语音交互;应用程序 中图分类号:tp311.52 android 是 google 于 07 年推出的开源操作系统, 其巨大的市场份 额奠定了 android 作为移动开发者最佳开发平台的稳固地位[1]。 随着语音交互控制技术广泛应用于手机、平板电脑等产品,音频 智能化与优质的用户体验成为了广大消费者更高层次的需求。据调 查,索尼 a 系列、htc 魔音系列、步步高 hifi 系列等品牌手机都推 出了拥有高品质音质的产品,尽管高保真的音频输出能够很好的还 原音频原声,但是,对于不同环境下输出音频用户体验存在的差异 考虑不够全面。针对此问题,设计并实现一款基于 android 平台的 智能音乐播放器。该款播放器可以根据用户需求偏好、周边环境调 节设备音量降噪、智能语音点歌,以期达到提升音频用户体验的效 果。 1 android 开发构架 android 是 google 公司 07 年推出的手机操作系统, 它是真正意义 上的开放性的移动开发平台[2]。android 的系统构架分为四层,分 别是 linux 内核层、系统运行库层、应用程序框架层和应用层[3]。 因为其开放的体系构架,android 成为了最具可移植性的操作系统 之一。本应用只需使用其开源的 框架在应用层上用 java 语言进行 开发。 2 播放器设计与实现 2.1 构架设计 智能音频播放器的开发构架图: 图 1 播放器开发构架图 音频优化播放器功能开发的第一步是求采集外部音频信息,包括 用户语音信息和环境噪声信息;第二步处理音频,降噪模块对噪音 类型及滤波器的设计等多重因素综合考虑,将语音与环境噪声分 离,滤去噪声;语音点歌模块提高识别准确率;智能调节音频音效 模块通过判断外部环境类型,调节音量门限值。 2.2 降低音频噪声 录音所获得的音频受环境噪音干扰很大。国际通信标准中,人声 范围为 300hz-3400hz。分析频谱主要保留这个频段范围内的能量。 (1)采集外界声音 外界声音的音量采集依靠软硬件结合来实现。microphone 是现有 大多数终端都采用的硬件模块。代码: mrecorder.setaudiosource(mediarecorder.audiosource.mic) ; 实现对硬件 microphone 的调用。 (2)fft(傅里叶离散变换)算法 android 语言中没有现成的 fft 集成函数, 利用开源的模块集成新 的功能。 (3)降噪处理 滤波器降噪处理后,使用音频频谱图辅助分析降噪效果。 播放器在 45-60 (较嘈杂)的环境下测试,降噪前、后的频谱图 见图 2、图 3: 图 2 降噪前录音频谱 图 3 降噪后录音频谱 2.3 语音点歌 播放器增加了语音点歌功能,语音识别技术是语音点歌功能的核 心所在。google 研发的语音库是开源的,连接网络后终端与云端 的语音库匹配识别用户的语音输入,并发出相关指令。 (1)开启网络访问权限 在项目的“manifest”文件中加入: 开启网络访问权限。 (2)链接云端语音库 用户语音输入通过 采集并发送到云端进行处理,匹配。代码: intent intent=new intent (recognizerintent.action_recognize_speech) ; 开启语音识别模式。 (3)云端匹配并反馈 通过: arraylist results=data.getstringarraylistextra (rec.extra_results) ; 获得从云端匹配的语音信息。程序可根据该信息在播放列表中进 行搜索,当匹配到相关音频时,触发播放器,开始播放音频。 2.4 自适应调节音量 用户可能处在变化的环境中,为了得到良好音频体验,播放器开 发了自动调节音量功能。 (1)获取环境噪音分贝值 通过:mrecorder.getmaxamplitude() ; 获取当前录音时的最大振幅,通过: 14.14 * math.log(x) / math.log(10) ; 算法将当前的最大振幅转化成分贝值。取具代表性的分贝值作为 一段时间内的环境音量。通过: noise.remove(0) ; noise.remove(i-1) ; 去除 noise 中的最大和最小值,取得平均分贝值,视为用户所处 环境的噪音大小。 (2)设定初始音量 不同终端设备有不同的可调节音量等级。首先通过: seekbar mmusicvolume; int order=mmusicvolume.getmax() ; 获得设备音量等级数。再将环境音量分贝值转化为设备上对应的 音量等级 a。测试表明 在环境噪音的音量等级上加 1/3 个音量等级,能抵消环境噪音的 干扰。通过: int b=a+order/3; 设定音频的初始播放音量。在“播放”命令后,先调用环境分贝 测试函数,取得合适的初始音量后播放音频。 3 测试与分析 音频用户体验测试方法:召集 50 名测试者在相同环境下,对同一 声音质量进行评分。初始播放音量自适应有效性测试(用于调试的 终端的音量等级为 15) 。 在一般的室外环境中(环境分贝测试值为:54-70db) ,测试结果 如表 1 所示: 由结果分析可知,在可接受误差范围内(环境音量等级的上下波 动等因素引起) ,自适应的初始播放音量等级是在环境音量等级的 基础上加 1/3 的音量等级。使用功能优化播放器进行测试,用户在 室外环境对音频质量评价为 5(优)和 4

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