OpenHarmony音频渲染开发

1.OpenHarmony音频渲染开发简介

AudioRenderer提供了渲染音频文件和控制播放的接口，开发者可以通过本博文，了解如何在输出设备中播放音频文件并管理播放任务。同时，AudioRenderer支持音频中断的功能。

(1).音频中断：当优先级较高的音频流需要播放时，AudioRenderer会中断优先级较低的流。例如，当用户在收听音乐时有来电，则优先级较低音乐播放将被暂停。

(2).状态检查：在进行应用开发的过程中，建议开发者通过on('stateChange')方法订阅AudioRenderer的状态变更。因为针对AudioRenderer的某些操作，仅在音频播放器在固定状态时才能执行。如果应用在音频播放器处于错误状态时执行操作，系统可能会抛出异常或生成其他未定义的行为。

(3).异步操作：为保证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Promise函数，更多方式可参考音频管理API文档AudioRenderer。

(4).焦点模式：OpenHarmony中有两种焦点模式：共享焦点模式和独立焦点模式。其中，共享焦点模式是指，同一个应用创建的所有AudioRenderer对象共享一个焦点对象，应用内部无焦点转移，因此无法触发回调通知；独立焦点模式与之相反，即同一个应用创建的每个AudioRenderer对象都拥有独立的焦点对象，会发生焦点抢占，当应用内部发生焦点抢占，将会发生焦点转移，原本拥有焦点的AudioRenderer对象会获取到相关的回调通知。需要注意的是，默认情况下，应用创建的都是共享焦点，开发者可以调用setInterruptMode()来设置创建的焦点模式。

2.OpenHarmony音频渲染运作机制

该模块提供了音频渲染模块的状态变化示意

图1 音频渲染状态示意图

1).PREPARED状态：通过调用create()方法进入到该状态。

2).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pause状态和stopped状态通过调用start()方法进入此状态。

3).PAUSED状态：在running状态可以通过pause()方法暂停音频数据的播放，暂停播放之后可以通过调用start()方法继续音频数据播放。

4).STOPPED状态：在paused状态可以通过调用stop()方法停止音频数据的播放，在running状态可以通过stop()方法停止音频数据的播放。

5).RELEASED状态：在prepared、paused、stop等状态，用户均可通过release()方法释放掉所有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。

3.OpenHarmony音频渲染开发指导

详细API含义可参考：

音频管理API文档AudioRenderer

(1).使用createAudioRenderer()创建一个AudioRenderer实例。在audioRendererOptions中设置相关参数。该实例可用于音频渲染、控制和获取渲染状态，以及注册通知回调。

 import audio from '@ohos.multimedia.audio';

 let audioStreamInfo = {
     samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_44100,
     channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_1,
     sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S16LE,
     encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW
 }
 let audioRendererInfo = {
     content: audio.ContentType.CONTENT_TYPE_SPEECH,
     usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_VOICE_COMMUNICATION,
     rendererFlags: 0 // 0是音频渲染器的扩展标志位，默认为0
 }
 let audioRendererOptions = {
     streamInfo: audioStreamInfo,
     rendererInfo: audioRendererInfo
 }

 let audioRenderer = await audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions);
 console.log("Create audio renderer success.");

(2).调用start()方法来启动/恢复播放任务。

async function startRenderer() {
  let state = audioRenderer.state;
  // Renderer start时的状态应该是STATE_PREPARED、STATE_PAUSED和STATE_STOPPED之一.
  if (state != audio.AudioState.STATE_PREPARED && state != audio.AudioState.STATE_PAUSED &&
    state != audio.AudioState.STATE_STOPPED) {
    console.info('Renderer is not in a correct state to start');
    return;
  }

  await audioRenderer.start();

  state = audioRenderer.state;
  if (state == audio.AudioState.STATE_RUNNING) {
    console.info('Renderer started');
  } else {
    console.error('Renderer start failed');
  }
}

启动完成后，渲染器状态将变更为STATE_RUNNING，然后应用可以开始读取缓冲区。

(3).调用write()方法向缓冲区写入数据。

将需要播放的音频数据读入缓冲区，重复调用write()方法写入。

import fs from '@ohos.file.fs';
import audio from '@ohos.multimedia.audio';

async function writeBuffer(buf) {
  // 写入数据时，渲染器的状态必须为STATE_RUNNING
  if (audioRenderer.state != audio.AudioState.STATE_RUNNING) {
    console.error('Renderer is not running, do not write');
    return;
  }
  let writtenbytes = await audioRenderer.write(buf);
  console.info(`Actual written bytes: ${writtenbytes} `);
  if (writtenbytes < 0) {
    console.error('Write buffer failed. check the state of renderer');
  }
}

// 此处是渲染器的合理的最小缓冲区大小（也可以选择其它大小的缓冲区）
const bufferSize = await audioRenderer.getBufferSize();
let dir = globalThis.fileDir; //不可直接访问，没权限，切记！！！一定要使用沙箱路径
const filePath = dir + '/file_example_WAV_2MG.wav'; // 需要渲染的音乐文件 实际路径为：/data/storage/el2/base/haps/entry/files/file_example_WAV_2MG.wav
console.info(`file filePath: ${ filePath}`);

let file = fs.openSync(filePath, fs.OpenMode.READ_ONLY);
let stat = await fs.stat(filePath); //音乐文件信息
let buf = new ArrayBuffer(bufferSize);
let len = stat.size % this.bufferSize == 0 ? Math.floor(stat.size / this.bufferSize) : Math.floor(stat.size / this.bufferSize + 1);
for (let i = 0;i < len; i++) {
  let options = {
    offset: i * this.bufferSize,
    length: this.bufferSize
  }
  let readsize = await fs.read(file.fd, buf, options)
  let writeSize = await new Promise((resolve,reject)=>{
    this.audioRenderer.write(buf,(err,writeSize)=>{
      if(err){
        reject(err)
      }else{
        resolve(writeSize)
      }
    })
  })	
}

fs.close(file)
await audioRenderer.stop(); //停止渲染
await audioRenderer.release(); //释放资源

(4).调用pause()方法或stop()方法暂停/停止渲染音频数据。

 async function pauseRenderer() {
   let state = audioRenderer.state;
   // 只有渲染器状态为STATE_RUNNING的时候才能暂停
   if (state != audio.AudioState.STATE_RUNNING) {
     console.info('Renderer is not running');
     return;
   }

   await audioRenderer.pause();

   state = audioRenderer.state;
   if (state == audio.AudioState.STATE_PAUSED) {
     console.info('Renderer paused');
   } else {
     console.error('Renderer pause failed');
   }
 }

 async function stopRenderer() {
   let state = audioRenderer.state;
   // 只有渲染器状态为STATE_RUNNING或STATE_PAUSED的时候才可以停止
   if (state != audio.AudioState.STATE_RUNNING && state != audio.AudioState.STATE_PAUSED) {
     console.info('Renderer is not running or paused');
     return;
   }

   await audioRenderer.stop();

   state = audioRenderer.state;
   if (state == audio.AudioState.STATE_STOPPED) {
     console.info('Renderer stopped');
   } else {
     console.error('Renderer stop failed');
   }
 }

(5).调用drain()方法清空缓冲区。

 async function drainRenderer() {
   let state = audioRenderer.state;
   // 只有渲染器状态为STATE_RUNNING的时候才能使用drain()
   if (state != audio.AudioState.STATE_RUNNING) {
     console.info('Renderer is not running');
     return;
   }

   await audioRenderer.drain();
   state = audioRenderer.state;
 }

(6).任务完成，调用release()方法释放相关资源。

AudioRenderer会使用大量的系统资源，所以请确保完成相关任务后，进行资源释放。

 async function releaseRenderer() {
   let state = audioRenderer.state;
   // 渲染器状态不是STATE_RELEASED或STATE_NEW状态，才能release
   if (state == audio.AudioState.STATE_RELEASED || state == audio.AudioState.STATE_NEW) {
     console.info('Renderer already released');
     return;
   }
   await audioRenderer.release();

   state = audioRenderer.state;
   if (state == audio.AudioState.STATE_RELEASED) {
     console.info('Renderer released');
   } else {
     console.info('Renderer release failed');
   }
 }

7.获取渲染器相关信息

通过以下代码，可以获取渲染器的相关信息。

// 获取当前渲染器状态
let state = audioRenderer.state;

// 获取渲染器信息
let audioRendererInfo : audio.AudioRendererInfo = await audioRenderer.getRendererInfo();

// 获取音频流信息
let audioStreamInfo : audio.AudioStreamInfo = await audioRenderer.getStreamInfo();

// 获取音频流ID
let audioStreamId : number = await audioRenderer.getAudioStreamId();

// 获取纳秒形式的Unix时间戳
let audioTime : number = await audioRenderer.getAudioTime();

// 获取合理的最小缓冲区大小
let bufferSize : number = await audioRenderer.getBufferSize();

// 获取渲染速率
let renderRate : audio.AudioRendererRate = await audioRenderer.getRenderRate();

(8).设置渲染器相关信息

通过以下代码，可以设置渲染器的相关信息。

// 设置渲染速率为正常速度
let renderRate : audio.AudioRendererRate = audio.AudioRendererRate.RENDER_RATE_NORMAL;
await audioRenderer.setRenderRate(renderRate);

// 设置渲染器音频中断模式为SHARE_MODE
let interruptMode : audio.InterruptMode = audio.InterruptMode.SHARE_MODE;
await audioRenderer.setInterruptMode(interruptMode);

// 设置一个流的音量为0.5
let volume : number = 0.5;
await audioRenderer.setVolume(volume);

9.使用on('audioInterrupt')方法订阅渲染器音频中断事件，使用off('audioInterrupt')取消订阅事件。

当优先级更高或相等的Stream-B请求激活并使用输出设备时，Stream-A被中断。

在某些情况下，框架会采取暂停播放、降低音量等强制操作，并通过InterruptEvent通知应用。在其他情况下，应用可以自行对InterruptEvent做出响应。

在音频中断的情况下，应用可能会碰到音频数据写入失败的问题。所以建议不感知、不处理中断的应用在写入音频数据前，使用audioRenderer.state检查播放器状态。而订阅音频中断事件，可以获取到更多详细信息，具体可参考InterruptEvent。

需要说明的是，本模块的订阅音频中断事件与AudioManager模块中的on('interrupt')稍有不同。自api9以来，on('interrupt')和off('interrupt')均被废弃。在AudioRenderer模块，当开发者需要监听焦点变化事件时，只需要调用on('audioInterrupt')函数，当应用内部的AudioRenderer对象在start\stop\pause等动作发生时，会主动请求焦点，从而发生焦点转移，相关的AudioRenderer对象即可获取到对应的回调信息。但对除AudioRenderer的其他对象，例如FM、语音唤醒等，应用不会创建对象，此时可调用AudioManager中的on('interrupt')获取焦点变化通知。

audioRenderer.on('audioInterrupt', (interruptEvent) => {
  console.info('InterruptEvent Received');
  console.info(`InterruptType: ${interruptEvent.eventType}`);
  console.info(`InterruptForceType: ${interruptEvent.forceType}`);
  console.info(`AInterruptHint: ${interruptEvent.hintType}`);

  if (interruptEvent.forceType == audio.InterruptForceType.INTERRUPT_FORCE) {
    switch (interruptEvent.hintType) {
      // 音频框架发起的强制暂停操作，为防止数据丢失，此时应该停止数据的写操作
      case audio.InterruptHint.INTERRUPT_HINT_PAUSE:
        isPlay = false;
        break;
      // 音频框架发起的强制停止操作，为防止数据丢失，此时应该停止数据的写操作
      case audio.InterruptHint.INTERRUPT_HINT_STOP:
        isPlay = false;
        break;
      // 音频框架发起的强制降低音量操作
      case audio.InterruptHint.INTERRUPT_HINT_DUCK:
        break;
      // 音频框架发起的恢复音量操作
      case audio.InterruptHint.INTERRUPT_HINT_UNDUCK:
        break;
    }
  } else if (interruptEvent.forceType == audio.InterruptForceType.INTERRUPT_SHARE) {
    switch (interruptEvent.hintType) {
      // 提醒App开始渲染
      case audio.InterruptHint.INTERRUPT_HINT_RESUME:
        startRenderer();
        break;
      // 提醒App音频流被中断，由App自主决定是否继续（此处选择暂停）
      case audio.InterruptHint.INTERRUPT_HINT_PAUSE:
        isPlay = false;
        pauseRenderer();
        break;
    }
  }
});

audioRenderer.off('audioInterrupt'); // 取消音频中断事件的订阅，后续将无法监听到音频中断事件

(10).使用on('markReach')方法订阅渲染器标记到达事件，使用off('markReach')取消订阅事件。

注册markReach监听后，当渲染器渲染的帧数到达设定值时，会触发回调并返回设定的值。

audioRenderer.on('markReach', (reachNumber) => {
  console.info('Mark reach event Received');
  console.info(`The renderer reached frame: ${reachNumber}`);
});

audioRenderer.off('markReach'); // 取消markReach事件的订阅，后续将无法监听到“标记到达”事件

(11). 使用on('periodReach')方法订阅渲染器区间标记到达事件，使用off('periodReach')取消订阅事件。

注册periodReach监听后，每当渲染器渲染的帧数到达设定值时，会触发回调并返回设定的值。

audioRenderer.on('periodReach', (reachNumber) => {
  console.info('Period reach event Received');
  console.info(`In this period, the renderer reached frame: ${reachNumber} `);
});

audioRenderer.off('periodReach'); // 取消periodReach事件的订阅，后续将无法监听到“区间标记到达”事件

(12).使用on('stateChange')方法订阅渲染器音频状态变化事件。

注册stateChange监听后，当渲染器的状态发生改变时，会触发回调并返回当前渲染器的状态。

audioRenderer.on('stateChange', (audioState) => {
  console.info('State change event Received');
  console.info(`Current renderer state is: ${audioState}`);
});

(13).对on()方法的异常处理。

在使用on()方法时，如果传入的字符串错误或传入的参数类型错误，程序会抛出异常，需要用try catch来捕获。

try {
  audioRenderer.on('invalidInput', () => { // 字符串不匹配
  })
} catch (err) {
  console.info(`Call on function error,  ${err}`); // 程序抛出401异常
}
try {
  audioRenderer.on(1, () => { // 入参类型错误
  })
} catch (err) {
  console.info(`Call on function error,  ${err}`); // 程序抛出6800101异常
}

14.on('audioInterrupt')方法完整示例。同一个应用中的AudioRender1和AudioRender2在创建时均设置了焦点模式为独立，并且调用on('audioInterrupt')监听焦点变化。刚开始AudioRender1拥有焦点，当AudioRender2获取到焦点时，audioRenderer1将收到焦点转移的通知，打印相关日志。如果AudioRender1和AudioRender2不将焦点模式设置为独立，则监听处理中的日志在应用运行过程中永远不会被打印。

async runningAudioRender1(){
  let audioStreamInfo = {
    samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_48000,
    channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_1,
    sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S32LE,
    encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW
  }
  let audioRendererInfo = {
    content: audio.ContentType.CONTENT_TYPE_MUSIC,
    usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_MEDIA,
    rendererFlags: 0 // 0是音频渲染器的扩展标志位，默认为0
  }
  let audioRendererOptions = {
    streamInfo: audioStreamInfo,
    rendererInfo: audioRendererInfo
  }

  //1.1 创建对象
  audioRenderer1 = await audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions);
  console.info("Create audio renderer 1 success.");

  //1.2 设置焦点模式为独立模式 ：1
  audioRenderer1.setInterruptMode(1).then( data => {
    console.info('audioRenderer1 setInterruptMode Success!');
  }).catch((err) => {
    console.error(`audioRenderer1 setInterruptMode Fail: ${err}`);
  });

  //1.3 设置监听
  audioRenderer1.on('audioInterrupt', async(interruptEvent) => {
    console.info(`audioRenderer1 on audioInterrupt : ${JSON.stringify(interruptEvent)}`)
  });

  //1.4 启动渲染
  await audioRenderer1.start();
  console.info('startAudioRender1 success');

  //1.5 获取缓存区大小，此处是渲染器的合理的最小缓冲区大小（也可以选择其它大小的缓冲区）
  const bufferSize = await audioRenderer1.getBufferSize();
  console.info(`audio bufferSize: ${bufferSize}`);

  //1.6 获取原始音频数据文件
  let dir = globalThis.fileDir; //不可直接访问，没权限，切记！！！一定要使用沙箱路径
  const path1 = dir + '/music001_48000_32_1.wav'; // 需要渲染的音乐文件 实际路径为：/data/storage/el2/base/haps/entry/files/music001_48000_32_1.wav
  console.info(`audioRender1 file path: ${ path1}`);
  let file1 = fs.openSync(path1, fs.OpenMode.READ_ONLY);
  let stat = await fs.stat(path1); //音乐文件信息
  let buf = new ArrayBuffer(bufferSize);
  let len = stat.size % this.bufferSize == 0 ? Math.floor(stat.size / this.bufferSize) : Math.floor(stat.size / this.bufferSize + 1);
  
  //1.7 通过audioRender对缓存区的原始音频数据进行渲染
  for (let i = 0;i < len; i++) {
    let options = {
      offset: i * this.bufferSize,
      length: this.bufferSize
    }
    let readsize = await fs.read(file.fd, buf, options)
    let writeSize = await new Promise((resolve,reject)=>{
      this.audioRenderer1.write(buf,(err,writeSize)=>{
        if(err){
          reject(err)
        }else{
          resolve(writeSize)
        }
      })
    })	
  }
  fs.close(file1)
  await audioRenderer1.stop(); //停止渲染
  await audioRenderer1.release(); //释放资源
}

async runningAudioRender2(){
  let audioStreamInfo = {
    samplingRate: audio.AudioSamplingRate.SAMPLE_RATE_48000,
    channels: audio.AudioChannel.CHANNEL_1,
    sampleFormat: audio.AudioSampleFormat.SAMPLE_FORMAT_S32LE,
    encodingType: audio.AudioEncodingType.ENCODING_TYPE_RAW
  }
  let audioRendererInfo = {
    content: audio.ContentType.CONTENT_TYPE_MUSIC,
    usage: audio.StreamUsage.STREAM_USAGE_MEDIA,
    rendererFlags: 0 // 0是音频渲染器的扩展标志位，默认为0
  }
  let audioRendererOptions = {
    streamInfo: audioStreamInfo,
    rendererInfo: audioRendererInfo
  }

  //2.1 创建对象
  audioRenderer2 = await audio.createAudioRenderer(audioRendererOptions);
  console.info("Create audio renderer 2 success.");

  //2.2 设置焦点模式为独立模式 ：1
  audioRenderer2.setInterruptMode(1).then( data => {
    console.info('audioRenderer2 setInterruptMode Success!');
  }).catch((err) => {
    console.error(`audioRenderer2 setInterruptMode Fail: ${err}`);
  });

  //2.3 设置监听
  audioRenderer2.on('audioInterrupt', async(interruptEvent) => {
    console.info(`audioRenderer2 on audioInterrupt : ${JSON.stringify(interruptEvent)}`)
  });

  //2.4 启动渲染
  await audioRenderer2.start();
  console.info('startAudioRender2 success');

  //2.5 获取缓存区大小
  const bufferSize = await audioRenderer2.getBufferSize();
  console.info(`audio bufferSize: ${bufferSize}`);

  //2.6 获取原始音频数据文件
  let dir = globalThis.fileDir; //不可直接访问，没权限，切记！！！一定要使用沙箱路径
  const path2 = dir + '/music002_48000_32_1.wav'; // 需要渲染的音乐文件 实际路径为：/data/storage/el2/base/haps/entry/files/music002_48000_32_1.wav
  console.info(`audioRender2 file path: ${ path2}`);
  let file2 = fs.openSync(path2, fs.OpenMode.READ_ONLY);
  let stat = await fs.stat(path2); //音乐文件信息
  let buf = new ArrayBuffer(bufferSize);
  let len = stat.size % this.bufferSize == 0 ? Math.floor(stat.size / this.bufferSize) : Math.floor(stat.size / this.bufferSize + 1);
  
  //2.7 通过audioRender对缓存区的原始音频数据进行渲染
  for (let i = 0;i < len; i++) {
    let options = {
      offset: i * this.bufferSize,
      length: this.bufferSize
    }
    let readsize = await fs.read(file.fd, buf, options)
    let writeSize = await new Promise((resolve,reject)=>{
      this.audioRenderer2.write(buf,(err,writeSize)=>{
        if(err){
          reject(err)
        }else{
          resolve(writeSize)
        }
      })
    })	
  }
  fs.close(file2)
  await audioRenderer2.stop(); //停止渲染
  await audioRenderer2.release(); //释放资源
}

async writeBuffer(buf, audioRender) {
  let writtenbytes;
  await audioRender.write(buf).then((value) => {
    writtenbytes = value;
    console.info(`Actual written bytes: ${writtenbytes} `);
  });
  if (typeof(writtenbytes) != 'number' || writtenbytes < 0) {
    console.error('get Write buffer failed. check the state of renderer');
  }
}

//综合调用入口
async test(){
  await runningAudioRender1();
  await runningAudioRender2();
}

OpenHarmony音频渲染开发

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