WP7 - 寫一個會Record Audio的錄音程式 | Pou's IT Life - 點部落

2011-11-04

WP7 - 寫一個會Record Audio的錄音程式

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Windows Phone
2016-03-04

Windows Phone 7 – 寫一個會Record Audio的錄音程式

過去在唸書的時候總是會看到同學帶著錄音筆去參加meeting或是上課，擔心會漏掉上課的種種內容，隨著智慧手機的發展，

有很多App都方便地透過內鍵的麥克風錄下聲音，不需在另外帶一個設備來錄音。然而錄音的程式在Windows Mobile時代很容易做到，

透過一些內鍵的API與取得麥克風的Instance即可以完成功能，那麼在WP7內要怎麼實作呢？往下便仔細的來介紹有那些API可以使用。

〉Micorsoft.Xna.Framework.Audio：

在WP7裡，要實作一個支援錄音的程式，主要是透過Micorsoft.Xna.Framework.Audio裡的Microphone類別，

由於相關多媒體資源存取的功能都納入在XNA系列裡，相關圖片、音樂、影片這些資源要使用到XNA的Dll就對了。

不過這有點扯遠了，接下來在介紹撰寫一個錄音程式前，有幾個重要的類別我覺得要先認識一下：

a. Microphone Class：

該類別提供了豐富的屬性、方法與事件來透過手機麥克風來擷取聲音。在使用前有幾個重要的屬性(均是唯讀)：

類別	名稱	說明
屬性	All	靜態屬性，回傳目前設備可用的麥克風集合。例如：手機內鍵的麥克風、藍芽耳機的麥克風或連接式耳麥。
	Default	靜態屬性，回傳預設設備使用的麥克風類型。如果回傳是null代表該設備不支援麥克風，預設麥克風即為手機的內鍵麥克風。
	BufferDuration	設定/取得麥克風擷取聲音時，錄音資料寫入緩衝區對應的容納時間長度。換句話說，為擷取聲音長度達到設定的緩衝大小時，代表已達容納時間長度需觸發BufferReady事件。舉個例子說明：當設定「Microphone.BufferDuration = TimeSpan.FromMilliseconds(1000)」代表當麥克風擷取聲音長達1秒後，立刻觸發BufferReady事件。 BufferDuration可設定容納時間範圍：100毫秒至1000毫秒(1秒)。超過或低於會發生ArgumentOutOfRangeException例外事件。
	IsHeadset	識別目前設備是否有外接麥克風，不管是接線式或藍芽耳機，如果有為true；沒有為false。
	SampleRate	回傳麥克風擷取聲音資料的採樣率，以Hertz (Hz)為單位。
	State	回傳麥克風目前運作的狀態，值為MicrophoneState列舉，包括：Started、Stoped。

方法	GetData	取得由麥克風擷取聲音資料的最新緩衝區資料，以byte array為單位。該方法為多載的方式，可以指定要擷取的範圍(Byte[], start, length)或是整個Byte[]回傳。
	GetSampleDuration	回傳指定麥克風錄音的資料大小為對應的時間長度。舉例來說，錄音聲音byte array大小為3200，透過「TimeSpan duration = Microphone.GetSampleDuration(totalSize)」指定取得的回傳值為約7秒。
	GetSampleSizeInBytes	回傳指定麥克風錄音的容納時間長度對應於Bytes的大小，該回傳值代表該錄音檔案需要byte arrray大小。
	Start	啟動錄音程序。
	Stop	結束錄音程序。

事件	BufferReady	當擷取聲音的緩衝被填滿後，即觸發該事件。代表實作該事件時，可以透過GetData方法取得目前已被寫入緩衝的錄音資料(byte array)。

由上表可以看出幾個重要的屬性：

BufferDuration：指定要錄音的時間長度，透過TimSpan做為設定的時間長度，以毫秒為單位；

GetSampleSizeInBytes：根據指定的時間長度轉換成對於byte arrary的大小；

BufferReady：代表該事件觸發時，可以取得真正被錄好的binary資料，將binary資料寫成檔案即可以進行播放。

[注意事項]

在使用Microphone類別進行錄音時，有一件事是需要注意的那就是需要去執行：「FrameworkDispatcher.Update();」。

為什麼呢？由於在XNA中每33fp就會更新畫面一次，但在Silverlight Application並沒有這樣的機制，為了確保錄音的功能

持續的更新狀態與進行擷取動作，因此，需要透過指定一個定期執行「FrameworkDispatcher.Update();」的事件。

詳細說可參考<Enable XNA Framework Events in Windows Phone Applications>。

通常直接使用DispatcherTimer讓它自己一個執行緒，定期呼叫上述指令，例如：

DispatcherTimer tDT = new DispatcherTimer();

//定期每33毫秒執行一次FrameworkDispatcher.Update(); 方法

tDT.Interval = TimeSpan.FromMilliseconds(33);

tDT.Tick += delegate { try { FrameworkDispatcher.Update(); } catch { } };

tDT.Start();

b. SoundEffect Class：

該類別提供載入聲音資源的功能，該類別最常用於XNA Game中播放特定的音效，由於它不像MediaElement需指定特定的處理才能播放，

又支援非前景下進行。因此，在錄音程式完成後通常也會配合該類別將聲音資源直接播放出來，等到確定儲存時，再將資料儲存為實體檔案。

但使用該類別要特別注意，SoundEffect針對載入的聲音資源是寫入記憶體中的，它配合多個SoundEffectInstance來播放多個聲音，代表

手機記憶體的管理是需要特別被處理的。

c. 需注意的Exception：NoAudioHardwareException與NoMicrophoneConnectedException：

這二個Exception發生於當麥克風硬體或連接Microphone API出現問題時，例如：安裝外接式麥克風後發生Driver不支援或無法擷取聲音時。

由於我在是試用手機連接藍芽耳機時所遇到的例外，所以特別標示出來。當時發生的情形是剛接上藍芽後，啟動App立即點擊錄音，API連接一

會後就出現該Exception了。

〉實作範例：

該實作範例主要是撰寫透過麥克風錄下正在播放的音樂，在錄製20秒後結束並自動存成*.wav檔案。往下便加以說明如何實作：

a. 在畫面中加下幾個錄音與播放音樂用的控件：

<!--ContentPanel - place additional content here-->

<Grid x:Name="ContentPanel" Grid.Row="1" Margin="12,0,12,0">

    <Grid.RowDefinitions>

        <RowDefinition Height="50*" />

        <RowDefinition Height="30*" />

    </Grid.RowDefinitions>

    <StackPanel Grid.Row="0">

        <Button Name="btnRecord" Content="Start Record by Microphone" Click="btnRecord_Click" />

        <Button Name="btnStopRecord" Content="Stop Record by Microphone" Click="btnStopRecord_Click" />

        <Button Name="btnPlay" Content="Play Record" Click="btnPlay_Click" />

        <StackPanel Orientation="Horizontal">

            <TextBlock Text="Record Time: " Style="{StaticResource PhoneTextTitle3Style}" />

            <TextBlock x:Name="tblSpendTime" Style="{StaticResource PhoneTextTitle3Style}" />

        </StackPanel>

    </StackPanel>

    <StackPanel Grid.Row="1">

        <MediaElement x:Name="media" Width="0" Height="0" 

          Grid.Column="0" Grid.Row="0" />

        <Button Name="btnPlayMusic" Content="Play Music" Click="btnPlayMusic_Click" />

        <Button Name="btnStopMusic" Content="Stop Music" Click="btnStopMusic_Click" />

        <Button Name="btnSaveRingtone" Content="Save Ringtone" Click="btnSaveRingtone_Click" />

    </StackPanel>

</Grid>

預覽畫面如圖：

b. 實作錄音的功能：

b-1. 先定義公用變數，記錄microphone實體、緩衝用的byte[]、記錄音檔資料的stream與要播放的SoundEffect。

Microphone gMicrophone = Microphone.Default;

byte[] gAudioBuffer;

MemoryStream gStream = new MemoryStream();

  

SoundEffect gSoundEffect;

//定義記錄播放20秒的token

int gSpendTime = 0;

  

public MainPage()

{

    InitializeComponent();

  

    init();

}

b-2. 撰寫程式啟動後，初始化的任務，包括：

(1) 定義要週期性呼叫FrameworkDispatcher.Update();

(2) 註冊microphone的BufferReady事件處理；

//定義初始化副程式

private void init()

{

    DispatcherTimer tDT = new DispatcherTimer();

    //定期每33毫秒執行一次FrameworkDispatcher.Update(); 方法

    tDT.Interval = TimeSpan.FromMilliseconds(33);

    tDT.Tick += delegate { try { FrameworkDispatcher.Update(); } catch { } };

    tDT.Start();

    //註冊BufferReady事件的處理者

    gMicrophone.BufferReady += new EventHandler<EventArgs>(gMicrophone_BufferReady);

}

  

void gMicrophone_BufferReady(object sender, EventArgs e)

{

    //設定每1秒加1次目前錄音花掉的時間

    gSpendTime += 1;

    Dispatcher.BeginInvoke(() =>

    {

        tblSpendTime.Text = string.Format("{0} seconds.", gSpendTime.ToString());

    });

  

    //每1秒到時，取出在緩衝的Buffer資料，並寫入Stream中。

    gMicrophone.GetData(gAudioBuffer);

    gStream.Write(gAudioBuffer, 0, gAudioBuffer.Length);

  

    //滿足20秒後自動呼叫關閉錄音

    if (gSpendTime == 20)

    {

        btnStopRecord_Click(sender, new RoutedEventArgs());

        gSpendTime = 0;

        Dispatcher.BeginInvoke(() =>

        {

            tblSpendTime.Text = "Record finished!";

        });

    }

}

b-3. 註冊"啟動錄音”與”結束錄音”的按鈕事件：

在實作啟動錄音與結束錄音，出現了WavHedaer的類別功能，主要是用於將Stream中的資料按造Wav Format的格式進行

編譯，為何需要這樣呢？由於WP7目前還不支援將錄好的Audio File直接轉成mp3或wav，因此，如何將Byte Array轉成指

定的音檔格式，目前我找到的可以參考：<Storing WP7 recorded audio as WAV format streams >的做法，直接把Byte Array

wav檔案，並且寫入Isolated Storage之中。

private void btnRecord_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    //指定要將錄音的資料轉成WAV格式

    WavHeader.WriteWavHeader(gStream, gMicrophone.SampleRate);

  

    //指定錄音的BufferDuration為1秒觸發一次BufferReady事件

    gMicrophone.BufferDuration = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);

  

    //透過指定的BufferDuration，轉換出大約需要的byte array size

    gAudioBuffer = new byte[gMicrophone.GetSampleSizeInBytes(gMicrophone.BufferDuration)];

  

    //啟動錄音

    gMicrophone.Start();            

}

  

private void btnStopRecord_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    if (gMicrophone.State == MicrophoneState.Started)

    {

        //結束錄音

        gMicrophone.Stop();

  

        //指定將錄音的資料結束時補上特定標籤

        WavHeader.UpdateWavHeader(gStream);

  

        //結束寫入記憶體

        gStream.Close();

    }

}

b-4. 註冊播放錄好音的聲音資料按鈕事件：

private void btnPlay_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    //由於錄好音的資料是記錄在MemoryStream之中，

    //因此，直接使用SoundEffect配合是最好的作法，Stream.ToArray把資料轉換出來。

    //設定SampleRate告訴SoundEffect音軌的頻率，AudioChannels.Mono與頻道的模式

    gSoundEffect = new SoundEffect(gStream.ToArray(), 

                                   gMicrophone.SampleRate, AudioChannels.Mono);   

    gSoundEffect.Play();

}

c. 實作播放音樂的功能：

實作b步驟中的所有流程，即可以進行錄音與播放錄好的聲音功能。接下來c的部分，主要透過MediaElement載入要播放的音樂。

private void btnPlayMusic_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    if (media.CurrentState == MediaElementState.Closed)

    {

        //指定播放的音樂

        Uri tUri = new Uri("mms://bcr.media.hinet.net/RA000040", 

                            UriKind.Absolute);

        media.Source = tUri;

        media.Play();

    }

}

  

private void btnStopMusic_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    if (media.CurrentState == MediaElementState.Playing)

        media.Stop();

}

d. 實作寫入Isolated Storage與播放WAV的功能的功能：

private void btnSaveFile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    //將檔案存在IsolatedStorage之中

    WriteStraminIsolatedStorage("cusrecord.wav", gStream);

  

    //透過SoundEffect載入放在IsolatedStorage中的wav

    using (var tStore = IsolatedStorageFile.GetUserStoreForApplication())

    {

        using (var tFStream = new IsolatedStorageFileStream("cusrecord.wav", FileMode.Open, tStore))

        {                    

            //使用SoundEffect直接播放wav檔案

            SoundEffect effect = SoundEffect.FromStream(tFStream);

            //記得在加上一次update，告訴mediaplayer要進行播放

            FrameworkDispatcher.Update(); 

            effect.Play();

        }

    }

}

  

private void WriteStraminIsolatedStorage(string pFileName, Stream pStream)

{

    using (var tStore = IsolatedStorageFile.GetUserStoreForApplication())

    {

        //取得檔案名稱，並且檢查是否已經有檔案存在，如果有則先刪除，再重新寫入。

        if (tStore.FileExists(pFileName))

        {

            tStore.DeleteFile(pFileName);

        }

        //建立檔案

        using (var tFStream = new IsolatedStorageFileStream(pFileName, FileMode.Create, tStore))

        {

            byte[] tByteInStream = gStream.ToArray();

            tFStream.Write(tByteInStream, 0, tByteInStream.Length);

            tFStream.Flush();

        }

    }

}