[Android & Kotlin] AudioTrack でwav音声ファイルを再生

wavなどの短い音データなどをandroidで再生させる場合にAudioTrackを使うと素早くできます。ゲームのワンフレーズ等に使えるでしょう。

Android Studio
2024.1.1

AudioTrack

Audioの再生にはこのAudioTrack以外にもMediaPlayerやSoundPoolがあります。

SoundPool
- 再生可能なフォーマット：mp3, ogg, wav(非圧縮), etc.
- Audio Mixerのように複数の音源を重ねて再生できる
- 事前にデコードしてメモリに展開するので低レイテンシー
- 再生できるのは５秒程度
- 繰り返し再生
- 再生スピードを可変できる
- それぞれの音源に優先度をつけられる
- ゲームの効果音再生に適している
MediaPlayer
- Supported media formatsおそらくこれらをサポート
- BGMとしてあるいは楽曲の再生用途で使う
AudioTrack
- メモリに直接展開して再生するので低レイテンシー
- 細かい操作ができる(してあげないといけない)

目次
1. AudioTrack.Builder
2. AudioAttributes
3. sampling rate
4. サンプルコード
5. サンプル動画

AudioTrack.Builder

AudioTrack.Builder を使ってみたいと思います。AudioTrack.Builderにサンプルがありますから、それをそのまま使いましょう。
　

val audioTrack = AudioTrack.Builder()
    .setAudioAttributes(
        AudioAttributes.Builder()
            .setUsage(AudioAttributes.USAGE_VOICE_COMMUNICATION)
            .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_SPEECH)
            .build()
    )
    .setAudioFormat(
        AudioFormat.Builder()
            .setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)
            .setSampleRate(samplingRate)
           .setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO)
           .build()
    )

val audioTrack = AudioTrack.Builder()

.setAudioAttributes(

AudioAttributes.Builder()

.setUsage(AudioAttributes.USAGE_VOICE_COMMUNICATION)

.setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_SPEECH)

.build()

)

.setAudioFormat(

AudioFormat.Builder()

.setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)

.setSampleRate(samplingRate)

.setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO)

.build()

)

そのままといっても、音源に合わせて設定しないといけませんが　

AudioAttributes

最初にrawフォルダをres以下に作成します。適当なwavファイルをその res/raw/ 以下に置きます。多くの音声ファイルをフォルダ階層で管理したい場合はassetsに置きます。
ここでは、how_are_you　というwavファイルを使ってみます。

AudioAttributes からAudioAttributesを選定します。

AudioAttribute：音源は音声なのでこれらを設定
- setUsage(AudioAttributes.USAGE_VOICE_COMMUNICATION)
- setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_SPEECH)
AudioFormat：これらは音源ファイルを調べればわかります
- setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)
- setSampleRate(SamplingRate)
- setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO)
  - ステレオ/モノラルの設定

sampling rate

サンプリングレートを調べるには、windowsなどのエクスプローラーでこの音声ファイルのプロパティを見ます。ビットレートが512kbpsであることが分かり、PCMは16bitなので、
512000bps/16bps = 32000 がサンプリングレートとなります。
　
Macの場合はファイルの情報を見ます。
　

サンプルコード

以上を踏まえて簡単なテストコードを書いてみました。
　
MainActivity.java

package com.example.kotlinaudiotrack

import android.media.AudioAttributes
import android.media.AudioFormat
import android.media.AudioTrack
import android.os.Bundle
import android.util.Log
import android.view.View
import android.widget.Button
import androidx.activity.enableEdgeToEdge
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import androidx.core.view.ViewCompat
import androidx.core.view.WindowInsetsCompat
import java.util.Locale

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    // hello_world.wav のサンプリングレート
    private val samplingRate: Int = 32000

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        enableEdgeToEdge()
        setContentView(R.layout.activity_main)
        ViewCompat.setOnApplyWindowInsetsListener(findViewById(R.id.main)) { v, insets ->
            val systemBars = insets.getInsets(WindowInsetsCompat.Type.systemBars())
            v.setPadding(systemBars.left, systemBars.top, systemBars.right, systemBars.bottom)
            insets
        }

        // ボタンを設定
        val button = findViewById<Button>(R.id.button)

        // リスナーをボタンに登録
        // expression lambda
        button.setOnClickListener { _: View? -> wavPlay() }
    }

    private fun wavPlay() {
        var wavData: ByteArray

        try {
            resources.openRawResource(R.raw.how_are_you).use { input ->
                // wavを読み込む
                wavData = ByteArray(input.available())

                // input.read(wavData)
                val readBytes = String.format(
                    Locale.US, "read bytes = %d", input.read(wavData)
                )
                // input.read(wavData)のwarning回避のためだけ
                Log.d("debug", readBytes)
            }
        } catch (e: Exception) {
            throw java.lang.RuntimeException(e)
        }

        // バッファサイズの計算
        val bufSize = AudioTrack.getMinBufferSize(
            samplingRate,
            AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,
            AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT
        )

        // AudioTrack.Builder API level 26より
        val audioTrack = AudioTrack.Builder()
            .setAudioAttributes(
                AudioAttributes.Builder()
                    .setUsage(AudioAttributes.USAGE_VOICE_COMMUNICATION)
                    .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_SPEECH)
                    .build()
            )
            .setAudioFormat(
                AudioFormat.Builder()
                    .setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)
                    .setSampleRate(samplingRate)
                    .setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO)
                    .build()
            )
            .setBufferSizeInBytes(bufSize)
            .build()

        // 再生
        audioTrack.play()

        // ヘッダ44byteをオミット
        audioTrack.write(wavData, 44, wavData.size - 44)
    }
}

package com.example.kotlinaudiotrack

import android.media.AudioAttributes

import android.media.AudioFormat

import android.media.AudioTrack

import android.os.Bundle

import android.util.Log

import android.view.View

import android.widget.Button

import androidx.activity.enableEdgeToEdge

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity

import androidx.core.view.ViewCompat

import androidx.core.view.WindowInsetsCompat

import java.util.Locale

class MainActivity : AppCompatActivity() {

// hello_world.wav のサンプリングレート

private val samplingRate: Int = 32000

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {

super.onCreate(savedInstanceState)

enableEdgeToEdge()

setContentView(R.layout.activity_main)

ViewCompat.setOnApplyWindowInsetsListener(findViewById(R.id.main)) { v, insets ->

val systemBars = insets.getInsets(WindowInsetsCompat.Type.systemBars())

v.setPadding(systemBars.left, systemBars.top, systemBars.right, systemBars.bottom)

insets

}

// ボタンを設定

val button = findViewById<Button>(R.id.button)

// リスナーをボタンに登録

// expression lambda

button.setOnClickListener { _: View? -> wavPlay() }

}

private fun wavPlay() {

var wavData: ByteArray

try {

resources.openRawResource(R.raw.how_are_you).use { input ->

// wavを読み込む

wavData = ByteArray(input.available())

// input.read(wavData)

val readBytes = String.format(

Locale.US, "read bytes = %d", input.read(wavData)

)

// input.read(wavData)のwarning回避のためだけ

Log.d("debug", readBytes)

}

} catch (e: Exception) {

throw java.lang.RuntimeException(e)

}

// バッファサイズの計算

val bufSize = AudioTrack.getMinBufferSize(

samplingRate,

AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,

AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT

)

// AudioTrack.Builder API level 26より

val audioTrack = AudioTrack.Builder()

.setAudioAttributes(

AudioAttributes.Builder()

.setUsage(AudioAttributes.USAGE_VOICE_COMMUNICATION)

.setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_SPEECH)

.build()

)

.setAudioFormat(

AudioFormat.Builder()

.setEncoding(AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)

.setSampleRate(samplingRate)

.setChannelMask(AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO)

.build()

)

.setBufferSizeInBytes(bufSize)

.build()

// 再生

audioTrack.play()

// ヘッダ44byteをオミット

audioTrack.write(wavData, 44, wavData.size - 44)

}

レイアウト、画像は特に必要ないですが気分です
activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout 
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:id="@+id/main"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity">
 
    <!-- 画像はなくても大丈夫です
    <ImageView
        android:src="@drawable/img"
        android:scaleType="centerCrop"
        android:contentDescription="@string/description"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />
　　　-->
 
    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_margin="40dp"
        android:text="@string/button"
        android:textSize="20sp"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.2"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.8" />
 
</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout

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

xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"

xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"

android:id="@+id/main"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="match_parent"

tools:context=".MainActivity">

<!-- 画像はなくても大丈夫です

<ImageView

android:src="@drawable/img"

android:scaleType="centerCrop"

android:contentDescription="@string/description"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="match_parent"

app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"

app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"

app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"

app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

　　　-->

<Button

android:id="@+id/button"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_margin="40dp"

android:text="@string/button"

android:textSize="20sp"

app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"

app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"

app:layout_constraintHorizontal_bias="0.2"

app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"

app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"

app:layout_constraintVertical_bias="0.8" />

</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

strings.xml

<resources>
    <string name="app_name">KotlinAudioTrack</string>
    <string name="button">Audio Play</string>
    <string name="description">Jenifier</string>
</resources>

<string name="app_name">KotlinAudioTrack</string>

<string name="button">Audio Play</string>

<string name="description">Jenifier</string>

</resources>

サンプル動画

audioTrack.write(wavData, 44, wavData.length-44);
としているのは、wavファイルのヘッダ部分が44byteあるので、それがノイズ、プチッ音になるのを回避するためです。

それと注意しないといけないのが、このまま使うと他の処理、画面が止まったりします。それが都合が悪い場合はThreadを使って非同期にするなど対応が必要です。

関連ページ
- 簡単なMediaPlayerで音楽を再生
- WAV音声ファイルをAudioTrackで再生
- SoundPoolで効果音を鳴らす

Reference:
AudioTrack