JAVA聲音技術(shù)

2019-11-18 13:27:52

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

　　聲音可以創(chuàng)造意境，觸發(fā)遐想，當(dāng)與虛擬圖像相結(jié)合時，更加可以讓整個世界布滿幻覺。聲音是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)。這就是Sun公司的java媒體技術(shù)開發(fā)小組忙于預(yù)備Java Sound 1.0 API并將其包含于下一版本的JAVA開發(fā)工具庫中的原因。
　　
　　在JAVA2平臺出現(xiàn)之前，JAVA語言只能處理電話音質(zhì)的聲音，以單聲道8KHZ的采樣頻率存儲為μ-law AU文件。JAVA2平臺增加了對AIFF，WAV以及三種MIDI文件類型的支持。所支持的三種MIDI文件格式為MIDI文件類型0、MIDI文件類型1、以及RMF。
　　
　　應(yīng)用程序接口API1.0版提供了一個易于使用的工具集，使程序員可以訪問底層的合成與演奏引擎，從而擴展了JAVA聲音的應(yīng)用。其中兩個重要的領(lǐng)域是創(chuàng)建數(shù)字化音頻以及樂器指令數(shù)字化接口MIDI。由于提供了大量的底層支持功能，所以程序員能輸入輸出聲音，控制MIDI設(shè)備，并能查詢系統(tǒng)運作情況。
　　
　　聲音文件類型簡介
　　
　　主要的聲音文件類型如下：
　　
　　AU - (擴展名為AU或SND)適用于短的聲音文件，為Solaris和下一代機器的通用文件格式，也是JAVA平臺的標(biāo)準(zhǔn)的音頻格式。AU類型文件使用的三種典型音頻格式為: 8位μ-law類型（通常采樣頻率為8kHz), 8位線性類型，以及16位線性類型。
　　WAV - (擴展名為WAV)由 Microsoft和 IBM共同開發(fā),對WAV的支持已經(jīng)被加進Windows 95并且被延伸到Windows 98. WAV文件能存儲各種格式包括μ-law,a-law和 PCM (線性)數(shù)據(jù)。他們幾乎能被所有支持聲音的Windows應(yīng)用程序播放。
　　
　　AIFF - (擴展名為AIF或IEF)音頻互換文件格式是為Macintosh計算機和Silicon Graphics (SGI)計算機所共用的標(biāo)準(zhǔn)音頻文件格式。AIFF和 AIFF-C幾乎是相同的,除了后者支持例如μ-law和 IMA ADPCM類型的壓縮。
　　
　　MIDI - (擴展名為MID)樂器數(shù)字接口MIDI是為音樂制造業(yè)所認可的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于控制諸如合成器和聲卡之類的設(shè)備。
　　
　　MIDI文件不包含數(shù)字音頻采樣，而是包括一系列指令，這些指令控制把來自不同樂器上的音符序列合成樂曲。一些MIDI文件包含附加指令來為各種合成設(shè)置進行編程。
　　
　　大多數(shù)合成器支持MIDI標(biāo)準(zhǔn)，所以在一個合成器上制作的音樂能夠在另一個上播放。有 MIDI接口的計算機能操縱 MIDI數(shù)據(jù)以產(chǎn)生新音樂或音響效果。例如，一個完整的音樂作品可以通過一個軟件驅(qū)動的命令轉(zhuǎn)換成全新的形式。
　　
　　JAVA聲音引擎支持兩種MIDI文件類型：
　　
　　MIDI類型0文件-包含僅僅一個序列，所有相關(guān)的樂器部分被包含在同一個邏輯 "磁道"上。
　　
　　MIDI類型1文件-包含多重的 "磁道"使得不同的樂器被邏輯地分開，從而使對聲音的操作和重組更加輕易。
　　
　　RMF - (擴展名為RMF)混合音樂格式是由Beatnik設(shè)計出來的混合文件類型，通過交互式設(shè)定將MIDI和音頻采樣封裝在一起。RMF好比是一個所有音樂相關(guān)文件的容器。RMF也包含對有關(guān)版權(quán)的具體文件說明的支持。RMF文件可以包含多個由不同藝術(shù)家創(chuàng)作的存儲為MIDI類型或音頻采樣類型的作品,每個都關(guān)聯(lián)著相關(guān)的版權(quán)信息。
　　
　　對聲音引擎的選擇
　　
　　在1997年,SUN的JAVA媒體開發(fā)組試圖找到一種方法，以增強聲音的處理能力并為將來提供一個堅實的平臺。根據(jù)JAVA媒體開發(fā)組經(jīng)理Michael Bundschuh所說,
　　"我們想要非常高質(zhì)量的播放引擎以處理所有的從八位μ-law級直到 CD質(zhì)量聲音的每一件操作。我們希望輕松跨越所有平臺，諸如Solaris平臺, Windows, Mac以及其他。我們也想要高度發(fā)展了的能夠跨越不同平臺的MIDI能力。為上述目的，合理的選擇是Beatnik的音頻引擎(從前是Headspace。)"
　　SUN取得了Beatnik的音頻引擎使用許可，把它當(dāng)作JAVA聲音應(yīng)用程序接口API的基礎(chǔ)。
　　
　　Thomas Dolby Robertson-Beatnik簡介
　　
　　在90年代初之前，Thomas Dolby Robertson的職業(yè)完全在音樂方面。他1982推出的"她用科學(xué)照亮了我"是一部早期的MTV巨作。整個80年代，他都在不斷地作曲和錄音，使用一種非結(jié)構(gòu)化音樂制作軟件。但是在 1990,通過一次為Guggenheim博物館演示虛擬現(xiàn)實的合作，他開始思考能否做一些提高音樂制作能力的工作。
　　
　　"我當(dāng)時正伏在 C程序員的肩上，并且我忽然熟悉到為做記錄做了大量的工作，可是沒有為演奏時的交互做任何事情。"有了這樣的想法，Robertson在1992年建立了Headspace，雇用月光作曲組來幫助實現(xiàn)他的觀點。Headspace于1996年成為公司，現(xiàn)在被稱為Beatnik。
　　
　　JAVA聲音音頻引擎
　　
　　JAVA聲音引擎為多媒體創(chuàng)建，同時考慮了游戲設(shè)計和發(fā)布WEB內(nèi)容。用標(biāo)準(zhǔn)的 MIDI文件、RMF文件、并且/或來自任何源的采樣，該引擎將播放音樂或制造音響效果，同時盡可能少用CPU。它提供完全的播放控制，具有混合音響的能力并可實時地回應(yīng)用戶的輸入。
　　
　　JAVA聲音引擎是軟件 MIDI合成器,采樣播放設(shè)備,以及16位立體混聲器。它支持混合直到64位的立體MIDI聲音和音頻采樣。它直接支持MIDI類型0和類型1文件以及從8位設(shè)備到16位樂器的波表合成。該引擎支持所有通用的 MIDI控制器并且包含象回聲處理, LFO (控制過濾器或立體聲設(shè)備)之類的特性，以及ADSR信封 (播放時整形采樣)。
　　
　　即使用上所有的功能，JAVA聲音引擎在一個90Mhz的奔騰計算機上也占用不超過30％的CPU時間。它還能通過有選擇地禁用不需要的特性，使其變得更加高效一些。另外，它發(fā)布了存儲在壓縮的RMF音樂文件中的豐富的內(nèi)容。Thomas Dolby Robertson的"她用科學(xué)照亮了我"，一首7分21秒的歌曲，如存儲為CD音質(zhì)的文件足足占用70M字節(jié)空間。假如以RMF格式存儲只需大約636 KB,是120:1的減少，同時絲毫不減音質(zhì)。
　　為更多有關(guān)Beatnik的信息，請看Beatnik的WEB站點。
　　
　　JAVA平臺聲音的簡要歷史
　　
　　在JDK 1.0.x及JDK 1.1.x下, AudioClip接口提供下列機能：
　　
　　l AudioClip接口
　　
　　播放
　　循環(huán)
　　停止
　　
　　恢復(fù)和播放聲音最簡單的方法是通過Applet類的play()方法。調(diào)用play()方法有如下二種方式:
　　
　　play()-帶有一個參數(shù)，一個 URL對象,裝載并演奏儲存在 URL處的聲音片斷。
　　
　　play()-帶有二個參數(shù)，基本 URL和文件夾路徑名,裝載并演奏聲音文件。第一參數(shù)經(jīng)常是對getCodeBase()或 getDocumentBase()的調(diào)用。
　　
　　下列代碼片斷舉例說明了直接播放 hello.au的方法。AU文件與小應(yīng)用程序位于相同文件夾或目錄。
　　
　　play(getCodeBase(), "hello.au");
　　
　　play()一旦被調(diào)用馬上開始恢復(fù)和播放聲音。假如聲音文件不能被查找,將不會有出錯信息,僅僅是沉默。
　　啟動和停止聲音文件,或循環(huán)播放,你必須用 applet的 getAudioClip方法把它裝載進入 AudioClip對象，類似上面play()方法的參數(shù)，getAudioClip方法要用一個或兩個參數(shù),當(dāng)作播放的指示。第一個或唯一的一個參數(shù)是 URL參數(shù)，用來指示聲音文件的位置，第二參數(shù)是文件夾路徑指針。
　　
　　下列代碼行舉例說明加載聲音文件進入剪貼對象:
　　
　　AudioClip co = getAudioClip(getCodeBase(), "horns.wav");
　　
　　getAudioClip()方法僅僅能被applet內(nèi)調(diào)用。隨著JAVA2的引入，應(yīng)用程序也能用Applet類的newAudioClip方法裝入聲音文件。前一例子可以改寫如下以用于Java應(yīng)用程序:
　　
　　AudioClip co = newAudioClip("horns.wav");
　　
　　在你已創(chuàng)建 AudioClip對象之后,你能用該對象調(diào)用play()、loop()以及stop()方法。假如 getAudioClip或 newAudioClip方法不能找到指定的聲音文件, AudioClip對象的值將是空的。試著播放空對象會導(dǎo)致出錯，所以標(biāo)準(zhǔn)的過程首先是對該條件進行檢測。
　　接下來是一個完整的程序設(shè)計示例，該程序?qū)a(chǎn)生一個applet，當(dāng)鼠標(biāo)在該小應(yīng)用程序applet范圍內(nèi)按下時會播放 flute+hrn+mrmba.au音樂樣本。此AU示例文件與applet在相同目錄或文件夾下的。
　　
　　import java.applet.*;
　　import java.awt.event.*;
　　
　　public class PlayAudio extends Applet
　　implements MouseListener {
　　AudioClip audio;
　　
　　public void init() {
　　audio = getAudioClip(getDocumentBase(),
　　"flute+hrn+mrmba.au");
　　addMouseListener(this);
　　}
　　
　　public void mousePRessed(MouseEvent evt) {
　　if (audio != null) audio.play();
　　}
　　
　　public void mouseEntered (MouseEvent me) {
　　}
　　
　　public void mouseExited (MouseEvent me) {
　　}
　　
　　public void mouseClicked (MouseEvent me) {
　　}
　　
　　public void mouseReleased(MouseEvent me) {
　　}
　　
　　}
　　
　　注重：在許多JAVA2技術(shù)書籍中，mouseDown()方法確實是JAVA 1.0事件模型的一部分。使用該方法會有一定的危險，因為該方法在將來可能不會被支持。在JAVA2平臺下將MouseListener與mousePressed結(jié)合使用是優(yōu)先的選擇。
　　
　　API 1.0-質(zhì)的飛躍
　　
　　注重：下列備注是以JAVA API的早期版本0.86為基礎(chǔ)的。雖然目前這里討論的大多數(shù)對象和概念與過去保持一致，但由于該API版本已經(jīng)終止，出現(xiàn)某些改變的可能是存在的。
　　
　　JAVA聲音 1.0 API為JAVA平臺定義了一整套的基本的底層音頻處理功能。它提供如下接口為:
　　
　　音頻捕捉和播放
　　
　　IDI合成及序列化
　　
　　這兩個主要的功能模塊在各自的程序包中提供。
　　
　　javax.media.sound.sampled-該程序包明確地說明了捕捉、混合以及回播數(shù)字采樣音頻的界面。
　　
　　javax.media.sound.MIDI-該程序包提供MIDI合成、序列化以

上一篇：Java中利用散列表實現(xiàn)股票行情的查詢

下一篇：用JAVA做數(shù)字簽名