前言

我们在Android应用做语音识别的时候，一般是用户唤醒之后开始说话。当用户超过一定的时候没有说话，就停止录音，并把录音发送到语音识别服务器，获取语音识别结果。本教程就是解决如何检测用户是否停止说话，我们使用的是WebRTC架构的源代码中的vad代码实现的。
VAD算法全称是Voice Activity Detection，该算法的作用是检测是否是人的语音，使用范围极广，降噪，语音识别等领域都需要有vad检测。webrtc的vad检测原理是根据人声的频谱范围，把输入的频谱分成六个子带：80Hz——250Hz，250Hz——500Hz，500Hz——1K，1K——2K，2K——3K，3K——4K。分别计算这六个子带的能量。然后使用高斯模型的概率密度函数做运算，得出一个对数似然比函数。对数似然比分为全局和局部，全局是六个子带之加权之和，而局部是指每一个子带则是局部，所以语音判决会先判断子带，子带判断没有时会判断全局，只要有一个通过认为是语音。

创建Android项目

现在我们就来使用webrtc的vad源码开发检测是否有语音的Android项目。

首先我们创建一个Android项目，修改local.properties中的配置信息，添加NDK的路径，例如笔者的如下：

ndk.dir=D\:\\Android\\android-ndk-r15c
sdk.dir=D\:\\Android\\sdk

接着在app目录下创建CMakeLists.txt文件，并添加以下代码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -pedantic")

aux_source_directory(src/main/cpp/vad_src/ DIR_LIB_SRCS)

add_definitions(-DWEBRTC_POSIX)
add_definitions(-DWEBRTC_ANDROID)

add_library( native-lib
             SHARED
             src/main/cpp/native-lib.cpp
             ${DIR_LIB_SRCS})

include_directories(src/main/cpp/vad_src/)

find_library( log-lib
              log )

target_link_libraries( native-lib
                       ${log-lib} )

然后修改app目录下的build.gradle文件，修改如下：

# 在defaultConfig添加
externalNativeBuild {
    cmake {
        arguments = ['-DANDROID_STL=c++_static']
        cppFlags ""
    }
}
# 在android下添加
buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }
    externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt"
        }
    }

使用webrtc

接下来就开始克隆webrtc源码

git clone https://android.googlesource.com/platform/external/webrtc

我们所需的源码主要存放webrtc/webrtc/common_audio/vad目录中，我们把里面的源码文件都复制到我们的Android项目main/cpp/vad_src目录下，主要： 有很多的依赖代码并不在这个目录中，我们需要更加每个文件的导入库查看依赖库所在的位置，并吧他们都复制到main/cpp/vad_src目录下。在鼻子提供的源码中，已经提取好了，可以下载：

在main/cpp目录下创建native-lib.cpp文件，为Java调用vad提供接口，代码如下：

#include <jni.h>
#include <string>
#include <malloc.h>
#include "vad_src/webrtc_vad.h"
#include "vad_src/vad_core.h"



extern "C"
JNIEXPORT jboolean JNICALL
Java_com_yeyupiaoling_testvad_MainActivity_webRtcVad_1Process(JNIEnv *env, jobject instance,
                                                                 jshortArray audioData_,
                                                                 jint offsetInshort,
                                                                 jint readSize) {

    VadInst *handle = WebRtcVad_Create();
    WebRtcVad_Init(handle);
    WebRtcVad_set_mode(handle, 2);
    int index = readSize / 160;
    jshort *pcm_data = env->GetShortArrayElements(audioData_, JNI_FALSE);
    bool b = JNI_FALSE;
    for (int i = 0; i < index; ++i) {
        int vad = WebRtcVad_Process(handle, 16000, pcm_data + offsetInshort + i * 160, 160);
        if (vad == 1) {
            b = JNI_TRUE;
        } else{
            b=JNI_FALSE;
        }
    }
    env->ReleaseShortArrayElements(audioData_, pcm_data, JNI_ABORT);
    WebRtcVad_Free(handle);
    return static_cast<jboolean>(b);
}

其对应的Java方法如下：

public native boolean webRtcVad_Process(short[] audioData, int offsetInshort, int readSize);

最后在我们的Android这样子调用，可以检测到用户是否在说话。

int mMinBufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(16000, AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
AudioRecord mRecorder = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, 16000, AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, mMinBufferSize * 2);

mMinBufferSize = 320;
short[] audioData = new short[mMinBufferSize];
if (mRecorder.getState() != AudioRecord.STATE_INITIALIZED) {
    stopRecord();
    return;
}
mRecorder.startRecording();

while (mIsRecording) {
    if (null != mRecorder) {
        readSize = mRecorder.read(audioData, 0, mMinBufferSize);

        if (readSize == AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION || readSize == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {
            continue;
        }
        if (readSize != 0 && readSize != -1) {
            // 语音活动检测
            mSpeaking = webRtcVad_Process(audioData, 0, readSize);
            if (mSpeaking) {
                Log.d(TAG, ">>>>>正在讲话");
            } else {
                Log.d(TAG, "=====当前无声音");
            }
        } else {
            break;
        }
    }
}

最后别忘了添加录音权限RECORD_AUDIO，如果是Android 6.0以上的，还需要动态申请权限。

if (!hasPermission()){
    requestPermission();
}

// check had permission
private boolean hasPermission() {
    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
        return checkSelfPermission(Manifest.permission.RECORD_AUDIO) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED;
    } else {
        return true;
    }
}

// request permission
private void requestPermission() {
    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
        requestPermissions(new String[]{Manifest.permission.RECORD_AUDIO}, 1);
    }
}