本文深入探讨如何使用Java Sound API来选择和控制特定的音频输入和输出设备。我们将解析`TargetDataLine`和`SourceDataLine`的概念，演示如何列出、筛选并激活特定的混音器（Mixer）及其输出线路，从而实现将音频流定向到用户选择的扬声器或耳机。此外，文章还将讨论音量控制的实现方法，包括使用API提供的控件和通过直接处理PCM数据进行更精细的控制。
在Java应用程序中处理音频时，开发者经常面临一个挑战：如何将音频输入或输出定向到特定的硬件设备，而不是仅仅依赖系统的默认设置。Java Sound API提供了一套强大的工具来管理音频资源，但其抽象层有时需要仔细理解才能有效利用。本教程将指导您如何利用这些API来选择特定的音频输出设备并对其进行控制。
理解Java Sound API中的输入与输出
在Java Sound API中，理解TargetDataLine和SourceDataLine是关键。尽管它们的命名可能有些反直觉，但记住以下对应关系将非常有帮助：
TargetDataLine：用于从音频输入设备（如麦克风）捕获数据，将外部声音“目标”到Java应用程序中。SourceDataLine：用于将Java应用程序中的音频数据输出到音频播放设备（如扬声器、耳机），Java应用程序是声音的“源”。
因此，当目标是将声音播放到特定输出设备时，我们需要操作的是SourceDataLine。
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识别和选择音频设备
Java Sound API通过Mixer（混音器）抽象来表示物理或逻辑音频设备。每个Mixer都可以有多个输入（Target）和输出（Source）线路。要选择特定的输出设备，我们首先需要列出所有可用的混音器，然后根据其名称或其他属性进行筛选。
1. 列出可用的混音器
使用AudioSystem.getMixerInfo()方法可以获取所有可用混音器的信息。
import javax.sound.sampled.*;import java.util.Arrays;import java.util.Optional;public class AudioDeviceSelector { public static void main(String[] args) { System.out.println("Available Mixers:"); Mixer.Info[] mixerInfos = AudioSystem.getMixerInfo(); for (int i = 0; i 0) { System.out.println(" Source Lines (Output):"); for (Line.Info info : sourceLineInfos) { System.out.println(" - " + info.toString()); } } // 打印混音器的TargetDataLine信息 (输入) Line.Info[] targetLineInfos = mixer.getTargetLineInfo(); if (targetLineInfos.length > 0) { System.out.println(" Target Lines (Input):"); for (Line.Info info : targetLineInfos) { System.out.println(" - " + info.toString()); } } } catch (SecurityException | IllegalArgumentException e) { System.err.println(" Could not get mixer details for " + mixerInfos[i].getName() + ": " + e.getMessage()); } System.out.println("--------------------"); } }}
运行上述代码将列出系统中所有可用的音频设备及其支持的线路类型。通过检查Mixer.Info的名称和描述，您可以识别出代表特定耳机或扬声器的混音器。
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2. 选择特定输出混音器并打开SourceDataLine
假设用户从列表中选择了一个输出设备（例如，通过其名称“Headphones”）。我们可以通过过滤Mixer.Info来找到对应的混音器。一旦找到混音器，就可以从中获取并打开一个SourceDataLine来播放音频。
import javax.sound.sampled.*;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.util.Arrays;import java.util.Optional;public class SpecificOutputPlayback { public static void playSoundOnSpecificDevice(String deviceName, String audioFilePath) { Optional selectedMixerInfo = Arrays.stream(AudioSystem.getMixerInfo()) .filter(mixerInfo -> mixerInfo.getName().contains(deviceName)) // 根据名称筛选 .findFirst(); if (!selectedMixerInfo.isPresent()) { System.err.println("Error: Mixer '" + deviceName + "' not found."); return; } Mixer mixer = AudioSystem.getMixer(selectedMixerInfo.get()); SourceDataLine line = null; AudioInputStream audioInputStream = null; try { File audioFile = new File(audioFilePath); audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(audioFile); AudioFormat format = audioInputStream.getFormat(); DataLine.Info dataLineInfo = new DataLine.Info(SourceDataLine.class, format); if (!mixer.isLineSupported(dataLineInfo)) { System.err.println("Error: Mixer '" + deviceName + "' does not support a SourceDataLine with format " + format); return; } line = (SourceDataLine) mixer.getLine(dataLineInfo); line.open(format); line.start(); System.out.println("Playing audio on device: " + deviceName); int bufferSize = (int) format.getSampleRate() * format.getFrameSize(); byte[] buffer = new byte[bufferSize]; int bytesRead = 0; while ((bytesRead = audioInputStream.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) { line.write(buffer, 0, bytesRead); } } catch (UnsupportedAudioFileException | IOException | LineUnavailableException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (line != null) { line.drain(); line.close(); } if (audioInputStream != null) { try { audioInputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("Playback finished."); } } public static void main(String[] args) { // 假设您有一个名为 "output.wav" 的音频文件 // 替换为您的实际音频文件路径 String audioFilePath = "path/to/your/audio.wav"; // 替换为您希望使用的输出设备名称的一部分，例如 "扬声器" 或 "Headphones" String desiredDeviceName = "扬声器"; playSoundOnSpecificDevice(desiredDeviceName, audioFilePath); }}
注意事项：
deviceName参数需要与您系统中实际的设备名称相匹配或包含其一部分。您可以通过运行第一个示例代码来查看设备名称。audioFilePath需要指向一个有效的音频文件。mixer.isLineSupported(dataLineInfo)用于检查选定的混音器是否支持特定格式的SourceDataLine。这是确保兼容性的重要步骤。
音量控制
Java Sound API提供了一种通过Control接口来调整音量的方法，通常是FloatControl。然而，可用的控制类型和数量可能因硬件和驱动程序而异，通常只有“主音量”（Master Volume）这样的全局控制可用。
1. 使用FloatControl
// 假设 line 是一个已经打开的 SourceDataLineif (line.isControlSupported(FloatControl.Type.MASTER_GAIN)) { FloatControl gainControl = (FloatControl) line.getControl(FloatControl.Type.MASTER_GAIN); System.out.println("Current volume: " + gainControl.getValue() + " dB"); // 设置音量 (例如，设置为最大音量的一半) float newVolume = gainControl.getMinimum() + (gainControl.getMaximum() - gainControl.getMinimum()) / 2; gainControl.setValue(newVolume); System.out.println("New volume set to: " + gainControl.getValue() + " dB");} else { System.out.println("Master Gain control not supported on this line.");}
限制：
并非所有SourceDataLine都支持FloatControl.Type.MASTER_GAIN。即使支持，通常也只影响全局音量，而不是特定应用程序的音量。
2. 通过PCM数据实现音量控制
为了更可靠和精细地控制音量，尤其是在FloatControl不可用或不满足需求时，可以直接操作PCM（脉冲编码调制）音频数据。这涉及到在将数据写入SourceDataLine之前，对每个音频样本值进行乘法运算。
// 假设 audioInputStream 已经获取，并且 line 已经打开// ...float volumeFactor = 0.5f; // 0.0f (静音) 到 1.0f (原始音量) 之间int bytesRead = 0;byte[] buffer = new byte[bufferSize]; // 原始数据缓冲区byte[] processedBuffer = new byte[bufferSize]; // 处理后的数据缓冲区while ((bytesRead = audioInputStream.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1) { // 假设是16位立体声PCM数据 // 需要根据实际的AudioFormat来调整处理逻辑 for (int i = 0; i < bytesRead; i += 2) { // 每次处理两个字节 (一个样本) // 从字节数组中读取16位样本值 short sample = (short) ((buffer[i+1] <> 8) & 0xFF); } line.write(processedBuffer, 0, bytesRead);}// ...
实现细节：
上述代码示例假设音频格式是16位小端序PCM。对于其他格式（如8位、24位、32位或大端序），处理逻辑需要相应调整。需要将原始字节流转换为数字样本值（通常是short或int），进行乘法运算，然后再转换回字节流。这种方法提供了对音量最直接和细粒度的控制，并且独立于硬件或驱动程序的特定实现。
总结
通过Java Sound API，我们可以实现对音频输入和输出设备的精细控制。关键在于正确识别和选择Mixer，并从中获取适当的SourceDataLine（用于播放）或TargetDataLine（用于录音）。虽然API提供了FloatControl进行音量调节，但为了更可靠和灵活的控制，直接处理PCM数据通常是更优的选择。在开发过程中，务必检查混音器是否支持所需的线路和格式，以确保应用程序的健壮性。通过本教程，您应该能够构建能够灵活选择和控制音频设备的Java应用程序。
以上就是使用Java Sound API实现音频设备选择与控制的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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