声波通信开源项目SinVoice详解

在移动应用市场中，许多创新功能如微信的面对面加好友和支付宝的声波支付等，均采用了声波通信技术。本文将详细介绍声波通信的原理及其在开源项目 SinVoice 中的实现。

首先，我们来了解一下声波的基本原理。声波是由物体振动产生的机械波，例如声带振动产生声音，扬声器振动产生音乐。声波的频率决定了声音的高低，低频声音传播距离远，高频声音则用于精确探测。人耳可感知的频率范围是20Hz到20000Hz，这个单位称为赫兹（Hz），表示每秒振动的次数。

基于这些基本原理，声波通信可以通过不同频率的声波来传输数据。例如，我们可以设定1000Hz的声波代表数字1，2000Hz的声波代表数字2，以此类推。接收端通过分析接收到的声波频率，可以解码出相应的数据。

为了生成特定频率的声波，我们需要构造相应的正弦函数。手机扬声器通过不同的电流驱动，产生不同频率的振动。例如，要生成1000Hz的声波，就需要设计一个特定的正弦函数来控制电流的变化。

在声波通信中，有几个关键概念需要了解：

• 采样率：每秒采集声音样本的次数。采样率越高，音频质量越好，但数据量也越大。常见的采样率有44.1kHz，即每分钟采集44100个样本。


• 采样定理：根据奈奎斯特采样定理，采样频率应至少为信号最高频率的两倍，以确保信号的完整性和准确性。

了解了这些基础知识后，我们来介绍开源项目 SinVoice。以下是项目的结构图：

项目中包含几个核心类，下面对这些类的功能和注意事项进行说明。为了便于理解，我添加了一些注释，这些注释并非原作者的版权内容。

首先，我们来看一下如何使用 SinVoice。以下是 MainActivity 的代码示例：

package com.example.sinvoicedemo;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.TextView;

import com.libra.sinvoice.LogHelper;
import com.libra.sinvoice.SinVoicePlayer;
import com.libra.sinvoice.SinVoiceRecognition;

/**
 * 声波通信示例
 * @author zhaokaiqiang
 * @date 2014-11-15 下午12:36:32
 */
public class MainActivity extends Activity implements SinVoiceRecognition.Listener, SinVoicePlayer.Listener {

    private final static String TAG = "MainActivity";
    private final static int MAX_NUMBER = 5;
    private final static int MSG_SET_RECG_TEXT = 1;
    private final static int MSG_RECG_START = 2;
    private final static int MSG_RECG_END = 3;

    private final static String CODEBOOK = "12345";

    private Handler mHanlder;
    private SinVoicePlayer mSinVoicePlayer;
    private SinVoiceRecognition mRecognition;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mSinVoicePlayer = new SinVoicePlayer(CODEBOOK);
        mSinVoicePlayer.setListener(this);

        mRecognition = new SinVoiceRecognition(CODEBOOK);
        mRecognition.setListener(this);

        final TextView playTextView = (TextView) findViewById(R.id.play_text);
        mHanlder = new RegHandler((TextView) findViewById(R.id.regtext));

        // 开始播放声音
        findViewById(R.id.start_play).setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View arg0) {
                String text = genText(15);
                playTextView.setText(text);
                mSinVoicePlayer.play(text);
            }
        });

        // 停止播放声音
        findViewById(R.id.stop_play).setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View arg0) {
                mSinVoicePlayer.stop();
            }
        });

        // 开始声音识别
        findViewById(R.id.start_reg).setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View arg0) {
                mRecognition.start();
            }
        });

        // 停止声音识别
        findViewById(R.id.stop_reg).setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View arg0) {
                mRecognition.stop();
            }
        });
    }

    // 获取长度为count且最大值为MAX_NUMBER的随机数
    private String genText(int count) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i             sb.append((int) (Math.random() * MAX_NUMBER + 1));
        }
        return sb.toString();
    }
}