第二章 音頻播放和錄制

1. 音頻會話

音頻會話分類

上述分類所提供的幾種常見行為可以滿足大部分應用程序的需要，如果需要更復雜的功能，上述其中一種分類可以通過使用 options 和 modes 方法進一步自定義開發。

激活音頻會話

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    
    AVAudioSession *session = [AVAudioSession sharedInstance];
    NSError *error;
    if (![session setCategory:AVAudioSessionCategoryPlayback error:&error]) {
        NSLog(@"Category Error : %@", error.localizedDescription);
    }
    if (![session setActive:YES error:&error]) {
        NSLog(@"Activation Error : %@", error.localizedDescription);
    }
    
    return YES;
}

如果分類允許后臺播放，則應該打開 Capabilities 中的 Background Modes 繼而勾選后臺播放音頻選項

2. 音頻播放

除非需要從網絡流中播放音頻、需要訪問原始音頻樣本，或者需要非常低的時延，否則 AVAudioPlayer 都能勝任

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    NSURL *fileURL = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"白潔01" withExtension:@"mp3"];
    
    // Must Maintain a strong reference to player
    self.player = [[AVAudioPlayer alloc] initWithContentsOfURL:fileURL error:nil];
    
    if (self.player) {
        self.player.numberOfLoops = -1;  // 循環播放
        [self.player prepareToPlay];
    }
}

- (IBAction)play {
    
    [self.player play];
}

prepareToPlay 方法是可選的，在調用 play 方法前也會自動調用，作用是取得需要的音頻硬件并預加載 Audio Queue 的緩沖區，降低調用 play 方法后的延時。

- (IBAction)pause {
    
    [self.player pause];
}

- (IBAction)stop {
    
    [self.player stop];
    self.player.currentTime = 0.0f;
}

通過 pause 和 stop 方法停止的音頻都會繼續播放。最主要的區別在底層處理上，調用 stop 方法會撤銷調用 prepareToPlay 時所做的設置，而調用 pause 方法則不會。

// 音量 0 ~ 1
- (IBAction)voice:(UISlider *)sender {
    
    self.player.volume = sender.value;
}

// 聲道 -1 ~ 1
- (IBAction)pan:(UISlider *)sender {
    
    self.player.pan = sender.value;
}

// 速率 0.5 ~ 2
- (IBAction)speed:(UISlider *)sender {
    
    self.player.rate = sender.value;
}

如果要改變速率，在初始化 AVAudioPlayer 時應做出如下設置

self.player.enableRate = YES;

3. 處理中斷事件

當有電話呼入、鬧鐘響起的時候，播放中的音頻會慢慢消失和暫停，但是終止通話后，播放、停止按鈕的控件和音頻的播放沒有恢復。為了優化用戶體驗，需要監聽這些事件，并作出處理：

[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleInterruption:) name:AVAudioSessionInterruptionNotification object:[AVAudioSession sharedInstance]];

- (void)handleInterruption:(NSNotification *)notification
{
    NSDictionary *info = notification.userInfo;
    
    AVAudioSessionInterruptionType type = [info[AVAudioSessionInterruptionTypeKey] unsignedIntegerValue];
    if (type == AVAudioSessionInterruptionTypeBegan) {
        
        // 中斷開始，設置停止音樂
        [self.player pause];
        
    } else {
        
        // 中斷結束，判斷是否允許繼續播放
        AVAudioSessionInterruptionOptions options = [info[AVAudioSessionInterruptionOptionKey] unsignedIntegerValue];
        if (options == AVAudioSessionInterruptionOptionShouldResume) {
            
            // 允許繼續播放，則繼續播放
            [self.player play];
        }
    }
}

4. 對線路改變的響應

播放音頻期間插入耳機，音頻輸出線路變成耳機插孔并繼續播放。斷開耳機連接，音頻線路再次回到設備的內置揚聲器播放。雖然線路變化和預期一樣，不過按照蘋果官方文檔，認為該音頻應該處于靜音狀態。

[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleRouteChange:) name:AVAudioSessionRouteChangeNotification object:[AVAudioSession sharedInstance]];

- (void)handleRouteChange:(NSNotification *)notification
{
    NSDictionary *info = notification.userInfo;
    
    AVAudioSessionRouteChangeReason reason = [info[AVAudioSessionRouteChangeReasonKey] unsignedIntegerValue];
    if (reason == AVAudioSessionRouteChangeReasonOldDeviceUnavailable) {
        
        AVAudioSessionRouteDescription *previousRoute  = info[AVAudioSessionRouteChangePreviousRouteKey];
        AVAudioSessionPortDescription  *previousOutput = previousRoute.outputs[0];
        if ([previousOutput.portType isEqualToString:AVAudioSessionPortHeadphones]) {
            
            // 停止播放音樂
            [self.player stop];
        }
    }
}

5. 音頻錄制

一般情況存在錄音功能，必然會有播放功能，所以不能使用默認的錄制音頻會話，應該使用既可以錄制又能播放的 AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSURL *url = [NSURL fileURLWithPath:[@"Users/mayan/Desktop" stringByAppendingPathComponent:@"voice.caf"]];
    NSDictionary *settings = @{
                               AVFormatIDKey            : @(kAudioFormatAppleIMA4),
                               AVSampleRateKey          : @22050.0f,
                               AVNumberOfChannelsKey    : @1,
                               };
    self.recorder = [[AVAudioRecorder alloc] initWithURL:url settings:settings error:nil];
    
    if (self.recorder) {
        self.recorder.delegate = self;
        [self.recorder prepareToRecord];
    }
}

- (IBAction)record {

    [self.recorder record];
}

- (IBAction)recordFinish {

    [self.recorder stop];
}

// 音頻錄制完成調用
- (void)audioRecorderDidFinishRecording:(AVAudioRecorder *)recorder successfully:(BOOL)flag
{
    if (flag) {
        
        // 一般把錄制好的音頻復制或者剪切到目的文件夾下
        NSURL *srcURL = self.recorder.url;
        NSURL *destURL = [NSURL URLWithString:@"目的文件路徑/音頻文件名稱.caf"];
        
        [[NSFileManager defaultManager] copyItemAtURL:srcURL toURL:destURL error:nil];
    }
}

在錄制音頻過程中，Core Audio Format（CAF）通常是最好的容器格式，因為它和內容無關可以保存 Core Audio 支持的任何音頻格式。在設置字典中指定的鍵值信息也值得討論一番：

音頻格式

AVFormatIDKey 定義了寫入內容的音頻格式，下面是常用格式：

• kAudioFormatLinearPCM：將未壓縮的音頻流寫入到文件中。保真度最高，文件也最大；
• kAudioFormatMPEG4AAC（AAC） 或 kAudioFormat-AppleIMA4（Apple IMA4）：文件顯著縮小，還能保證高質量音頻

采樣率

AVSampleRateKey 定義了錄音器的采樣率，采樣率定義了對輸入的模擬音頻信號每一秒的采樣數。采樣率越高，越能得到高質量的內容，不過文件相對越大。標準的采樣率：8000、16000、22050、44100

通道數

AVNumberOfChannelsKey 定義記錄音頻內容的通道數。默認值 1 是單聲道錄制，2 是立體聲錄制。除非使用外部硬件錄制，否則應該創建單聲道錄音。

6. 音頻測量

AVAudioPlayer 和 AVAudioRecorder 中最實用的功能就是對音頻進行測量。Audio Metering 可以讀取音頻的平均分貝和峰值分貝數據，并使用這些數據以可視化方式將聲音大小呈現給用戶。

首先在初始化 AVAudioPlayer 或 AVAudioRecorder 時應做出如下設置

self.player.meteringEnabled = YES;

self.recorder.meteringEnabled = YES;

點擊音頻播放或者音頻錄制，開始測量

- (void)startMeterTimer
{
    [self.link invalidate];
    self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(updateMeter)];
    self.link.frameInterval = 4;  // 時間間隔為刷新率的 1/4
    [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)stopMeterTimer
{
    [self.link invalidate];
    self.link = nil;
}

下面分別是音頻播放情況下測量、音頻錄制情況下測量

- (void)updateMeter
{
    [self.player updateMeters];  // 刷新
    
    CGFloat num1 = [self.player averagePowerForChannel:0];
    CGFloat num2 = [self.player peakPowerForChannel:0];
    
    NSLog(@"平均分貝：%f, 峰值分貝：%f", num1, num2);
}

- (void)updateMeter
{
    [self.recorder updateMeters];  // 刷新
    
    CGFloat num1 = [self.recorder averagePowerForChannel:0];
    CGFloat num2 = [self.recorder peakPowerForChannel:0];
    
    NSLog(@"平均分貝：%f, 峰值分貝：%f", num1, num2);
}

上面方法都會返回用于表示聲音分貝（dB）等級的浮點值，這個值的范圍是 -160dB ~ 0dB