iOS實時錄音和播放功能

發布時間：2020-09-24 20:55:07 來源：腳本之家閱讀：357 作者：人生為代碼而活欄目：移動開發

需求：最近公司需要做一個樓宇對講的功能:門口機(連接WIFI)撥號對室內機(對應的WIFI)的設備進行呼叫,室內機收到呼叫之后將對收到的數據進行UDP廣播的轉發,手機(連接對應的WIFI)收到視頻流之后,實時的展示視頻數據(手機可以接聽,掛斷,手機接聽之后,室內機不展示視頻,只是進行轉發。)

簡單點說就是手機客戶端需要做一個類似于直播平臺的軟件，可以實時的展示視頻，實時的播放接收到的聲音數據，并且實時將手機麥克風收到的聲音回傳給室內機，室內機負責轉發給門口機。

這篇文章介紹iOS怎么進行實時的錄音和播放收到的聲音數據

想要使用系統的框架實時播放聲音和錄音數據,就得知道音頻隊列服務,

在AudioToolbox框架中的音頻隊列服務，它完全可以做到音頻播放和錄制，

一個音頻服務隊列有三個部分組成：

1.三個緩沖器Buffers：沒個緩沖器都是一個存儲音頻數據的臨時倉庫。
2.一個緩沖隊列Buffer Queue：一個包含音頻緩沖器的有序隊列。
3.一個回調CallBack：一個自定義的隊列回調函數。

具體怎么運轉的還是百度吧!

我的簡單理解:

對于播放：系統會自動從緩沖隊列中循環取出每個緩沖器中的數據進行播放，我們需要做的就是將接收到的數據循環的放到緩沖器中，剩下的就交給系統去實現了。

對于錄音: 系統會自動將錄的聲音放入隊列中的每個緩沖器中,我們需要做的就是從回調函數中將數據轉化我們自己的數據就OK了。

#pragma mark--實時播放

1. 導入系統框架AudioToolbox.framework AVFoundation.framework

2. 獲取麥克風權限,在工程的Info.plist文件中加入Privacy - Microphone Usage Description 這個key 描述:App想要訪問您的麥克風

3. 創建播放聲音的類 EYAudio

EYAudio.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface EYAudio : NSObject

// 播放的數據流數據
- (void)playWithData:(NSData *)data;
// 聲音播放出現問題的時候可以重置一下
- (void)resetPlay;
// 停止播放
- (void)stop;

@end

EYAudio.m

#import "EYAudio.h"

#import <AVFoundation/AVFoundation.h>
#import <AudioToolbox/AudioToolbox.h>

#define MIN_SIZE_PER_FRAME 1920  //每個包的大小,室內機要求為960,具體看下面的配置信息
#define QUEUE_BUFFER_SIZE 3   //緩沖器個數
#define SAMPLE_RATE    16000 //采樣頻率

@interface EYAudio(){
  AudioQueueRef audioQueue;                 //音頻播放隊列
  AudioStreamBasicDescription _audioDescription;
  AudioQueueBufferRef audioQueueBuffers[QUEUE_BUFFER_SIZE]; //音頻緩存
  BOOL audioQueueBufferUsed[QUEUE_BUFFER_SIZE];       //判斷音頻緩存是否在使用
  NSLock *sysnLock;
  NSMutableData *tempData;
  OSStatus osState;
}
@end

@implementation EYAudio

#pragma mark - 提前設置AVAudioSessionCategoryMultiRoute 播放和錄音
+ (void)initialize
{
  NSError *error = nil;
  //只想要播放:AVAudioSessionCategoryPlayback
  //只想要錄音:AVAudioSessionCategoryRecord
  //想要"播放和錄音"同時進行 必須設置為:AVAudioSessionCategoryMultiRoute 而不是AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord(設置這個不好使)
  BOOL ret = [[AVAudioSession sharedInstance] setCategory:AVAudioSessionCategoryMultiRoute error:&error];
  if (!ret) {
    NSLog(@"設置聲音環境失敗");
    return;
  }
  //啟用audio session
  ret = [[AVAudioSession sharedInstance] setActive:YES error:&error];
  if (!ret)
  {
    NSLog(@"啟動失敗");
    return;
  }
}

- (void)resetPlay
{
  if (audioQueue != nil) {
    AudioQueueReset(audioQueue);
  }
}

- (void)stop
{
  if (audioQueue != nil) {
    AudioQueueStop(audioQueue,true);
  }

  audioQueue = nil;
  sysnLock = nil;
}

- (instancetype)init
{
  self = [super init];
  if (self) {
    sysnLock = [[NSLock alloc]init];

    //設置音頻參數 具體的信息需要問后臺
    _audioDescription.mSampleRate = SAMPLE_RATE;
    _audioDescription.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;
    _audioDescription.mFormatFlags = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger | kAudioFormatFlagIsPacked;
    //1單聲道
    _audioDescription.mChannelsPerFrame = 1;
    //每一個packet一偵數據,每個數據包下的楨數，即每個數據包里面有多少楨
    _audioDescription.mFramesPerPacket = 1;
    //每個采樣點16bit量化 語音每采樣點占用位數
    _audioDescription.mBitsPerChannel = 16;
    _audioDescription.mBytesPerFrame = (_audioDescription.mBitsPerChannel / 8) * _audioDescription.mChannelsPerFrame;
    //每個數據包的bytes總數，每楨的bytes數*每個數據包的楨數
    _audioDescription.mBytesPerPacket = _audioDescription.mBytesPerFrame * _audioDescription.mFramesPerPacket;

    // 使用player的內部線程播放 新建輸出
    AudioQueueNewOutput(&_audioDescription, AudioPlayerAQInputCallback, (__bridge void * _Nullable)(self), nil, 0, 0, &audioQueue);

    // 設置音量
    AudioQueueSetParameter(audioQueue, kAudioQueueParam_Volume, 1.0);

    // 初始化需要的緩沖區
    for (int i = 0; i < QUEUE_BUFFER_SIZE; i++) {
      audioQueueBufferUsed[i] = false;
      osState = AudioQueueAllocateBuffer(audioQueue, MIN_SIZE_PER_FRAME, &audioQueueBuffers[i]);
    }

    osState = AudioQueueStart(audioQueue, NULL);
    if (osState != noErr) {
      NSLog(@"AudioQueueStart Error");
    }
  }
  return self;
}

// 播放數據
-(void)playWithData:(NSData *)data
{
  [sysnLock lock];

  tempData = [NSMutableData new];
  [tempData appendData: data];
  NSUInteger len = tempData.length;
  Byte *bytes = (Byte*)malloc(len);
  [tempData getBytes:bytes length: len];

  int i = 0;
  while (true) {
    if (!audioQueueBufferUsed[i]) {
      audioQueueBufferUsed[i] = true;
      break;
    }else {
      i++;
      if (i >= QUEUE_BUFFER_SIZE) {
        i = 0;
      }
    }
  }

  audioQueueBuffers[i] -> mAudioDataByteSize = (unsigned int)len;
  // 把bytes的頭地址開始的len字節給mAudioData,向第i個緩沖器
  memcpy(audioQueueBuffers[i] -> mAudioData, bytes, len);

  // 釋放對象
  free(bytes);

  //將第i個緩沖器放到隊列中,剩下的都交給系統了
  AudioQueueEnqueueBuffer(audioQueue, audioQueueBuffers[i], 0, NULL);

  [sysnLock unlock];
}

// ************************** 回調 **********************************
// 回調回來把buffer狀態設為未使用
static void AudioPlayerAQInputCallback(void* inUserData,AudioQueueRef audioQueueRef, AudioQueueBufferRef audioQueueBufferRef) {

  EYAudio* audio = (__bridge EYAudio*)inUserData;

  [audio resetBufferState:audioQueueRef and:audioQueueBufferRef];
}

- (void)resetBufferState:(AudioQueueRef)audioQueueRef and:(AudioQueueBufferRef)audioQueueBufferRef {
  // 防止空數據讓audioqueue后續都不播放,為了安全防護一下
  if (tempData.length == 0) {
    audioQueueBufferRef->mAudioDataByteSize = 1;
    Byte* byte = audioQueueBufferRef->mAudioData;
    byte = 0;
    AudioQueueEnqueueBuffer(audioQueueRef, audioQueueBufferRef, 0, NULL);
  }

  for (int i = 0; i < QUEUE_BUFFER_SIZE; i++) {
    // 將這個buffer設為未使用
    if (audioQueueBufferRef == audioQueueBuffers[i]) {
      audioQueueBufferUsed[i] = false;
    }
  }
}

@end

外界使用: 不斷調用下面的方法將NSData傳遞進來

- (void)playWithData:(NSData *)data;

#pragma mark--實時錄音

1. 導入系統框架AudioToolbox.framework AVFoundation.framework

2. 創建錄音的類 EYRecord

EYRecord.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface ESARecord : NSObject

//開始錄音
- (void)startRecording;

//停止錄音
- (void)stopRecording;

@end

EYRecord.m

#import "ESARecord.h"
#import <AudioToolbox/AudioToolbox.h>

#define QUEUE_BUFFER_SIZE 3   // 輸出音頻隊列緩沖個數
#define kDefaultBufferDurationSeconds 0.03//調整這個值使得錄音的緩沖區大小為960,實際會小于或等于960,需要處理小于960的情況
#define kDefaultSampleRate 16000  //定義采樣率為16000

extern NSString * const ESAIntercomNotifationRecordString;

static BOOL isRecording = NO;

@interface ESARecord(){
  AudioQueueRef _audioQueue;             //輸出音頻播放隊列
  AudioStreamBasicDescription _recordFormat;
  AudioQueueBufferRef _audioBuffers[QUEUE_BUFFER_SIZE]; //輸出音頻緩存
}
@property (nonatomic, assign) BOOL isRecording;

@end

@implementation ESARecord

- (instancetype)init
{
  self = [super init];
  if (self) {
    //重置下
    memset(&_recordFormat, 0, sizeof(_recordFormat));
    _recordFormat.mSampleRate = kDefaultSampleRate;
    _recordFormat.mChannelsPerFrame = 1;
    _recordFormat.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;

    _recordFormat.mFormatFlags = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger | kLinearPCMFormatFlagIsPacked;
    _recordFormat.mBitsPerChannel = 16;
    _recordFormat.mBytesPerPacket = _recordFormat.mBytesPerFrame = (_recordFormat.mBitsPerChannel / 8) * _recordFormat.mChannelsPerFrame;
    _recordFormat.mFramesPerPacket = 1;

    //初始化音頻輸入隊列
    AudioQueueNewInput(&_recordFormat, inputBufferHandler, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, 0, &_audioQueue);

    //計算估算的緩存區大小
    int frames = (int)ceil(kDefaultBufferDurationSeconds * _recordFormat.mSampleRate);
    int bufferByteSize = frames * _recordFormat.mBytesPerFrame;

    NSLog(@"緩存區大小%d",bufferByteSize);

    //創建緩沖器
    for (int i = 0; i < QUEUE_BUFFER_SIZE; i++){
      AudioQueueAllocateBuffer(_audioQueue, bufferByteSize, &_audioBuffers[i]);
      AudioQueueEnqueueBuffer(_audioQueue, _audioBuffers[i], 0, NULL);
    }
  }
  return self;
}

-(void)startRecording
{
  // 開始錄音
  AudioQueueStart(_audioQueue, NULL);
  isRecording = YES;
}

void inputBufferHandler(void *inUserData, AudioQueueRef inAQ, AudioQueueBufferRef inBuffer, const AudioTimeStamp *inStartTime,UInt32 inNumPackets, const AudioStreamPacketDescription *inPacketDesc)
{
  if (inNumPackets > 0) {
    ESARecord *recorder = (__bridge ESARecord*)inUserData;
    [recorder processAudioBuffer:inBuffer withQueue:inAQ];
  }
  
  if (isRecording) {
    AudioQueueEnqueueBuffer(inAQ, inBuffer, 0, NULL);
  }
}

- (void)processAudioBuffer:(AudioQueueBufferRef )audioQueueBufferRef withQueue:(AudioQueueRef )audioQueueRef
{
  NSMutableData * dataM = [NSMutableData dataWithBytes:audioQueueBufferRef->mAudioData length:audioQueueBufferRef->mAudioDataByteSize];
  
  if (dataM.length < 960) { //處理長度小于960的情況,此處是補00
    Byte byte[] = {0x00};
    NSData * zeroData = [[NSData alloc] initWithBytes:byte length:1];
    for (NSUInteger i = dataM.length; i < 960; i++) {
      [dataM appendData:zeroData];
    }
  }

  // NSLog(@"實時錄音的數據--%@", dataM);
  //此處是發通知將dataM 傳遞出去
  [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"EYRecordNotifacation" object:@{@"data" : dataM}];
}

-(void)stopRecording
{
  if (isRecording)
  {
    isRecording = NO;
    
    //停止錄音隊列和移除緩沖區,以及關閉session，這里無需考慮成功與否
    AudioQueueStop(_audioQueue, true);
    //移除緩沖區,true代表立即結束錄制，false代表將緩沖區處理完再結束
    AudioQueueDispose(_audioQueue, true);
  }
  NSLog(@"停止錄音");
}

@end

如果不好使嘗試將 EYRecord.m ----> EYRecord.mm

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。

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