使用AudioToolbox播放AAC

前言

使用VideoToolbox硬编码H.264
使用VideoToolbox硬解码H.264
使用AudioToolbox编码AAC
在上一篇中，介绍了如何从麦克风采集声音并用AudioToolbox编码成AAC码流，这次是使用AudioToolbox来播放之前录制的AAC码流。

介绍

在iOS设备上播放音频，可以使用AVAudioPlayer（AVFoundation框架内），但是不支持流式播放。

Apple recommends that you use this class for audio playback unless you are playing audio captured from a network stream or require very low I/O latency.

本文尝试两种播放方式：

• 使用AudioServicesPlaySystemSound（音频小于等于30s）；
• 使用Audio Queue Services音频队列；
  Guide

AAC码流结构图

AAC原始码流（又称为“裸流”）是由一个一个的ADTS frame组成的。他们的结构如下图所示。

了解AAC的码流结构，对Audio Queue Services的参数设置更清晰。

具体实现

1、使用AudioServicesPlaySystemSound

AudioServicesCreateSystemSoundID创建系统声音
AudioServicesAddSystemSoundCompletion设置回调
AudioServicesPlaySystemSound开始播放

- (void)onClick:(UIButton *)button {
    [self.mButton setHidden:YES];
    NSURL *audioURL=[[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"abc" withExtension:@"aac"];
    SystemSoundID soundID;
    //Creates a system sound object.
    AudioServicesCreateSystemSoundID((__bridge CFURLRef)(audioURL), &soundID);
    //Registers a callback function that is invoked when a specified system sound finishes playing.
    AudioServicesAddSystemSoundCompletion(soundID, NULL, NULL, &playCallback, (__bridge void * _Nullable)(self));
    //    AudioServicesPlayAlertSound(soundID);
    AudioServicesPlaySystemSound(soundID);
}
- (void)onPlayCallback {
    [self.mButton setHidden:NO];
}

以下是API的限制

• No longer than 30 seconds in duration
• In linear PCM or IMA4 (IMA/ADPCM) format
• Packaged in a .caf, .aif, or .wav file

虽然AAC音频不在支持列表里面，但是经过测试，播放是可以的。

2、使用Audio Queue Services音频队列

Audio Queue Services的播放步骤如下：

• 1，给buffer填充数据，并把buffer放入就绪的buffer queue；
• 2，应用通知队列开始播放；
• 3、队列播放第一个填充的buffer；
• 4、队列返回已经播放完毕的buffer，并开始播放下面一个填充好的buffer；
• 5、队列调用之前设置的回调函数，填充播放完毕的buffer；

• 6、回调函数中把buffer填充完毕，并放入buffer queue中。

  
  

在这里有Guide

遇到的问题

问题1：malloc错误

malloc: *** error for object 0x154e58498: incorrect checksum for freed object - object was probably modified after being freed.
Set a breakpoint in malloc_error_break to debug.

问题2：selector调用错误

Method cache corrupted. This may be a message to an invalid object, or a memory error somewhere else.
objc[12730]: receiver 0x13fe1d4f0, SEL 0x10004e2d8, isa 0x100051828, cache 0x100051838, buckets 0x13fd86650, mask 0x7, occupied 0x1
objc[12730]: receiver 112 bytes, buckets 128 bytes
objc[12730]: selector 'fillBuffer:'
objc[12730]: isa 'AACPlayer'
objc[12730]: Method cache corrupted.

这两个问题是出现在AudioQueueAllocateBuffer方法和fillBuffer的调用，而且是时而正常，时而崩溃。
先查看参数是否正确，通过xcode的debug工具，我们可以看到以下的数据：

(AudioStreamBasicDescription) $0 = {
  mSampleRate = 44100
  mFormatID = 1633772320
  mFormatFlags = 0
  mBytesPerPacket = 0
  mFramesPerPacket = 1024
  mBytesPerFrame = 0
  mChannelsPerFrame = 1
  mBitsPerChannel = 0
  mReserved = 0
}
maxSize = 768
packetNums = 85
(mStartOffset = 0, mVariableFramesInPacket = 0, mDataByteSize = 23)

AudioStreamBasicDescription的参数很熟悉，因为就是我们上一篇的编码所设置的参数。
AudioQueueAllocateBuffer的参数audioQueue、buffer_size、audioBuffers都很正常，暂时排除存在问题的可能性。
fillBuffer方法中，有AudioFileReadPackets和AudioQueueEnqueueBuffer两个方法。AudioQueueEnqueueBuffer是把buffer放入到AudioQueue，参数检查没有问题。初步判断是AudioFileReadPackets存在问题。
通过多次调试，发现AudioFileReadPackets在偶然情况下回返回-60的情况，这时会导致崩溃。
通过google查到-60对应的是kAudioFilePositionError，回来检查AudioFileReadPackets的参数，发现参数没有初始化，每次调用的参数都不同。
查API文档知道AudioFileReadPackets的参数除了audioFileID和cache、packet长度，均为传入参数，参数是否初始化并不会影响。至此，fillBuffer方法的线索断了。
回顾了一下整体的流程，决定从malloc错误入手，在so上找到以下解释。

• you are freeing an object twice,

• you are freeing a pointer that was never allocated
• you are writing through an invalid pointer which previously pointed to an object which was already freed

内存访问越界，怎么会和selector调用错误扯上关系？百思不得其解。

最后，几经波折终于找到罪魁祸首。就是以下这行代码：

audioStreamPacketDescrption = malloc(sizeof(audioStreamPacketDescrption) * packetNums);

当我打过一次audioStreamPacketDescrption，再打AudioStreamPacketDescrption的时候，Xcode会自动索引为audioStreamPacketDescrption，导致sizeof会计算出不同的大小。

PS：按理说对一个结构体的类和结构体的实例进行sizeof，应该是一样的大小（不算动态分配）。
这个并没有错，可是为了方便我把audioStreamPacketDescrption定义成指针了！

两个教训：
1、不要起和类名一样的变量；
2、指针和实例的区别要从名字即可分清；

总结

本篇因为一个小失误，导致demo整整弄了6个多小时才完工。
播放比解码容易多，Audio Queue Services的使用就参照demo和上图的6个步骤，可以很清晰看懂，就不赘述。

顺便提一下，之前录制的aac音频和h264可以很方便的打包成mp4！看下图：

只需简单的一行指令：

ffmpeg -i abc.h264 -i abc.aac -vcodec copy -f mp4 abc.mp4

PS：中秋没有赏月（上海暴雨），写写文章也是极好的。