Audio Unit录音（播放伴奏+耳返）

作者: 落影loyinglin | 来源:发表于2017-09-23 15:56 被阅读1263次

前言

前文介绍了如何用Audio Unit播放PCM文件，这次在原来的基础上添加录音的功能，并且把录制的声音再次播放出来实现耳返的效果。

核心思路

仍旧使用Remote I/O Unit，这次开启播放和录制两个功能，播放功能用于伴奏播放，录制功能用于录制人声。
耳返功能的实现在于把实时录音的人声播放出来。
Demo中使用的录制输入单声道，播放输出双声道的形式，把录制进来的人声数据放在左声道，把读取的伴奏音频数据放在右声道。

具体细节

1、初始化AudioUnit，类似Audio Unit播放PCM文件，不过这次要设置AVAudioSession的Category为AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord，同时要开启AudioUnit的Record功能，同时要设置RecordCallback函数；
2、加载并打开伴奏文件，在PlayCallback的回调中，读取伴奏数据并塞给AudioUnit；
3、在RecordCallback函数中调用AudioUnitRender加载录音数据到bufferList，并在PlayCallback的回调中，把bufferList的数据copy给AudioUnit；
4、处理好PlayCallback中左右声道数据的对齐后，回调给AudioUnit；

遇到的问题

1、内存分配方式

在给双声道的AudioBufferList分配内存的时候，尝试对buffList.mBuffers[1]分配内存，发现并不可行，因为AudioBufferList默认是只有1个buffer，mBuffers[1]的属性是未初始化的。
最后终于用一种方式解决：
buffList = (AudioBufferList *)malloc(sizeof(AudioBufferList) + (numberBuffers - 1) * sizeof(AudioBuffer));
这种特殊的内存分配在c体系里应该比较常见，但在平时遇见也不太在意。

2、`AudioUnitInitialize`失败，返回1718449215

在把audioFileFormat设置成双声道的时候，发现AudioUnitInitialize返回1718449215。
在分析了AudioFileFormat的格式和AudioBufferList的结构后猜测，可能是双声道数据格式设置问题。
最后在Format Flags属性添加kAudioFormatFlagIsNonInterleaved后解决。

3、伴奏慢放

在把伴奏添加到右声道播放后，伴奏能播放，但是速度慢了很多。
在仔细对比了输入和输出的数据格式后发现，伴奏的原始格式是这样：

File format:
Sample Rate:              44100
Format ID:                 lpcm
Format Flags:                 C
Bytes per Packet:             4
Frames per Packet:            1
Bytes per Frame:              4
Channels per Frame:           2
Bits per Channel:            16

但是在demo中，我是以单声道的方式播放，这样每次就拿到一半时间的数据（左/右声道），播放速度只有原来的一半。
解决方案是每次多读一倍的声音数据，然后取一半，这样就能以正常的速度播放声音。

4、伴奏播放结束后Crash

在伴奏播放完毕后，会产生一个crash，来自系统的AudioConvert。
思考一番，觉得应该是左右声道的数据不一致导致，左声道因为录制人声一直有数据，右声道因为伴奏播放结束没有数据，在转码的时候出现一些异常。
解决方案是把左声道和右声道的数据长度对齐，在伴奏播放结束后，同时调整播放的人声数据。

思考题

怎么把左唱右伴的声音改成混合（每个声道都有伴奏和耳返效果）的方式？

总结

Demo地址
在学习一段时间后，发现AudioUnit的API非常清晰，在出现问题后都能较快定位，值得学习这种API设计。
音频这一块的知识，深入学习后还有更多的坑要踩，做音频播放器的同事说到苹果的底层有很多黑盒实现，经常需要逆向苹果的代码进行分析问题。
在写demo过程中，对AudioUnit有了更好的认知，下一篇介绍AudioConvert和AudioUnit的配合使用，播放aac、mp3、m4a等音频文件。

网友评论

逗你玩之豆豆豆:AudioStreamBasicDescription inputFormat;
inputFormat.mSampleRate = 8000; //立体声8000
inputFormat.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;
inputFormat.mFormatFlags = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger|kAudioFormatFlagIsPacked;
inputFormat.mFramesPerPacket = 1;//每个数据包里面有多少帧
inputFormat.mChannelsPerFrame = 1;//1、单声道,2立体声
// inputFormat.mBytesPerPacket = 2;
// inputFormat.mBytesPerFrame = 2;
inputFormat.mBitsPerChannel = 16; //语音每采样点占用位数
inputFormat.mBytesPerFrame = (inputFormat.mBitsPerChannel/8) * inputFormat.mChannelsPerFrame;
inputFormat.mBytesPerPacket = inputFormat.mBytesPerFrame *inputFormat.mFramesPerPacket;
我这样修改之后，那个录制就报错了，回调AudioUnitRender返回了50，这个怎么解决呢

899e2d74bdeb:还有一个问题请教，为何只能在耳机中听到自己的声音，把耳机拔掉后，在听筒听不到自己的声音？

899e2d74bdeb:for (int i = 0; i < bytes; ++i) {
((Byte*)ioData->mBuffers[1].mData)[i/2] = vc->buffer[i];
}
在你的demo中是把pcm中奇数字节的赋值给ioData，我试了一下将pcm的中偶数字节赋值给ioData但是，声音不正常，请问这是什么原因？

4fd7f0a671ac:AVAudioSession sharedInstance的category会如何影响回声消除的设置？我使用audioUnit搞的去回声录音功能在设置了category为Playback后，使用audioqueue播放录音文件，然后再设置category为PlayANDRecord后回声消除不起作用，除非重新生成audioUnit

5fe3ee03c48b:您好，我想修改recordCallBack里面回调数据字节数，可以修改吗？

ab043ef9968e:你好，我最近也在用swift编写audiounit声音处理环节，我想实现麦克风输入，左右声道独立输出，就是左右耳进行不同的效果处理以后再输出，但是mFormatFlags = kAudioFormatFlagIsNonInterleaved之后，input 和 output 的callback中，ioData的buffer数量都还是一个，我理解应该是有两个独立的buffer支持左右声道，请帮忙解惑，谢谢！

5fe3ee03c48b:您好，我问一下我想修改recordCallback里面回调数据字节数可以修改吗

落影loyinglin:@桃花刀刀刀你应该修改ASBD的描述，改成双声道的。

ab043ef9968e:如果需要我可以共享我的代码，谢谢!

Kira丶陈:我跑你的demo没问题，但是移植的原来的项目里，recordcallback 就不触发了，能指点下哪有问题吗？就做了点修改，音频采样率改成了8k

Kira丶陈:@落影loyinglin 项目有问题，修改了下，可以触发recordcallback了，但是采样率8k，会出现AudioUnitRender error:-50 ？换成44k采样率就没事，求教

落影loyinglin:@Kira丶陈参数设置都同步了吗

8f64fc6e6524:请教一下，我需要弄一个边录制边发送数据的功能，初始化了audioUnit，并设置了回调函数，
AURenderCallbackStruct callbackStruct;
callbackStruct.inputProc = recordingCallback;
callbackStruct.inputProcRefCon = (__bridge void * _Nullable)(self);
在回调函数中，执行到这一行就崩：
PCMRecorder *pcmRecorder = (__bridge PCMRecorder *)inRefCon;
崩的log:
AURemoteIO::IOThread (21): EXC_BAD_ACCESS (code=1, address=0x4efa8bec8)
请问一下，大牛有什么经验吗？

8f64fc6e6524:@落影loyinglin 362744292

8f64fc6e6524:@落影loyinglin 先加个qq吧

落影loyinglin:@kotercy 发个demo过来看看，野指针问题

iOS扫地僧:buffList = (AudioBufferList *)malloc(sizeof(AudioBufferList) + (numberBuffers - 1) * sizeof(AudioBuffer));
代码里面这句话之前我看您已经把numberBuffers赋值为1了，不明白为什么还要加(numberBuffers - 1) * sizeof(AudioBuffer)

落影loyinglin:@邂逅1115 因为有时候可以把它改成2

爩龘:我最近也在做这块只是没弄好用的第三方的

落影loyinglin:@这是什么abc 这个用第三方也不错。
录制是很简单，但是涉及到后期的降噪回声消除音调处理等很多麻烦的事情。

爩龘:播放背景音乐并录制

落影loyinglin:什么功能

逗你玩之豆豆豆:AudioStreamBasicDescription inputFormat;
inputFormat.mSampleRate = 8000; //立体声8000
inputFormat.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;
inputFormat.mFormatFlags = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger|kAudioFormatFlagIsPacked;
inputFormat.mFramesPerPacket = 1;//每个数据包里面有多少帧
inputFormat.mChannelsPerFrame = 1;//1、单声道,2立体声
// inputFormat.mBytesPerPacket = 2;
// inputFormat.mBytesPerFrame = 2;
inputFormat.mBitsPerChannel = 16; //语音每采样点占用位数
inputFormat.mBytesPerFrame = (inputFormat.mBitsPerChannel/8) * inputFormat.mChannelsPerFrame;
inputFormat.mBytesPerPacket = inputFormat.mBytesPerFrame *inputFormat.mFramesPerPacket;
我这样修改之后，那个录制就报错了，回调AudioUnitRender返回了50，这个怎么解决呢
899e2d74bdeb:还有一个问题请教，为何只能在耳机中听到自己的声音，把耳机拔掉后，在听筒听不到自己的声音？
899e2d74bdeb:for (int i = 0; i < bytes; ++i) {
((Byte*)ioData->mBuffers[1].mData)[i/2] = vc->buffer[i];
}
在你的demo中是把pcm中奇数字节的赋值给ioData，我试了一下将pcm的中偶数字节赋值给ioData但是，声音不正常，请问这是什么原因？
4fd7f0a671ac:AVAudioSession sharedInstance的category会如何影响回声消除的设置？我使用audioUnit搞的去回声录音功能在设置了category为Playback后，使用audioqueue播放录音文件，然后再设置category为PlayANDRecord后回声消除不起作用，除非重新生成audioUnit
5fe3ee03c48b:您好，我想修改recordCallBack里面回调数据字节数，可以修改吗？
ab043ef9968e:你好，我最近也在用swift编写audiounit声音处理环节，我想实现麦克风输入，左右声道独立输出，就是左右耳进行不同的效果处理以后再输出，但是mFormatFlags = kAudioFormatFlagIsNonInterleaved之后，input 和 output 的callback中，ioData的buffer数量都还是一个，我理解应该是有两个独立的buffer支持左右声道，请帮忙解惑，谢谢！
5fe3ee03c48b:您好，我问一下我想修改recordCallback里面回调数据字节数可以修改吗
落影loyinglin:@桃花刀刀刀你应该修改ASBD的描述，改成双声道的。
ab043ef9968e:如果需要我可以共享我的代码，谢谢!
Kira丶陈:我跑你的demo没问题，但是移植的原来的项目里，recordcallback 就不触发了，能指点下哪有问题吗？就做了点修改，音频采样率改成了8k
Kira丶陈:@落影loyinglin 项目有问题，修改了下，可以触发recordcallback了，但是采样率8k，会出现AudioUnitRender error:-50 ？换成44k采样率就没事，求教
落影loyinglin:@Kira丶陈参数设置都同步了吗
8f64fc6e6524:请教一下，我需要弄一个边录制边发送数据的功能，初始化了audioUnit，并设置了回调函数，
AURenderCallbackStruct callbackStruct;
callbackStruct.inputProc = recordingCallback;
callbackStruct.inputProcRefCon = (__bridge void * _Nullable)(self);
在回调函数中，执行到这一行就崩：
PCMRecorder *pcmRecorder = (__bridge PCMRecorder *)inRefCon;
崩的log:
AURemoteIO::IOThread (21): EXC_BAD_ACCESS (code=1, address=0x4efa8bec8)
请问一下，大牛有什么经验吗？
8f64fc6e6524:@落影loyinglin 362744292
8f64fc6e6524:@落影loyinglin 先加个qq吧
落影loyinglin:@kotercy 发个demo过来看看，野指针问题
iOS扫地僧:buffList = (AudioBufferList *)malloc(sizeof(AudioBufferList) + (numberBuffers - 1) * sizeof(AudioBuffer));
代码里面这句话之前我看您已经把numberBuffers赋值为1了，不明白为什么还要加(numberBuffers - 1) * sizeof(AudioBuffer)
落影loyinglin:@邂逅1115 因为有时候可以把它改成2
爩龘:我最近也在做这块只是没弄好用的第三方的
落影loyinglin:@这是什么abc 这个用第三方也不错。
录制是很简单，但是涉及到后期的降噪回声消除音调处理等很多麻烦的事情。
爩龘:播放背景音乐并录制
落影loyinglin:什么功能

Audio Unit录音（播放伴奏+耳返）

前言

核心思路