iOS AVAudioEngine

要先了解iOS 音频API具体有哪一些，看这篇文章。
Audio API Overview
https://www.objc.io/issues/24-audio/audio-api-overview/

之后的项目会用到混音的功能，老师要求又不能用第三方的库，因此选择了 AVAudioEngine。 Audio Unit 框架过于底层，而且我也不需要自己写音频单元，所以就略去了。

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介绍AVAudioEngine之前我们来看一下相应的媒体架构，从iOS7 到iOS8 的变化。

About AVFoundation iOS7
About AVFoundation iOS8

介绍AVAudioEngine

• Objective-C的音频API接口，具有低延迟(low-latency)和实时(real-time)的音频功能

• 特点和功能：
  1.读写所有Core Audio支持的格式音频文件
  2.播放和录音使用 (files) 和音频缓冲区 (buffers)
  3.动态配置音频处理模块 (audio processing blocks)
  4.可以进行音频挖掘处理 (tap processing)
  5.可以进行立体声音频信号混合和3d效果的混合
  6.音乐设备数字接口MIDI 回放和控制，通过乐器的采样器

翻译了一下WWDC2014的PPT，总而言之，AVAudioEngine API的基本概念是建立一个音频的节点图，从源节点 (播放器和麦克风) 以及过处理 (overprocessing) 节点 (混音器和效果器) 到目标节点 (硬件输出)。每一个节点都具有一定数量的输入和输出总线，同时这些总线也有良好定义的数据格式。这种结构使得它非常的灵活和强大。而且它集成了音频单元 (audio unit)。下面就分别来讲，希望对你有帮助。

• The Engine AVAudioEngine
  1.管理所有的音频节点(audio nodes) 2.连接所有的音频节点使其运作形成链条(active chains) 3.动态的获取(attach)和配置所有音频的节点。 4.开启和停止API
• Nodes AVAudioNode
  Nodes 就是音频块(blocks) 1.Source Nodes: Player, Microphone 2.Processing Nodes: Mixer, Audio Unit Effect 3.Destination: Speaker, Headphones

AVAudioNode提供了3种implicit nodes：
1.AVAudioInputNode: system input, cannot be created
2.AVAudioOutputNode: system output, cannot be created
3.AVAudioMixerNode: mixes multiple inputs to a single output
Node经由它们各自的输入被连接到下一级的输出。
多个节点的输入，单点输出使用：AVAudioMixerNode
而且总线都会有相应的输出形式 (audio format)

• Node Connections -Establishing Active Chains
  建立活动的链接：Source Node → Destination Node = Active Chain
  Establishes and active render thread
  Establishes and active render thread 以上两图就是建立和主动渲染线程的示意图。
• Engine Setup
  建立Engine的基本步骤：

     // 1. Create engine (example only, needs to be strong   reference)
     AVAudioEngine *engine = [[AVAudioEngine alloc] init];
     // 2. Create a player node
     AVAudioPlayerNode *player = [[AVAudioPlayerNode alloc] init];
     // 3. Attach node to the engine
     [engine attachNode:player];
     // 4. Connect player node to engine's main mixer
     AVAudioMixerNode *mixer = engine.mainMixerNode;
     [engine connect:player to:mixer format:[mixer outputFormatForBus:0]];
     // 5. Start engine
     NSError *error;
     if (![engine startAndReturnError:&error]) {
          // handle error
        }

至此我们完成了Engine的初始化和nodes的链接，下面就来看 Files, Buffers, and Formats

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Files, Buffers, and Formats

• Audio Files AVAudioFile
  1.读写所有Core Audio 支持的音频格式 2.在读取的时候自动解码，在写入录音的时候自动编码 3.File 包括 file format 和 a processing format ,现在下面的两个都用AVAudioFormat来取代。1.fileFormat:on-disk format 2.processingFormat:uncompressed,in-memory format
• Audio Formats AVAudioFormat
  1.提供数字音频采样的格式描述 2.提供sample rate, channel count, interleaving等 3.通过AudioStreamBasicDescription进行包装
• Audio Buffers AVAudioPCMBuffer
• Player Nodes AVAudioPlayerNode

1.将音频文件映射到活动链(active render thread)。
2.从files和buffers安排音频的映射，下面有几个具体的实现。
(1) 决定时候立即播放，或者推迟播放(future time)
AVAudioTime 规定在future time推迟某段时间播放
(2) Files：决定完成回调file或者是file的某一段
(3) Buffers：1.多个buffer完成独立回调 2.looping buffer

• Creating Files and Buffers AVAudioFile AVAudioPCMBuffer

     NSURL *url = [[NSBundle mainBundle] URLForAuxiliaryExecutable:@"Your.mp3"];
     // Create AVAudioFile
     AVAudioFile *file = [[AVAudioFile alloc] initForReading:url error:nil];
     // Create AVAudioPCMBuffer
     AVAudioFormat *format = file.processingFormat;
     AVAudioFrameCount capacity = (AVAudioFrameCount)file.length;
     AVAudioPCMBuffer *buffer = [[AVAudioPCMBuffer alloc] initWithPCMFormat:format frameCapacity:capacity];
     // Read AVAudioFile -> AVAudioPCMBuffer
     [file readIntoBuffer:buffer error:nil];

• Scheduling Files and Buffers

     //Immediate File Playback
     [playerNode scheduleFile:audioFile atTime:nil completionHandler:nil];
     [playerNode play];

     //Future Buffer Playback
     [playerNode scheduleBuffer:audioBuffer completionHandler:nil];
     [playerNode play];

     // Play audio file 5 seconds from now
     double sampleRate = buffer.format.sampleRate;
     double sampleTime = sampleRate * 5.0;
     AVAudioTime *futureTime = [AVAudioTime timeWithSampleTime:sampleTime atRate:sampleRate];

     [playerNode scheduleBuffer:audioBuffer atTime:futureTime options:0 completionHandler:nil];
     [playerNode play];

Scheduling Options
1.串行播放(Scheduling multiple buffers queues them serially)

[playerNode scheduleBuffer:buffer1 atTime:nil options:0 completionHandler:nil];
[playerNode play];
[playerNode scheduleBuffer:buffer2 atTime:nil options:0 completionHandler:nil];

2.中断播放(Schedule with interruption option to change this behavior)

[playerNode scheduleBuffer:buffer2 atTime:nil options:AVAudioPlayerNodeBufferInterrupts completionHandler:nil];

至此讲完了file和buffer的操作，结合上面的内容你已经可以自己写一段使用buffer来读取音频文件并播放的Objective-C文件啦。项目写完之后放gitbub，源码自取。

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从这里开始讲混音，弄懂了上米的内容，这个API的混音就比较容易理解了。

• Audio Mixing AVAudioMixerNode
  AVAudioMixing Protocol
• Mixer Input Bus Settings AVAudioMixing protocol

//Common mixing protocol properties
//Volume
player.volume = 0.5;
//Stereo mixing protocol properties
//Pan
player.pan = -1.0;

关于这个API强大的混音功能，我现在使用的只有这么多了，之后慢慢添加。

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2016.05.12