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Audio Unit录音(播放伴奏+耳返)

Audio Unit录音(播放伴奏+耳返)

作者: 辉辉岁月 | 来源:发表于2021-08-11 17:52 被阅读0次

    前言

    Audio Unit播放PCM文件

    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

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