Audio Unit录音(播放伴奏+耳返)

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前言

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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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