iOS Audio 手把手: 錄音、播放、音頻播放控制（音量採樣檢測等），Swift5，基於 AVFoundation

錄音，就要用到麥克風了

iOS 設備中，每個應用 app，都有一個音頻會話 Audio Session.

app 調用音頻相關，天然會用到 iOS 的硬件功能。

音頻會話 Audio Session ，就是來管理音頻操做的。

iOS 使用音頻,管理粒度很細

你以爲： 後臺播放的音樂，要不要與你 app 的音頻，混雜在一塊兒？

Audio Session 處理音頻，經過他的分類 Audio Session Category 設置

默認的分類，

1， 容許播放，不容許錄音。

2， 靜音按鈕開啓後，你的應用就啞吧了，播放音頻沒聲音。

3， 鎖屏後，你的應用也啞吧了，播放音頻沒聲音。

4， 若是後臺有別的 app 播放音頻，你 app 要開始播放音頻的時候，別的 app 就啞吧了。

更多分類，如圖：

首先要對音頻操做，作一些配置。

通常操做音頻，會用到 AVFoundation 框架，先引入 import AVFoundation

設置 Audio Session 的分類，AVAudioSession.CategoryOptions.defaultToSpeaker , 容許咱們的 app , 調用內置的麥克風來錄音，又能夠播放音頻。

這裏要作錄音功能，就把分類的選項也改了。

分類的默認選項是，音頻播放的是收聽者，即上面的喇叭口，場景通常是你把手機拿到耳朵邊，打電話。

如今把音頻播放路徑, 指向說話的人，即麥克風，下面的喇叭口。

// 這是一個全局變量，記錄麥克風權限的
    var appHasMicAccess = true
   
   // ... 

      //  先獲取一個 AVAudioSession 的實例
      let session = AVAudioSession.sharedInstance()
        do {
            // 在這裏，設置分類
            try session.setCategory(AVAudioSession.Category.playAndRecord, options: AVAudioSession.CategoryOptions.defaultToSpeaker)
            try session.setActive(true)
           // 檢查 app 有沒有權限，使用該設備麥克風
            session.requestRecordPermission({ (isGranted: Bool) in
                if isGranted { 
                   // 你的 app 想要錄製音頻，用戶必須授予麥克風權限
                    appHasMicAccess = true
                }
                else{
                    appHasMicAccess = false
                }
            })
       } catch let error as NSError {
            print("AVAudioSession configuration error: \(error.localizedDescription)")
        }
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進入錄音，

// 這是一個枚舉變量，用來手動追蹤錄音的狀態
    var audioStatus: AudioStatus = AudioStatus.Stopped
    var audioRecorder: AVAudioRecorder!

    func setupRecorder() {
         //  getURLforMemo, 這個方法，拿到一個能夠保存錄音文件的，臨時路徑
        //   getURLforMemo ， 具體見下面的 GitHub 連接
        let fileURL = getURLforMemo()
        // 設置錄音採樣的描述信息
        /*
          線性脈衝編碼調製，非壓縮的數據格式
          採樣頻率， 44.1 千赫茲的，CD 級別的效果
          單聲道，就錄製一個單音
        */
        let recordSettings = [
            AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatLinearPCM),
            AVSampleRateKey: 44100.0,
            AVNumberOfChannelsKey: 1,
            AVEncoderAudioQualityKey: AVAudioQuality.high.rawValue
            ] as [String : Any]
        
        do {
            //  實例化 audioRecorder
            audioRecorder =  try AVAudioRecorder(url: fileURL, settings: recordSettings)
            audioRecorder.delegate = self
            audioRecorder.prepareToRecord()
        } catch {
            print("Error creating audio Recorder.")
        }
    }

   // 開始錄音
   func record() {
        startUpdateLoop()
        // 追蹤，記錄下當前 app 的錄音狀態
        audioStatus = .recording
        // 這一行，就是開始錄音了
        audioRecorder.record()
    }


  // 中止錄音
   func stopRecording() {
        recordButton.setBackgroundImage(UIImage(named: "button-record"), for: UIControl.State.normal  )
        audioStatus = .stopped
        audioRecorder.stop()
        stopUpdateLoop()
    }

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錄音結束，經過代理 AVAudioRecorderDelegate ，更新狀態

func audioRecorderDidFinishRecording(_ recorder: AVAudioRecorder, successfully flag: Bool) {
        audioStatus = .stopped
        // 由於這個場景，錄製完了， 必須手動點擊，
        // 因此不須要在這裏更新 UI
    }

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錄音好了，作播放

播放錄音

var audioPlayer: AVAudioPlayer!
    
    // 開始播放
    func play() {
          //  getURLforMemo, 這個方法，拿到一個能夠保存錄音文件的，臨時路徑
        //   getURLforMemo ， 具體見下面的 GitHub 連接
        let fileURL = getURLforMemo()
        do {
             //  實例化 audioPlayer
            audioPlayer = try AVAudioPlayer(contentsOf: fileURL)
            audioPlayer.delegate = self
            // 檢查音頻文件不爲空，才播放音頻文件
            if audioPlayer.duration > 0.0 {
                setPlayButtonOn(flag: true)
                audioPlayer.play()
                audioStatus = .Playing
                startUpdateLoop()
            }
        } catch {
            print("Error loading audio Player")
        }
    }

   // 中止播放
   func stopPlayback() {
        setPlayButtonOn(flag: false)
        audioStatus = .stopped
        audioPlayer.stop()
        stopUpdateLoop()
    } 
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播放結束，經過代理 AVAudioPlayerDelegate ，更新 UI

func audioPlayerDidFinishPlaying(_ player: AVAudioPlayer, successfully flag: Bool) {
       // 由於只有在這裏，咱們才知道，播放完了的時機
        setPlayButtonOn(flag: false)
        audioStatus = .stopped
        stopUpdateLoop()
    }
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顯示錄音/ 播放進展的 UI

要顯示顯示錄音/ 播放的進展，就要用到計時器了，

由於錄音/ 播放，每時每刻，都在變化。

計時器三步走：

開啓計時器，

var soundTimer: CFTimeInterval = 0.0
    var updateTimer: CADisplayLink!

      func startUpdateLoop(){
           if updateTimer != nil{
                 updateTimer.invalidate()
           }
           // 計時器是很是輕量級的對象，使用前，先銷燬
          updateTimer = CADisplayLink(target: self, selector: #selector(ViewController.updateLoop))
          updateTimer.preferredFramesPerSecond = 1
          updateTimer.add(to: RunLoop.current, forMode: RunLoop.Mode.common)
    }
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定時，作事情

@objc func updateLoop(){
        if audioStatus == .recording{
             // 錄音狀態，定時刷新
             if CFAbsoluteTimeGetCurrent() - soundTimer > 0.5 {
                  timeLabel.text = formattedCurrentTime(UInt(audioRecorder.currentTime))
                  soundTimer = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
             }
         }
        else if audioStatus == .playing{
             // 播放狀態，定時刷新
            if CFAbsoluteTimeGetCurrent() - soundTimer > 0.5 {
                timeLabel.text = formattedCurrentTime(UInt(audioPlayer.currentTime))
                soundTimer = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
            }
        }
    }
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銷燬計時器

須要中止的時候，就調用這個方法，例如： 播放完成的代理方法中，再一次點擊播放按鈕...

func stopUpdateLoop(){
        updateTimer.invalidate()
        updateTimer = nil
        // formattedCurrentTime，這個方法，時間轉文字，具體見文尾的 GitHub 連接
        timeLabel.text = formattedCurrentTime(UInt(0))
    }
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採樣音量大小計量

AVAudioPlayer 有音頻的計量功能，播放音頻的時候，音頻計量能夠檢測到,波形的平均能級等信息

AVAudioPlayer 的方法 averagePower(forChannel:)，會返回當前的分貝值，取值範圍是 -160 ～ 0 db， 0 是很吵， -160 是很安靜

波形，長這樣

作一個張口嘴巴的動畫，就是一個簡單的音量大小可視化，音量越大，張開嘴的幅度也越大，具體見文尾的 GitHub repo

// 本身建立一個結構體，計量表 MeterTable
//  音頻計量返回的浮點數的範圍 -160 ～ 0，先作分貝轉振幅，轉換爲 0 ～ 1 之間
// 張口嘴巴的動畫的圖片有 5 張，分爲 5 個級別，上面的取值範圍，就要劃分爲對應的五個層級，
// MeterTable 就要把採集的聲音，映射到對應的圖片
let meterTable = MeterTable(tableSize: 100)

// ...

// 播放前，先要激活音量分貝值檢測功能
audioPlayer.isMeteringEnabled = true


// ...

// 將採集到的音量大小，映射爲圖片編號
// 更新狀態的方法，必定要用到計時器。
// 該方法，要在計時器方法中使用到，具體見文尾的 github repo
func meterLevelsToFrame() -> Int{
        guard let player = audioPlayer else {
            return 1
        }
        player.updateMeters()
       // 以前設置了，播放器是單聲道
        let avgPower = player.averagePower(forChannel: 0)
        let linearLevel = meterTable.valueForPower(power: avgPower)
        // 繼續處理數據，轉換出一個能級，具體見文尾的 GitHub repo
        let powerPercentage = Int(round(linearLevel * 100))
        // 目前總共有 5 張圖片
        let totalFrames = 5
        // 根據音量大小，決定呈現哪一張
       // 圖片命名是 01～05，因此要 + 1
        let frame = ( powerPercentage / totalFrames ) + 1
        return min(frame, totalFrames)
    }

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音頻播放控制: 包含音量大小控制、左右聲道切換、播放循環、播放速率控制等等

控制播放音量大小

音量的取值範圍是 0 ~ 1， 0 是靜音，1 是最大

func toSetVolumn(value: Float){
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
        // 蘋果都封裝好了，設置 audioPlayer 的 volume
        player.volume = value
    }
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設置左右聲道

取值範圍是 -1 到 1，

-1 是全左，1 是全右，0是均衡聲道

func toSetPan(value: Float) {
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
        // 蘋果都封裝好了，設置 audioPlayer 的 pan
        player.pan = value
    }
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設置播放循環

循環的取值範圍是 -1 到 Int.max,

numberOfLoops 取值 0 到 Int.max，則會多播放那個取值的次數

func toSetLoopPlayback(loop: Bool) {
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
         // 蘋果都封裝好了，設置 audioPlayer 的 numberOfLoops
        if loop == true{
            // numberOfLoops 爲 -1，無限循環，直到 audioPlayer 中止
            player.numberOfLoops = -1
        }
        else{
            // numberOfLoops 爲 0，僅播放一次，不循環
            player.numberOfLoops = 0
        }
    }
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設置播放速率

audioPlayer 的播放速率範圍是，0.5 ～ 2.0

0.5 是半速播放，1.0 是正常播放，2.0 是倍速播放

// 播放前，要點亮 audioPlayer 的播放速率控制，爲可用
audioPlayer.enableRate = true

// ...

func toSetRate(value: Float) {
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
        // 蘋果都封裝好了，設置 audioPlayer 的 rate
        player.rate = value
    }

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github 連接

續集：

iOS Audio hand by hand: 變聲，混響，語音合成 TTS，Swift5，基於 AVAudioEngine 等