iOS Audio 手把手: 錄音、播放、音訊播放控制（音量取樣檢測等），Swift5，基於 AVFoundation

阿新 • • 發佈：2019-12-25

錄音，就要用到麥克風了

iOS 裝置中，每一個應用 app，都有一個音訊會話 Audio Session.

app 呼叫音訊相關，自然會用到 iOS 的硬體功能。

音訊會話 Audio Session ，就是來管理音訊操作的。

iOS 使用音訊,管理粒度很細

你覺得：後臺播放的音樂，要不要與你 app 的音訊，混雜在一起？

Audio Session 處理音訊，通過他的分類 Audio Session Category 設定

預設的分類，

1，允許播放，不允許錄音。

2，靜音按鈕開啟後，你的應用就啞巴了，播放音訊沒聲音。

3，鎖屏後，你的應用也啞巴了，播放音訊沒聲音。

4，如果後臺有別的 app 播放音訊，你 app 要開始播放音訊的時候，別的 app 就啞巴了。

更多分類，如圖：

首先要對音訊操作，做一些配置。

一般操作音訊，會用到 AVFoundation 框架，先引入 import AVFoundation

設定 Audio Session 的分類，AVAudioSession.CategoryOptions.defaultToSpeaker,允許我們的 app,呼叫內建的麥克風來錄音，又可以播放音訊。

這裡要做錄音功能，就把分類的選項也改了。

分類的預設選項是，音訊播放的是收聽者，即上面的喇叭口，場景一般是你把手機拿到耳朵邊，打電話。

現在把音訊播放路徑,指向說話的人，即麥克風，下面的喇叭口。

    // 這是一個全域性變數，記錄麥克風許可權的
    var appHasMicAccess = true 

   
   // ... 

      //  先獲取一個 AVAudioSession 的例項
      let session = AVAudioSession.sharedInstance()
        do {
            // 在這裡，設定分類
            try session.setCategory(AVAudioSession.Category.playAndRecord,options: AVAudioSession.CategoryOptions.defaultToSpeaker)
            try session.setActive(true 
)
           // 檢查 app 有沒有許可權，使用該裝置麥克風
            session.requestRecordPermission({ (isGranted: Bool) in
                if isGranted { 
                   // 你的 app 想要錄製音訊，使用者必須授予麥克風許可權
                    appHasMicAccess = true
                }
                else{
                    appHasMicAccess = false
                }
            })
       } catch let error as NSError {
            print("AVAudioSession configuration error: \(error.localizedDescription)")
        }
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進入錄音，

    // 這是一個列舉變數，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，拿到一個可以保存錄音檔案的，臨時路徑
        //   getURLforMemo ， 具體見下面的 GitHub 連結
        let fileURL = getURLforMemo()
        // 設定錄音取樣的描述資訊
        /*
          線性脈衝編碼調製，非壓縮的資料格式
          取樣頻率， 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 {
            //  例項化 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()
    }


  // 停止錄音
   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，通過代理 AVAudioRecorderDelegate ，更新狀態

func audioRecorderDidFinishRecording(_ recorder: AVAudioRecorder,successfully flag: Bool) {
        audioStatus = .stopped
        // 因為這個場景，錄製完了， 必須手動點選，
        // 所以不需要在這裡更新 UI
    }

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錄音好了，做播放

播放錄音

   var audioPlayer: AVAudioPlayer!
    
    // 開始播放
    func play() {
          //  getURLforMemo,這個方法，拿到一個可以保存錄音檔案的，臨時路徑
        //   getURLforMemo ， 具體見下面的 GitHub 連結
        let fileURL = getURLforMemo()
        do {
             //  例項化 audioPlayer
            audioPlayer = try AVAudioPlayer(contentsOf: fileURL)
            audioPlayer.delegate = self
            // 檢查音訊檔案不為空，才播放音訊檔案
            if audioPlayer.duration > 0.0 {
                setPlayButtonOn(flag: true)
                audioPlayer.play()
                audioStatus = .Playing
                startUpdateLoop()
            }
        } catch {
            print("Error loading audio Player")
        }
    }

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

  func audioPlayerDidFinishPlaying(_ player: AVAudioPlayer,successfully flag: Bool) {
       // 因為只有在這裡，我們才知道，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，

因為錄音/ 播放，每時每刻，都在變化。

計時器三步走：

開啟計時器，

    var soundTimer: CFTimeInterval = 0.0
    var updateTimer: CADisplayLink!

      func startUpdateLoop(){
           if updateTimer != nil{
                 updateTimer.invalidate()
           }
           // 計時器是非常輕量級的物件，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，做事情

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

需要停止的時候，就呼叫這個方法，例如：播放完成的代理方法中，再一次點選播放按鈕...

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

AVAudioPlayer 有音訊的計量功能，播放音訊的時候，音訊計量可以檢測到,波形的平均能級等資訊

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

做一個張口嘴巴的動畫，就是一個簡單的音量大小視覺化，音量越大，張開嘴的幅度也越大，具體見文尾的 GitHub repo

// 自己建立一個結構體，計量表 MeterTable
//  音訊計量返回的浮點數的範圍 -160 ～ 0，先做分貝轉振幅，轉換為 0 ～ 1 之間
// 張口嘴巴的動畫的圖片有 5 張，分為 5 個級別，上面的取值範圍，就要劃分為對應的五個層級，
// MeterTable 就要把採集的聲音，對映到對應的圖片
let meterTable = MeterTable(tableSize: 100)

// ...

// 播放前，先要啟用音量分貝值檢測功能
audioPlayer.isMeteringEnabled = true


// ...

// 將採集到的音量大小，對映為圖片編號
// 更新狀態的方法，一定要用到計時器。
// 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()
       // 之前設定了，播放器是單聲道
        let avgPower = player.averagePower(forChannel: 0)
        let linearLevel = meterTable.valueForPower(power: avgPower)
        // 繼續處理資料，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，所以要 + 1
        let frame = ( powerPercentage / totalFrames ) + 1
        return min(frame,totalFrames)
    }

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音訊播放控制: 包含音量大小控制、左右聲道切換、播放迴圈、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，設定 audioPlayer 的 volume
        player.volume = value
    }
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設定左右聲道

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，設定 audioPlayer 的 pan
        player.pan = value
    }
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設定播放迴圈

迴圈的取值範圍是 -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，設定 audioPlayer 的 numberOfLoops
        if loop == true{
            // numberOfLoops 為 -1，無限迴圈，直到 audioPlayer 停止
            player.numberOfLoops = -1
        }
        else{
            // numberOfLoops 為 0，僅播放一次，不迴圈
            player.numberOfLoops = 0
        }
    }
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設定播放速率

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，為可用
audioPlayer.enableRate = true

// ...

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

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