音频框架TheAmazingAudioEngine实现音效

TheAmazingAudioEngine是Michael Tyson开源的iOS第三方音频框架。很多音频类APP应用这个框架作开发。

应用这个框架，可以比较方便地实现iOS音频开发中的各种音效的实现。

iOS开发中的音频框架

开始之前，制作了这张图，或许可以更清楚地了解iOS开发中各种音频框架以及其结构关系。（基于官方文档?Using Audio?及objc中国?音频API一览?一文整理。如有谬误，请斧正，谢谢。）

TheAmazingAudioEngine就是基于AudioUnit框架、AudioToolBox框架、AVFoundation框架的封装，使其更方便使用。

音频的播放

这部分和官方AVAudioPalyer以及AVAudioEngine都比较类似，拿到文件路径、或者音频buffer，调用相关方法播放即可，这里举例文件的播放。 具体步骤：

• 创建AEAudioController对象；

• 拿到音频的路径（一个NSURL对象）；

• 根据音频路径创建AEAudioFilePlayer对象；

• 通过AEAudioController的addChannels:方法将AEAudioFilePlayer对象add到AEAudioController对象中即可。 范例如下：

  备注：代码在Xcode是对得比较整齐的，在这里有点乱掉，忍受一下，抱歉。

#pragma mark - 音频播放
- (void)playNewSongCH1:(NSURL *)songURL {
    if (_selectedSongCH1Player) {
        [_audioController removeChannels:@[_selectedSongCH1Player]];
        _selectedSongCH1Player = nil;
    }

    // 创建AEAudioFilePlayer对象
    _selectedSongCH1Player = [[AEAudioFilePlayer alloc] initWithURL:songURL error:nil];

    // 进行播放
    [_audioController addChannels:@[_selectedSongCH1Player]];
}

关于音频文件路径的获取，如果是直接拖进Xcode的文件，利用文件名及后缀即可创建NSURL对象，如下：

// 歌曲名和后缀名
static NSString *audioFileName   = @"leftRightTest";
static NSString *audioFileFormat = @"mp3";
NSURL *songURL = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:audioFileName
                                         withExtension:audioFileFormat];

如果是想拿手机中的歌曲，则通过MPMediaPickerController的委托方法mediaPicker:didPickMediaItems:方法获得，如下：

#pragma mark - MPMediaPickerControllerDelegate
- (void)mediaPicker:(MPMediaPickerController *)mediaPicker didPickMediaItems:(MPMediaItemCollection *)mediaItemCollection {

    // 我这里要播放两首歌,所以有两个MPMediaPickerController对象,这里作一个判断
    if (mediaPicker == _mediaCH1PickerController) {

        // mediaItemCollection.representativeItem.assetURL这一句即可拿到使用者选择歌曲的URL
        // 备注:这里已经将播放歌曲的方法playNewSongCH1:封装到自定义的engine类中
        [[HNMCManager shareManager].engine playNewSongCH1:mediaItemCollection.representativeItem.assetURL];
    }
    else {
        [[HNMCManager shareManager].engine playNewSongCH2:mediaItemCollection.representativeItem.assetURL];
    }

    [self dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];
}

音频的录制

普通录制(录完再播)

步骤：

• 创建AERecorder对象；

• 获取录音文件的保存路径；

• 通过AEAudioController的addInputReceiver:方法(录制麦克风的声音)或addOutputReceiver:方法(录制手机喇叭的声音)将AERecorder对象add到AEAudioController对象中。

范例：

// 保存的录音文件名字
static NSString *ch1RecorderFileName = @"ch1Recording.m4a";

#pragma mark - 开始录音
- (void)setupCH1RecorderBeginRecording {
    // 实例化AERecorder对象
    _ch1Recorder = [[AERecorder alloc] initWithAudioController:_audioController];

    // 获取录制后文件存放的路径
    NSString *filePath = [self getFilePathWithFileName:ch1RecorderFileName];

    NSError *error = nil;
    if (![_ch1Recorder beginRecordingToFileAtPath:filePath fileType:kAudioFileM4AType error:&error]) {
        return;
    }

    // 同时录制输入及输出通道的声音(即既录人声,也录手机播放的声音)
    [_audioController addInputReceiver:_ch1Recorder];
    [_audioController addOutputReceiver:_ch1Recorder];
}

#pragma mark Helper Method
- (NSString *)getFilePathWithFileName:(NSString *)fileName {
    NSString *documentsFolder = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) firstObject];
    NSString *filePath = [documentsFolder stringByAppendingPathComponent:fileName];
    return filePath;
}

#pragma mark - 停止录音
- (void)stopCH1Recording {
    if (_ch1Recorder) {
        [_ch1Recorder finishRecording];
        [_audioController removeInputReceiver:_ch1Recorder];
        [_audioController removeOutputReceiver:_ch1Recorder];
        _ch1Recorder = nil;
    }
}

#pragma mark - 播放录音
- (void)playRecordCH1 {
    // 通过文件名拿到文件路径
    NSString *filePath = [self getFilePathWithFileName:ch1RecorderFileName];

    // 如果文件不存在,结束
    if ( ![[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:filePath] ) {
        return;
    }

    NSError *error = nil;

    // 利用AEAudioFilePlayer对象进行播放
    _ch1RecorderPlayer = [[AEAudioFilePlayer alloc] initWithURL:[NSURL fileURLWithPath:filePath] error:&error];
    if (!_ch1RecorderPlayer) {
        [[[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"Error"
                                    message:[NSString stringWithFormat:@"Couldn't start playback: %@", [error localizedDescription]]
                                   delegate:nil
                          cancelButtonTitle:nil
                          otherButtonTitles:@"OK", nil] show];
        return;
    }

    // 播放结束后发送一个播放结束通告(可选步骤)
    __weak HNAudioEngine *weakSelf = self;
    _ch1RecorderPlayer.completionBlock = ^{
        weakSelf.ch1RecorderPlayer = nil;
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:kNotificationPlayRecordCH1Completed object:nil];
    };

    // 进行播放
    [_audioController addChannels:@[_ch1RecorderPlayer]];
}

边录边播

利用TheAmazingAudioEngine中的AEPlaythroughChannel对象，可以方便地实现边录边播。应用场景，想象一下：可以将手机连上音箱，手机就变成一个扩音器了（当然，应该还有很多噪音、回响之类要处理的）。

代码比较简单：

#pragma mark 同步录播(边录边播)相关
- (void)setupCH1playthroughChannelBeginRecording {
    // 实例化AEPlaythroughChannel对象
    _ch1playthroughChannel = [[AEPlaythroughChannel alloc] init];

    // 利用addInputReceiver:方法add到AEAudioController对象中
    [_audioController addInputReceiver:_ch1playthroughChannel];

    // 利用addChannels:方法add到AEAudioController对象中
    // 我理解:上一行是为了录制,这一行是为了播放
    [_audioController addChannels:@[_ch1playthroughChannel]];
}

#pragma mark 设置音量
- (void)setupCH1playthroughChannelVolume:(double)volume {
    if (_ch1playthroughChannel) {
        _ch1playthroughChannel.volume = volume;
    }
}

#pragma mark 停止
- (void)stopCH1Playthrough {
    if (_ch1playthroughChannel) {
        [_audioController removeInputReceiver:_ch1playthroughChannel];
        [_audioController removeChannels:@[_ch1playthroughChannel]];
        _ch1playthroughChannel = nil;
    }
}

音效的实现

所有音效都是基于AEAudioUnitFilter类实现的。

TheAmazingAudioEngine上的音效比苹果官方的AVAudioEngine丰富且容易实现。

总的步骤：

• 创建AEAudioUnitFilter或其子类对象

• 用AEAudioController的addFilter:方法将Filter对象add到AEAudioController对象中

• 设置相关属性值，实现音效的控制

举例：

实现高通音效

该框架有现成的高通音效类：

#pragma mark 高通音效
- (void)setupFilterHighPass:(double)cutoffFrequency {
    // 创建并添加AEAudioUnitFilter实例
    [self addHighpassFilter];

    // 设置相关属性值，达到音效的控制
    _highPassFilter.cutoffFrequency = cutoffFrequency;
}

- (void)addHighpassFilter {
     // _highPassFilter是AEHighPassFilter类的实例
    // AEHighPassFilter是AEAudioUnitFilter的子类
    if (!_highPassFilter) {
        _highPassFilter = [[AEHighPassFilter alloc] init];
        [_audioController addFilter:_highPassFilter];
    } else {
        if ( ![_audioController.filters containsObject:_highPassFilter] ) {
            [_audioController addFilter:_highPassFilter];
        }
    }
}

实现EQ调整

因为本来对音频相关领域的概念、知识不太了解，实现EQ调整还颇费了一番周折。需要实现的EQ调整类似下图：

可以通过AEParametricEqFilter类实现，该类也是AEAudioUnitFilter的子类，要实现10段EQ值的调整，就要创建10个AEParametricEqFilter对象，给centerFrequency属性赋值20Hz-20000Hz之间的值(取决于你要调整哪个频率的声音)。而具体音效调整，则是调整增益值(通过gain属性)，值范围：-20dB to 20dB。

#pragma mark EQ音效
// 创建10个AEParametricEqFilter对象
- (void)creatEqFliters {
    _eq20HzFilter  = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq50HzFilter  = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq100HzFilter = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq200HzFilter = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq500HzFilter = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq1kFilter    = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq2kFilter    = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq5kFilter    = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq10kFilter   = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eq20kFilter   = [[AEParametricEqFilter alloc] init];
    _eqFilters     = @[_eq20HzFilter, _eq50HzFilter, _eq100HzFilter, _eq200HzFilter, _eq500HzFilter, _eq1kFilter, _eq2kFilter, _eq5kFilter, _eq10kFilter, _eq20kFilter];
}

- (void)setupFilterEq:(NSInteger)eqType value:(double)gain {
    switch (eqType) {
        case EQ_20Hz: {
            // 设置需要调整的频率，并将传入的增益值gain赋值给gain属性，达到音效调整效果
            [self setupEqFilter:_eq20HzFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_50Hz: {
            [self setupEqFilter:_eq50HzFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_100Hz: {
            [self setupEqFilter:_eq100HzFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_200Hz: {
            [self setupEqFilter:_eq200HzFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_500Hz: {
            [self setupEqFilter:_eq500HzFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_1K: {
            [self setupEqFilter:_eq1kFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_2K: {
            [self setupEqFilter:_eq2kFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_5K: {
            [self setupEqFilter:_eq5kFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_10K: {
            [self setupEqFilter:_eq10kFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
        case EQ_20K: {
            [self setupEqFilter:_eq20kFilter centerFrequency: gain:gain];
            break;
        }
    }
}

- (void)setupEqFilter:(AEParametricEqFilter *)eqFilter centerFrequency:(double)centerFrequency gain:(double)gain {
    if ( ![_audioController.filters containsObject:eqFilter] ) {
        for (AEParametricEqFilter *existEqFilter in _eqFilters) {
            if (eqFilter == existEqFilter) {
                [_audioController addFilter:eqFilter];
                break;
            }
        }
    }

    eqFilter.centerFrequency = centerFrequency;
    eqFilter.qFactor         = 1.0;
    eqFilter.gain            = gain;
}

以上就是应用TheAmazingAudioEngine框架进行音频播放、录制、音效实现的一次简单实践分享。

当然，这个框架能做的事情还有很多，有时间的朋友可以继续发掘。