音頻的基本知識

聲音是波的一種，頻率和振幅是描述波的重要屬性，頻率的大小與我們通常所說的音高對應，而振幅影響聲音的大小。頻率的單位是赫茲，赫茲是電、磁、聲波和機械振動周期循環時頻率的單位，即每秒的周期次數(周期/秒)。對於聲音，人類的聽覺范圍為20Hz～20000Hz，低於這個范圍叫做次聲波，高於這個范圍的叫做超聲波。

數碼錄音最關鍵一步就是要把模擬信號轉換為數碼信號，就電腦而言是把模擬聲音信號錄制成為音頻文件。

描述音頻文件主要有兩個指標，一個是采樣頻率，或稱采樣率、采率，另一個是采樣精度也就是比特率。

采樣，指把時間域或空間域的連續量轉化成離散量的過程。每秒鐘的采樣樣本數叫做采樣頻率。采樣頻率越高，數字化後聲波就越接近於原來的波形，即聲音的保真度越高，但量化後聲音信息量的存儲量也越大，而人的耳朵已經很難分辨。根據采樣定理，只有當采樣頻率高於聲音信號最高頻率的兩倍時，才能把離散模擬信號表示的聲音信號唯一地還原成原來的聲音。我們最常用的采樣頻率是44.1kHz，它的意思是每秒取樣44100次。

比特率是指每秒傳送的比特(bit)數，單位為 bps(Bit Per Second)。比特率越高，傳送數據速度越快。聲音中的比特率是指將模擬聲音信號轉換成數字聲音信號後，單位時間內的二進制數據量。比特率其實就是表示振幅，比特率越大，能夠表示聲音的響度越清晰。

iOS音頻的基礎

接著我們要整體了解下iOS為我們提供處理音頻的基礎技術，核心音頻（Core Audio）。

Core Audio 是iOS和 MAC 的關於數字音頻處理的基礎，它提供應用程序用來處理音頻的一組軟件框架，所有關於IOS音頻開發的接口都是由Core Audio來提供或者經過它提供的接口來進行封裝的，按照官方的說法是集播放，音頻處理錄制為一體的專業技術，通過它我們的程序可以同時錄制，播放一個或者多個音頻流，自動適應耳機，藍牙耳機等硬件，響應各種電話中斷，靜音，震動等，甚至提供3D效果的音樂播放。

Core Audio有5個框架：1.Core Audio.framework，2.AudioToolbox.framework，3.AudioUnit.framework ，4.AVFoundation.framework，5.OpenAL.framework。

Core Audio.framework並不提供服務，僅提供其他框架可以使用的頭文件和數據類型。這其中AVFoundation 框架 (AVFoundation.framework)提供一組播放、記錄和管理聲音和視頻內容的Objective-C類，因此下面我就簡單介紹一下他就可以了。

AVFoundation的錄音和播放

音頻的錄制與播放主要和三個類有關AVAudioSession，AVAudioRecorder，AVAudioPlayer。

AVAudioSession

AVAudioSession類由AVFoundation框架引入，每個iOS應用都有一個音頻會話，這個會話可以被AVAudioSession類的sharedInstance類方法訪問，如下：

AVAudioSession *audioSession = [AVAudioSession sharedInstance];

在獲得一個AVAudioSession類的實例後，你就能通過調用音頻會話對象的setCategory:error:實例方法，來從IOS應用可用的不同類別中作出選擇。

AVAudioRecorder

在使用AVAudioRecorder進行音頻錄制的時候，需要設置一些參數，下面就是參數的說明，並且寫下了音頻錄制的代碼：

//音頻開始錄制
- (void)startRecordWithFilePath:(NSString *)path{
    [[AVAudioSession sharedInstance] setCategory: AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord error:nil];
    [[AVAudioSession sharedInstance] setActive:YES error:nil];
    /**
     *
     AVFormatIDKey  音樂格式，這裡采用PCM格式
     AVSampleRateKey 采樣率
     AVNumberOfChannelsKey 音樂通道數
     AVLinearPCMBitDepthKey,采樣位數 默認 16
     AVLinearPCMIsFloatKey,采樣信號是整數還是浮點數
     AVLinearPCMIsBigEndianKey,大端還是小端 是內存的組織方式
     AVEncoderAudioQualityKey,音頻編碼質量
     
     */
    NSDictionary *recordSetting = @{
                                    AVFormatIDKey               : @(kAudioFormatLinearPCM),
                                    AVSampleRateKey             : @(8000.f),
                                    AVNumberOfChannelsKey       : @(1),
                                    AVLinearPCMBitDepthKey      : @(16),
                                    AVLinearPCMIsNonInterleaved : @NO,
                                    AVLinearPCMIsFloatKey       : @NO,
                                    AVLinearPCMIsBigEndianKey   : @NO
                                    };
    //初始化錄音
    self.recorder = [[AVAudioRecorder alloc]initWithURL:[NSURL URLWithString:path]
                                                settings:recordSetting
                                                   error:nil];
    _recorder.delegate = self;
    _recorder.meteringEnabled = YES;
    
    [_recorder prepareToRecord];
    [_recorder record];
}
//音頻停止錄制
- (void)stopRecord
{
    
    [self.recorder stop];
    self.recorder = nil;
    
}

AVAudioPlayer

AVAudioPlayer類是音頻播放的類，一個AVAudioPlayer只能播放一個音頻，如果你想混音你可以創建多個AVAudioPlayer實例，每個相當於混音板上的一個軌道，下面就是音頻播放的方法。

//音頻開始播放
- (void)startPlayAudioFile:(NSString *)fileName{
    //初始化播放器
    player = [[AVAudioPlayer alloc]init];
    
    player = [player initWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:fileName] error:nil];
    self.player.delegate = self;
    [player play];
}
//音頻停止播放
- (void)stopPlay{
    if (self.player) {
        [self.player stop];
        self.player.delegate = nil;
        self.player = nil;
    }
}

轉碼

上面我們用iOS錄制了一個音頻文件，並且錄制成了wav格式，然而現在的情況確實安卓不支持wav格式，並且蘋果的格式安卓全不支持，看好是全不，不是全部，反過來安卓的格式，蘋果基本也不支持。

這裡可以讓服務器去轉碼，不過服務器的壓力會增加，這裡我們可以讓客戶端進行轉碼。amr格式的音頻文件是安卓系統中默認的錄音文件，也算是安卓支持的很方便的音頻文件，這裡就把iOS錄制的wav文件轉成amr，我們采用的是libopencore框架。

關於libopencore，Jeans有對它進行了一個比較好的Demo，大家可以參考他的Demo，iOS音頻格式AMR和WAV互轉（支持64位）。

在他的AmrWavConverter代碼Demo裡面有掩飾這兩個轉碼工作。

//轉換amr到wav
+ (int)ConvertAmrToWav:(NSString *)aAmrPath wavSavePath:(NSString *)aSavePath{
    
    if (! DecodeAMRFileToWAVEFile([aAmrPath cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding], [aSavePath cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding]))
        return 0;
    
    return 1;
}
//轉換wav到amr
+ (int)ConvertWavToAmr:(NSString *)aWavPath amrSavePath:(NSString *)aSavePath{
    
    if (! EncodeWAVEFileToAMRFile([aWavPath cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding], [aSavePath cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding], 1, 16))
        return 0;
    
    return 1;
}

關於這篇文章，我也寫了一個Demo,PLAudio，轉載請附原文地址http://www.coderyi.com/archives/722。