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(huán)時頻率的單位，即每秒的周期次數(shù)(周期/秒)。對于聲音，人類的聽覺范圍為20Hz～20000Hz，低于這個范圍叫做次聲波，高于這個范圍的叫做超聲波。

數(shù)碼錄音最關鍵一步就是要把模擬信號轉換為數(shù)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(xù)量轉化成離散量的過程。每秒鐘的采樣樣本數(shù)叫做采樣頻率。采樣頻率越高，數(shù)字化后聲波就越接近于原來的波形，即聲音的保真度越高，但量化后聲音信息量的存儲量也越大，而人的耳朵已經(jīng)很難分辨。根據(jù)采樣定理，只有當采樣頻率高于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(shù)，單位為 bps(Bit Per Second)。比特率越高，傳送數(shù)據(jù)速度越快。聲音中的比特率是指將模擬聲音信號轉換成數(shù)字聲音信號后，單位時間內(nèi)的二進制數(shù)據(jù)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 的關于數(shù)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，所有關于IOS音頻開發(fā)的接口都是由Core Audio來提供或者經(jīng)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(yè)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并不提供服務，僅提供其他框架可以使用的頭文件和數(shù)據(jù)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(nèi)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：
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AVAudioSession *audioSession = [AVAudioSession sharedInstance];

在獲得一個AVAudioSession類的實例后，你就能通過調(diào)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(shù)，下面就是參數(shù)的說明，并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，這里采用PCM格式 
AVSampleRateKey 采樣率 
AVNumberOfChannelsKey 音樂通道數(shù) 
AVLinearPCMBitDepthKey,采樣位數(shù) 默認 16 
AVLinearPCMIsFloatKey,采樣信號是整數(shù)還是浮點數(shù) 
AVLinearPCMIsBigEndianKey,大端還是小端 是內(nèi)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(chuàng)建多個AVAudioPlayer實例，每個相當于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，并且錄制成了wav格式，然而現(xiàn)在的情況確實安卓不支持wav格式，并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。

這里可以讓服務器去轉碼，不過服務器的壓力會增加，這里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(tǒng)中默認的錄音文件，也算是安卓支持的很方便的音頻文件，這里就把iOS錄制的wav文件轉成amr，我們采用的是libopencore框架。

關于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）。

//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; 
}