音频笔记1

学习地址：iOS音频播放一到八

一. 基础##

1.基础###

计算机音频播放依靠音频文件，音频文件将声音信息——采集，量化，编码。生成数字信号。
人耳听到的声音频率：20HZ～2WHZ
根据奈奎斯特理论，数字信号必须高于人耳频率两倍才可以还原原声。所以音频信息采集为40HZ～4WHZ，ex：CD音频采样44.1KHZ。

声音信息，量化过程成为脉冲编码调试（Pulse Code Modulation，简称PCM）。
PCM数字信号音频是完全无损的，PCM音质优秀但体积庞大。所以出现很多不同音频格式压缩：
无损压缩：ALAL，APE，FLAC
有损压缩：MP3，WMA，AAC，OGG

目前常见音频压缩格式MP3。MP3格式舍弃MPC音频数据中人听觉不敏感的部分，MP3直接砍掉高频部分，码率越低砍掉越多。
MP3的码率（BitRate）代表了MP3数据的压缩质量，常见：128kbit/s，160kbit/s，320kbit/s。码率越高声音质量越高。
MP3的编码，常见：固定码率（CBR），可变码率（VBR）。

MP3格式中的数据通常两部分组成：

• 第一部分：ID3（存储歌名，演唱者，专辑，音轨数等信息）
• 第二部分：音频数据（以帧－frame 为单位存储，每个音频都有自己的帧头，下图所示一个MP3文件帧结构图）。每一帧都有自己的帧头，其中存储了采样率等编码必须的信息，所以每一帧都可以独立于文件存储和播放，这个特性加上高性能压缩比使得MP3成为音频流播放的主流格式。帧头之后存储音频数据，这些音频数据是若干PCM数据帧经过压缩算法压缩得到的，对CBR的MP3数据来说每个帧包含的PCM数据帧都是固定的，而VBR是可变的。

2. iOS音频播放概述###

iOS音频播放流程（以MP3为例）：

• 1.读取MP3文件
• 2.解析采样率，码率，时常等信息，分离MP3中音频帧
• 3.把分离出来的音频帧解码得到PCM数据
• 4.对PCM数据进行音效处理（据衡器，混响器，非必需）
• 5.把PCM数据解码成音频信号
• 6.把音频信号交给硬件播放
• 7.重复1－6步，直到播放完成

在iOS系统中对上述流程进行了封装，提供了不同层次的接口：

• Audio File Services：完成流程第［2］步，音频读写；
• Audio File Stream Services：完成流程第［2］步，音频解码；
• Audio Converter Services：完成流程第［3］，数据转换；
• Audio Processing Graph Services：完成流程第［4］，音频处理；
• Audio Unit Services：完成流程第［5，6］步，音频播放；
• Extended Audio File Services：Audio File Services 和 Audio Converter Services 的结合体；
• AVAudioPlayer－AVPlayer (AVFoundation)：完成所有步骤（除了第4步），高级接口；
• Audio Queue Services：完成流程第［3，5，6］步，可进行录音和播放，高级接口；
• OpenAL：用于游戏音频播放；

根据需求选择接口###

• 1.简单音频播放，AVFoundation。
• 2.播放并且存储音频，Audio File Streame Services 和 Audio Queue Services。可以帮你先把音频数据下载到本地，一边下载一边用NSFileHandler 等接口读取本地音频，并且交给Audio File Stream Services 或者Audio File Services 解析分离音频帧，分离出来的音频帧可以交给Audio Queue Services 进行解码播放。如果是本地文件直接读取文件解析即可。
• 3.如果你开发的是专业音乐播放软件，需要对音频施加音效（据衡器，混响器），那么除了数据的读取和解析以外还需要Audio Converter Services 把音频转换成PCM数据，再由Audio Unit ＋ AUGraph 来进行音效处理和播放（但目前多数带音频的app都是自己开发音效模块来处理PCM数据，这部分功能自行开发在定义性和扩展性上比较强，PCM数据处理通过音效处理器处理完成就开始使用Audio Unit播放了，当然Audio Queue 也可以直接对PCM数据进行播放。）

二. AudioSession##

Audio Session ：

• 确定app如何使用音频（播放？录音？）
• 选择app的I/O设备（输入麦克风，输出耳机，手机外放和airplay）
• 协调app的音频播放和系统以及其它app的行为（系统电话需要打断，电话结束需要恢复，按下静音按钮是否歌曲需要静音等）