iOS 音量柱的实现(mic 采集的声音DB反映成音量柱)

需求 : APP 将麦克风采集到的声音(Audio Queue / Audio Unit) 经过公式转换成DB而后在界面中显示出来可实时检测DB变化。

流程：

• 配置Audio 初始化参数，必须使用Audio Queue 或 Audio Unit 采集声音。
• 在Audio Queue 或 Audio Unit 采集声音的回调中将声音数据转为DB。
• 将拿到每一帧声音的DB值传给主控制器的UI以反映声音的变化

最终的效果以下，黄色柱形会反映声音DB的变化：

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GitHub地址(附代码) : 音量柱的实现

简书地址 : 音量柱的实现

博客地址 : 音量柱的实现

掘金地址 : 音量柱的实现

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注意点

• 通过测试若是使用Audio Unit的方式采集声音， 因为设置的声音级别是audioUnit.componentSubType = kAudioUnitSubType_VoiceProcessingIO; 而采集到的声音数据从512开始变得不正常，数据格外大，非正常范围数据，因此咱们从512开始不处理后面的数据。下文有具体说明
• 若是是采用Audio Queue计算的数据则不须要额外处理

具体实现

1.初始化Audio Queue / Audio Unit 采集声音，这里不作说明，若有问题可参考Audio Queue/ Audio Unit 采集声音

2.在采集声音回调中将声音数据转为声音的DB值。

以Audio Unit 为例，在回调中处理以下

#pragma mark - AudioUnit
static OSStatus RecordCallback(void *inRefCon,
                               AudioUnitRenderActionFlags *ioActionFlags,
                               const AudioTimeStamp *inTimeStamp,
                               UInt32 inBusNumber,
                               UInt32 inNumberFrames,
                               AudioBufferList *ioData) {

    XDXRecorder *recorder = (XDXRecorder *)inRefCon;
    
    // 将回调数据传给_buffList
    AudioUnitRender(recorder->_audioUnit, ioActionFlags, inTimeStamp, inBusNumber, inNumberFrames, recorder->_buffList);
    
    void    *bufferData = recorder->_buffList->mBuffers[0].mData;
    UInt32   bufferSize = recorder->_buffList->mBuffers[0].mDataByteSize;
    //    printf("Audio Recoder Render dataSize : %d \n",bufferSize);
    
    float channelValue[2];
    caculate_bm_db(bufferData, bufferSize, 0, k_Mono, channelValue,true);
    recorder.volLDB = channelValue[0];
    recorder.volRDB = channelValue[1];
复制代码

根据声音的计算公式dB=20∗log(A)→A=pow(10,(db/20.0))，咱们对回调中传来的声音数据进行处理，这里须要注意的是，通过测试若是使用Audio Unit的方式采集声音， 因为设置的声音级别是audioUnit.componentSubType = kAudioUnitSubType_VoiceProcessingIO; 而采集到的声音数据从512开始变得不正常，数据格外大，非正常范围数据，因此咱们从512开始不处理后面的数据，具体缘由多是由于Audio Unit的kAudioUnitSubType_VoiceProcessingIO分类作了一些声音的消除回声等优化致使数据和正常数据略有不一样，在AudioQueue中并不存在这样的状况。

咱们的APP中使用的是单声道，遍历声音数据，以下咱们经过遍历每一帧完整的声音数据(audioData)找到其中最大的值(max)来对它进行处理,处理后的数据按照公式可获得一个声音的DB值(-40 - 0)

void caculate_bm_db(void * const data ,size_t length ,int64_t timestamp, ChannelCount channelModel,float channelValue[2],bool isAudioUnit) {
    int16_t *audioData = (int16_t *)data;
    
    if (channelModel == k_Mono) {   // 单声道
        int     sDbChnnel     = 0;
        int16_t curr          = 0;
        int16_t max           = 0;
        size_t traversalTimes = 0;
        
        if (isAudioUnit) {
            traversalTimes = length/2;// 因为512后面的数据显示异常  须要所有忽略掉
        }else{
            traversalTimes = length;
        }
        
        for(int i = 0; i< traversalTimes; i++) {
            curr = *(audioData+i);
            if(curr > max) max = curr;
        }
        
        if(max < 1) {
            sDbChnnel = -100;
        }else {
            sDbChnnel = (20*log10((0.0 + max)/32767) - 0.5);
        }
        
        channelValue[0] = channelValue[1] = sDbChnnel;
        
    } else if (channelModel == k_Stereo){   // 立体声
        int sDbChA = 0;
        int sDbChB = 0;
        
        int16_t nCurr[2] = {0};
        int16_t nMax[2] = {0};
        
        for(unsigned int i=0; i<length/2; i++) {
            nCurr[0] = audioData[i];
            nCurr[1] = audioData[i + 1];
            
            if(nMax[0] < nCurr[0]) nMax[0] = nCurr[0];
            
            if(nMax[1] < nCurr[1]) nMax[1] = nCurr[0];
        }
        
        if(nMax[0] < 1) {
            sDbChA = -100;
        } else {
            sDbChA = (20*log10((0.0 + nMax[0])/32767) - 0.5);
        }
        
        if(nMax[1] < 1) {
            sDbChB = -100;
        } else {
            sDbChB = (20*log10((0.0 + nMax[1])/32767) - 0.5);
        }
        
        channelValue[0] = sDbChA;
        channelValue[1] = sDbChB;
    }
}
复制代码

3.将拿到的DB值反映到UI界面上

• 自定义音量柱的View类

咱们在这里使用CALayer来实现音量柱的变化，使用CALayer的好处是其底层自动作了动画的处理，因此当咱们连续对其设置不一样的DB值在UI上变化是连续的。具体UI的处理可在XDXVolumeView.m中查看。

• 在主控制器中开启定时器设置每隔0.25s更新一次UI，这样能够保证音量柱连续变化
• 注意：咱们将拿到的声音DB值(-40 - 0)转为0 - 40方便UI的显示