iOS Audio 手把手: 录音、播放、音频播放控制（音量采样检测等），Swift5，基于 AVFoundation

录音，就要用到麦克风了

iOS 设备中，每个应用 app，都有一个音频会话 Audio Session.

app 调用音频相关，天然会用到 iOS 的硬件功能。

音频会话 Audio Session ，就是来管理音频操做的。

iOS 使用音频,管理粒度很细

你以为： 后台播放的音乐，要不要与你 app 的音频，混杂在一块儿？

Audio Session 处理音频，经过他的分类 Audio Session Category 设置

默认的分类，

1， 容许播放，不容许录音。

2， 静音按钮开启后，你的应用就哑吧了，播放音频没声音。

3， 锁屏后，你的应用也哑吧了，播放音频没声音。

4， 若是后台有别的 app 播放音频，你 app 要开始播放音频的时候，别的 app 就哑吧了。

更多分类，如图：

首先要对音频操做，作一些配置。

通常操做音频，会用到 AVFoundation 框架，先引入 import AVFoundation

设置 Audio Session 的分类，AVAudioSession.CategoryOptions.defaultToSpeaker , 容许咱们的 app , 调用内置的麦克风来录音，又能够播放音频。

这里要作录音功能，就把分类的选项也改了。

分类的默认选项是，音频播放的是收听者，即上面的喇叭口，场景通常是你把手机拿到耳朵边，打电话。

如今把音频播放路径, 指向说话的人，即麦克风，下面的喇叭口。

// 这是一个全局变量，记录麦克风权限的
    var appHasMicAccess = true
   
   // ... 

      //  先获取一个 AVAudioSession 的实例
      let session = AVAudioSession.sharedInstance()
        do {
            // 在这里，设置分类
            try session.setCategory(AVAudioSession.Category.playAndRecord, options: AVAudioSession.CategoryOptions.defaultToSpeaker)
            try session.setActive(true)
           // 检查 app 有没有权限，使用该设备麦克风
            session.requestRecordPermission({ (isGranted: Bool) in
                if isGranted { 
                   // 你的 app 想要录制音频，用户必须授予麦克风权限
                    appHasMicAccess = true
                }
                else{
                    appHasMicAccess = false
                }
            })
       } catch let error as NSError {
            print("AVAudioSession configuration error: \(error.localizedDescription)")
        }
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进入录音，

// 这是一个枚举变量，用来手动追踪录音的状态
    var audioStatus: AudioStatus = AudioStatus.Stopped
    var audioRecorder: AVAudioRecorder!

    func setupRecorder() {
         //  getURLforMemo, 这个方法，拿到一个能够保存录音文件的，临时路径
        //   getURLforMemo ， 具体见下面的 GitHub 连接
        let fileURL = getURLforMemo()
        // 设置录音采样的描述信息
        /*
          线性脉冲编码调制，非压缩的数据格式
          采样频率， 44.1 千赫兹的，CD 级别的效果
          单声道，就录制一个单音
        */
        let recordSettings = [
            AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatLinearPCM),
            AVSampleRateKey: 44100.0,
            AVNumberOfChannelsKey: 1,
            AVEncoderAudioQualityKey: AVAudioQuality.high.rawValue
            ] as [String : Any]
        
        do {
            //  实例化 audioRecorder
            audioRecorder =  try AVAudioRecorder(url: fileURL, settings: recordSettings)
            audioRecorder.delegate = self
            audioRecorder.prepareToRecord()
        } catch {
            print("Error creating audio Recorder.")
        }
    }

   // 开始录音
   func record() {
        startUpdateLoop()
        // 追踪，记录下当前 app 的录音状态
        audioStatus = .recording
        // 这一行，就是开始录音了
        audioRecorder.record()
    }


  // 中止录音
   func stopRecording() {
        recordButton.setBackgroundImage(UIImage(named: "button-record"), for: UIControl.State.normal  )
        audioStatus = .stopped
        audioRecorder.stop()
        stopUpdateLoop()
    }

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录音结束，经过代理 AVAudioRecorderDelegate ，更新状态

func audioRecorderDidFinishRecording(_ recorder: AVAudioRecorder, successfully flag: Bool) {
        audioStatus = .stopped
        // 由于这个场景，录制完了， 必须手动点击，
        // 因此不须要在这里更新 UI
    }

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录音好了，作播放

播放录音

var audioPlayer: AVAudioPlayer!
    
    // 开始播放
    func play() {
          //  getURLforMemo, 这个方法，拿到一个能够保存录音文件的，临时路径
        //   getURLforMemo ， 具体见下面的 GitHub 连接
        let fileURL = getURLforMemo()
        do {
             //  实例化 audioPlayer
            audioPlayer = try AVAudioPlayer(contentsOf: fileURL)
            audioPlayer.delegate = self
            // 检查音频文件不为空，才播放音频文件
            if audioPlayer.duration > 0.0 {
                setPlayButtonOn(flag: true)
                audioPlayer.play()
                audioStatus = .Playing
                startUpdateLoop()
            }
        } catch {
            print("Error loading audio Player")
        }
    }

   // 中止播放
   func stopPlayback() {
        setPlayButtonOn(flag: false)
        audioStatus = .stopped
        audioPlayer.stop()
        stopUpdateLoop()
    } 
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播放结束，经过代理 AVAudioPlayerDelegate ，更新 UI

func audioPlayerDidFinishPlaying(_ player: AVAudioPlayer, successfully flag: Bool) {
       // 由于只有在这里，咱们才知道，播放完了的时机
        setPlayButtonOn(flag: false)
        audioStatus = .stopped
        stopUpdateLoop()
    }
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显示录音/ 播放进展的 UI

要显示显示录音/ 播放的进展，就要用到计时器了，

由于录音/ 播放，每时每刻，都在变化。

计时器三步走：

开启计时器，

var soundTimer: CFTimeInterval = 0.0
    var updateTimer: CADisplayLink!

      func startUpdateLoop(){
           if updateTimer != nil{
                 updateTimer.invalidate()
           }
           // 计时器是很是轻量级的对象，使用前，先销毁
          updateTimer = CADisplayLink(target: self, selector: #selector(ViewController.updateLoop))
          updateTimer.preferredFramesPerSecond = 1
          updateTimer.add(to: RunLoop.current, forMode: RunLoop.Mode.common)
    }
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定时，作事情

@objc func updateLoop(){
        if audioStatus == .recording{
             // 录音状态，定时刷新
             if CFAbsoluteTimeGetCurrent() - soundTimer > 0.5 {
                  timeLabel.text = formattedCurrentTime(UInt(audioRecorder.currentTime))
                  soundTimer = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
             }
         }
        else if audioStatus == .playing{
             // 播放状态，定时刷新
            if CFAbsoluteTimeGetCurrent() - soundTimer > 0.5 {
                timeLabel.text = formattedCurrentTime(UInt(audioPlayer.currentTime))
                soundTimer = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
            }
        }
    }
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销毁计时器

须要中止的时候，就调用这个方法，例如： 播放完成的代理方法中，再一次点击播放按钮...

func stopUpdateLoop(){
        updateTimer.invalidate()
        updateTimer = nil
        // formattedCurrentTime，这个方法，时间转文字，具体见文尾的 GitHub 连接
        timeLabel.text = formattedCurrentTime(UInt(0))
    }
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采样音量大小计量

AVAudioPlayer 有音频的计量功能，播放音频的时候，音频计量能够检测到,波形的平均能级等信息

AVAudioPlayer 的方法 averagePower(forChannel:)，会返回当前的分贝值，取值范围是 -160 ～ 0 db， 0 是很吵， -160 是很安静

波形，长这样

作一个张口嘴巴的动画，就是一个简单的音量大小可视化，音量越大，张开嘴的幅度也越大，具体见文尾的 GitHub repo

// 本身建立一个结构体，计量表 MeterTable
//  音频计量返回的浮点数的范围 -160 ～ 0，先作分贝转振幅，转换为 0 ～ 1 之间
// 张口嘴巴的动画的图片有 5 张，分为 5 个级别，上面的取值范围，就要划分为对应的五个层级，
// MeterTable 就要把采集的声音，映射到对应的图片
let meterTable = MeterTable(tableSize: 100)

// ...

// 播放前，先要激活音量分贝值检测功能
audioPlayer.isMeteringEnabled = true


// ...

// 将采集到的音量大小，映射为图片编号
// 更新状态的方法，必定要用到计时器。
// 该方法，要在计时器方法中使用到，具体见文尾的 github repo
func meterLevelsToFrame() -> Int{
        guard let player = audioPlayer else {
            return 1
        }
        player.updateMeters()
       // 以前设置了，播放器是单声道
        let avgPower = player.averagePower(forChannel: 0)
        let linearLevel = meterTable.valueForPower(power: avgPower)
        // 继续处理数据，转换出一个能级，具体见文尾的 GitHub repo
        let powerPercentage = Int(round(linearLevel * 100))
        // 目前总共有 5 张图片
        let totalFrames = 5
        // 根据音量大小，决定呈现哪一张
       // 图片命名是 01～05，因此要 + 1
        let frame = ( powerPercentage / totalFrames ) + 1
        return min(frame, totalFrames)
    }

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音频播放控制: 包含音量大小控制、左右声道切换、播放循环、播放速率控制等等

控制播放音量大小

音量的取值范围是 0 ~ 1， 0 是静音，1 是最大

func toSetVolumn(value: Float){
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
        // 苹果都封装好了，设置 audioPlayer 的 volume
        player.volume = value
    }
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设置左右声道

取值范围是 -1 到 1，

-1 是全左，1 是全右，0是均衡声道

func toSetPan(value: Float) {
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
        // 苹果都封装好了，设置 audioPlayer 的 pan
        player.pan = value
    }
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设置播放循环

循环的取值范围是 -1 到 Int.max,

numberOfLoops 取值 0 到 Int.max，则会多播放那个取值的次数

func toSetLoopPlayback(loop: Bool) {
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
         // 苹果都封装好了，设置 audioPlayer 的 numberOfLoops
        if loop == true{
            // numberOfLoops 为 -1，无限循环，直到 audioPlayer 中止
            player.numberOfLoops = -1
        }
        else{
            // numberOfLoops 为 0，仅播放一次，不循环
            player.numberOfLoops = 0
        }
    }
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设置播放速率

audioPlayer 的播放速率范围是，0.5 ～ 2.0

0.5 是半速播放，1.0 是正常播放，2.0 是倍速播放

// 播放前，要点亮 audioPlayer 的播放速率控制，为可用
audioPlayer.enableRate = true

// ...

func toSetRate(value: Float) {
        guard let player = audioPlayer else {
            return
        }
        // 苹果都封装好了，设置 audioPlayer 的 rate
        player.rate = value
    }

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github 连接

续集：

iOS Audio hand by hand: 变声，混响，语音合成 TTS，Swift5，基于 AVAudioEngine 等