Audio Unit播放aac/m4a/mp3等文件

前言

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前面两篇介绍了Audio Unit播放PCM文件和边录边播，这次引入AudioConvert实现aac/m4a/mp3格式的播放。

正文

1、格式转换

音频数据的格式转换包括采样率改变，单声道到多声道的转变、音调的升高降低等，audio unit有一个专门格式转换unit（kAudioUnitType_FormatConverter，type of 'aufc'）。
AudioUnit不支持vbr的数据，也不支持从一个有损压缩格式转换为pcm或者pcm转换为有损格式，对于有损格式的音频数据转换，需要用CoreAudio的Audio Converter API。

2、AudioFile API 和 Converter

AudioFile API提供了API对音频文件的创建、打开、修改和保存；
Audio Converters 用于音频文件的编解码，还可以用于sample rate的改变、int到float的转变，最常见是将音频文件转成pcm播放；
下面Converter的两个格式：

Source Format
Sample Rate:              44100
Format ID:                 .mp3
Format Flags:                 0
Bytes per Packet:             0
Frames per Packet:         1152
Bytes per Frame:              0
Channels per Frame:           2
Bits per Channel:             0

Target Format
Sample Rate:              44100
Format ID:                 lpcm
Format Flags:                 4
Bytes per Packet:             2
Frames per Packet:            1
Bytes per Frame:              2
Channels per Frame:           1
Bits per Channel:            16

3、具体细节

1、初始化AudioFile，通过AudioFileOpenURL打开音频文件，并读取对应的音频格式（AudioStreamBasicDescription）；这里和Audio Unit播放PCM文件不同的是，还需要读取kAudioFilePropertyMaximumPacketSize和kAudioFilePropertyAudioDataPacketCount两个属性，分别是单个package的最大size和packet的数量，并通过缓存的大小和package的size创建AudioStreamPacketDescription的数组；
2、初始化AudioUnit，设置AVAudioSession的Category为AVAudioSessionCategoryPlayback；初始化AudioBufferList，设置AudioUnit的playback回调；
3、在AudioUnit的playback回调中，调用AudioConvert的AudioConverterFillComplexBuffer函数并设置好回调方法lyInInputDataProc；在回调的lyInInputDataProc中，通过AudioFileReadPacketData读取音频数据并把读取的AudioStreamPacketDescription回传；
4、AudioConvert转换后的音频数据会填入参数buffList，将对应的数据复制给AudioUnit的playback参数；

遇到的问题

1、API替换

一开始用的是AudioFileReadPackets方法读取音频数据，后面在遇到问题后发现AudioFileReadPackets被替换成AudioFileReadPacketData，参数类似；

2、AudioConverter的转换函数的返回值

调用AudioConverterFillComplexBuffer后，在回调方法lyInInputDataProc中，如果设置 *ioNumberDataPackets = 0，并且返回 noErr， AudioConverter 会进入 Finished 的状态；

返回非零的值，表示数据未完成，比如在demo中返回了NO_MORE_DATA，NO_MORE_DATA是自定义的非零返回值；

3、AudioConverterNewSpecific返回-50

通过OSStatus，可以看到-50是AVAudioSessionErrorCodeBadParam 参数不一致；
检查代码，发现是在使用AudioConverterNewSpecific() 创建转换器的时候输入流格式与输出流格式的声道数设置不同；（解决方案就是声道数改成一致）

4、AudioConverterFillComplexBuffer返回561015652

通过OSStatus，查到561015652是kAudioConverterErr_RequiresPacketDescriptionsError = '!pkd'，意思是没有回调AudioStreamPacketDescriptions参数；
对于音频格式mBytesPerPacket=0的数据，需要AudioStreamPacketDescriptions参数来辅助转换音频数据；
解决方案就是新建AudioStreamPacketDescriptions数组，并且在读取后赋值给outDataPacketDescription（见demo）；

总结

AudioUnit和AudioConvert的API虽然简单，却是功能强大。
文章中的介绍更多是自己在学习过程中的一些收获，对于知识点的介绍很多是不够全面和仔细的，对此建议看看参考目录。
Extended Audio File Services 是Audio File Services 和 Audio Converter Services 的结合，提供统一的接口进行处理，下篇可能会是Extended Audio File相关。

参考

Playing a sound file using the Default Output Audio Unit
Supported Audio File and Data Formats in OS X