iOS音频播放（1）：概述

官方网站
参考:码农人生
目前我们在计算机上进行音频播放都需要依赖于音频文件，音频文件的生成过程是将声音信息采样、量化和编码产生的数字信号的过程，人耳所能听到的声音，最低的频率是从20Hz起一直到最高频率20KHZ，因此音频文件格式的最大带宽是20KHZ。根据奈奎斯特的理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音，所以音频文件的采样率一般在40~50KHZ，比如最常见的CD音质采样率44.1KHZ。

概述

1、音频文件的采样率一般在40~50KHZ
2、对声音进行采样、量化的过程被称为脉冲编码调制，简称PCM。因为PCM是原始数据，所以体积庞大，所以后续有了多种不同的方式对音频数据进行压缩，无损压缩（ALAC、APE、FLAC）和有损压缩（MP3、AAC、OGG、WMA）。大部分的音频格式为MP3。
3、码率：压缩质量，现在的码率有128kbit/s,160kbit/s,,320kbit/s等，值越高，声音质量越高。MP3一般编码有两种分别是固定码率(Constan bitrate,CBR)和可变码率(Variable bitrate,VBR)。
4、MP3格式中数据一般由两部分组成：
(1).ID3，用来存储歌名、演唱者、专辑、音轨数等。
(2).音频数据。部分以帧为单位存储

core_audio_layers_2x.png

MP3中的每一帧都有自己的帧头，其中存储了采样频率等解码必须的信息，所以每一帧都可以独立于文件存在和播放，这个特性加上高压缩比使得MP3文件成为了音频播放的主流格式。帧头之后存储的音频数据是若干个PCM数据帧经过压缩方法压缩得到的，对CBR的MP3数据来说每个帧中包含的PCM数据帧都是固定的，而VBR是可变的。

音频播放流程(以MP3为例)：

1、读取MP3文件
2、解析采样率、码率、时长等信息，分离MP3中的音频帧
3、对分离出来音频帧解码得到PCM数据
4、对PCM数据进行音效处理（均衡器、混响器等）
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直到播放完成

在iOS系统中Apple对上述流程进行了封装并提供了不同层次的接口：

core_audio_layers_2x.png

功能解读：

·Audio File Services:读写音频数据，可以完成播放流程的第2步
· Audio File Stream Services:对音频解码，可以完成播放流程的第2步
·Audio Converter services:音频数据转换，可以完成播放流程的第3步
·Audio Processing Graph Services:音效处理模块，可以完成播放流程的第4步
·Audio Unit Services:播放音频数据，可以完成播放流程的第5、6步
·Extended Audio File Services: Audio File Services和Audio Converter services的结合体
·AVAudioPlayer/AVPlayer(AVFoundation)：高级接口，可以完成整个播放流程（包括本地文件和网络流播放，第4步除外）
·Audio Queue Services：告诫接口，可进行录音和播放，可以完成播放流程的第3、5、6步
·OpenAL：用于游戏音频播放

接口类型丰富，可以满足各种需求：

1：如果你只是想实现音频的播放，没有其他需求AVFoundation会很好的满足你的需求。它的接口使用简单、不用关心其中的细节。

2：如果你的app需要对音频进行流播放并且同时存储，那么AudioFileStreamer加AudioQueue能够帮到你，你可以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文件并交给AudioFileStreamer或者AudioFile解析分离音频帧，分离出来的音频帧可以送给AudioQueue进行解码和播放。如果是本地文件直接读取文件解析即可。（这两个都是比较直接的做法，这类需求也可以用AVFoundation+本地server的方式实现，AVAudioPlayer会把请求发送给本地server，由本地server转发出去，获取数据后在本地server中存储并转送给AVAudioPlayer。另一个比较trick的做法是先把音频下载到文件中，在下载到一定量的数据后把文件路径给AVAudioPlayer播放，当然这种做法在音频seek后就回有问题了。）；

3：如果你正在开发一个专业的音乐播放软件，需要对音频施加音效（均衡器、混响器），那么除了数据的读取和解析以外还需要用到AudioConverter来把音频数据转换成PCM数据，再由AudioUnit+AUGraph来进行音效处理和播放（但目前多数带音效的app都是自己开发音效模块来坐PCM数据的处理，这部分功能自行开发在自定义性和扩展性上会比较强一些。PCM数据通过音效器处理完成后就可以使用AudioUnit播放了，当然AudioQueue也支持直接使对PCM数据进行播放。）。下图描述的就是使用AudioFile + AudioConverter + AudioUnit进行音频播放的流程

audioUnitPlay.jpg