使用 Swift 完成FFmpeg音频录制、播放和视频格式转换应用

使用 Swift 构建音频录制、播放和视频格式转换应用

在这篇博客中，我们介绍如何用ffmpeg在swift上实现音频录制、音频播放、通过ffmpeg命令实现视频格式转换

1. 音频录制：通过 AVAudioRecorder 实现音频录制功能。
2. 音频播放：通过 AVAudioPlayer 实现录制音频的播放。
3. 视频格式转换：通过 FFmpegKit 实现视频格式的转换。

这段代码展示了如何结合 iOS 的音频和视频处理框架，以及第三方库 FFmpegKit，来构建一个功能丰富的多媒体应用。
完整代码：

import AVFoundation
import Foundation

// 定义协议，用于通知录音状态的变化
protocol AudioRecorderDelegate: AnyObject {
    func customAudioRecorderDidFinishRecording(successfully flag: Bool)
    func customAudioRecorderDidEncounterError(_ error: Error)
}

class AudioRecorder: NSObject {
    private var audioRecorder: AVAudioRecorder?
    private var recordingSession: AVAudioSession!
    weak var delegate: AudioRecorderDelegate?
    
    private var isRecording: Bool = false
    
    // 录音文件保存路径（可自定义）
    private var recordingFileURL: URL {
        // 获取 Documents 目录
        let documentsPath = FileManager.default.urls(for: .documentDirectory, in: .userDomainMask)[0]
        // 创建文件名，修改扩展名为 .wav
        let audioFilename = documentsPath.appendingPathComponent("recording.wav")
        return audioFilename
    }
    
    // 请求麦克风权限并设置音频会话排
    func requestPermissionAndSetupSession(completion: @escaping (Bool) -> Void) {
        recordingSession = AVAudioSession.sharedInstance()
        
        // 请求麦克风权限
        AVAudioSession.sharedInstance().requestRecordPermission { [unowned self] allowed in
            DispatchQueue.main.async {
                if allowed {
                    do {
                        // 设置音频会话类别和模式
                        try recordingSession.setCategory(.playAndRecord, mode: .default)
                        try recordingSession.setActive(true)
                        completion(true)
                    } catch {
                        print("音频会话配置失败：\(error.localizedDescription)")
                        self.delegate?.customAudioRecorderDidEncounterError(error)
                        completion(false)
                    }
                } else {
                    print("麦克风权限被拒绝")
                    completion(false)
                }
            }
        }
    }
    
    // 开始录音
    func startRecording() {
        // 设置录音参数
        let settings: [String: Any] = [
            AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatLinearPCM), // 音频格式改为 PCM
            AVSampleRateKey: 44100, // 采样率
            AVNumberOfChannelsKey: 2, // 声道数
            AVLinearPCMBitDepthKey: 16, // 位深度（常用 16 位）, 使用多少个二进制来存储一个采样点的样本值，位深度越高，表示振幅越精确
            AVLinearPCMIsBigEndianKey: false, // 是否大端字节序
            AVLinearPCMIsFloatKey: false, // 是否浮点型
            AVLinearPCMIsNonInterleaved: false, // 是否非交错
        ]
        
        do {
            audioRecorder = try AVAudioRecorder(url: recordingFileURL, settings: settings)
            audioRecorder?.delegate = self
            audioRecorder?.record()
            isRecording = true
            print("开始录音")
        } catch {
            print("录音器初始化失败：\(error.localizedDescription)")
            delegate?.customAudioRecorderDidEncounterError(error)
        }
    }
    
    // 停止录音
    func stopRecording() {
        audioRecorder?.stop()
        isRecording = false
        print("停止录音")
    }
    
    // 判断是否正在录音
    func isRecordingActive() -> Bool {
        return isRecording
    }
    
    // 获取录音文件的 URL
    func getRecordingFileURL() -> URL {
        return recordingFileURL
    }
}

// MARK: - AVAudioRecorderDelegate

extension AudioRecorder: AVAudioRecorderDelegate {
    // 录音完成后的回调
    func audioRecorderDidFinishRecording(_ recorder: AVAudioRecorder, successfully flag: Bool) {
        delegate?.customAudioRecorderDidFinishRecording(successfully: flag)
    }
    
    // 录音发生错误的回调
    func audioRecorderEncodeErrorDidOccur(_ recorder: AVAudioRecorder, error: Error?) {
        if let error = error {
            print("录音发生错误：\(error.localizedDescription)")
            delegate?.customAudioRecorderDidEncounterError(error)
        }
    }
}

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功能概述

1. 音频录制

通过 AVAudioRecorder 实现音频录制功能，录制的音频保存为 .wav 格式。

2. 音频播放

通过 AVAudioPlayer 播放录制的音频文件。

3. 视频格式转换

通过 FFmpegKit 将视频文件从 .mp4 格式转换为另一个 .mp4 文件（可以自定义编码器和参数）。

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代码分析

1. 音频录制功能

AudioRecorder 类

AudioRecorder 类封装了音频录制的逻辑，使用 AVAudioRecorder 进行录音，并通过代理通知录音状态的变化。

关键代码

• 录音文件保存路径：

  private var recordingFileURL: URL {
      let documentsPath = FileManager.default.urls(for: .documentDirectory, in: .userDomainMask)[0]
      let audioFilename = documentsPath.appendingPathComponent("recording.wav")
      return audioFilename
  }
  

  录音文件保存在应用的 Documents 目录下，文件名为 recording.wav。

• 请求麦克风权限：

  func requestPermissionAndSetupSession(completion: @escaping (Bool) -> Void) {
      recordingSession = AVAudioSession.sharedInstance()
      AVAudioSession.sharedInstance().requestRecordPermission { [unowned self] allowed in
          DispatchQueue.main.async {
              if allowed {
                  do {
                      try recordingSession.setCategory(.playAndRecord, mode: .default)
                      try recordingSession.setActive(true)
                      completion(true)
                  } catch {
                      self.delegate?.customAudioRecorderDidEncounterError(error)
                      completion(false)
                  }
              } else {
                  completion(false)
              }
          }
      }
  }
  

  通过 AVAudioSession 请求麦克风权限，并设置音频会话的类别为 .playAndRecord。

• 开始录音：

  func startRecording() {
      let settings: [String: Any] = [
          AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatLinearPCM),
          AVSampleRateKey: 44100,
          AVNumberOfChannelsKey: 2,
          AVLinearPCMBitDepthKey: 16,
          AVLinearPCMIsBigEndianKey: false,
          AVLinearPCMIsFloatKey: false,
          AVLinearPCMIsNonInterleaved: false,
      ]
      
      do {
          audioRecorder = try AVAudioRecorder(url: recordingFileURL, settings: settings)
          audioRecorder?.delegate = self
          audioRecorder?.record()
          isRecording = true
      } catch {
          delegate?.customAudioRecorderDidEncounterError(error)
      }
  }
  

  设置录音参数（如采样率、声道数、位深度等），并启动录音。

• 停止录音：

  func stopRecording() {
      audioRecorder?.stop()
      isRecording = false
  }
  

• 代理回调：

  func audioRecorderDidFinishRecording(_ recorder: AVAudioRecorder, successfully flag: Bool) {
      delegate?.customAudioRecorderDidFinishRecording(successfully: flag)
  }
  

---

2. 音频播放功能

音频播放逻辑

通过 AVAudioPlayer 播放录制的 .wav 文件。

关键代码

• 播放音频：

  @objc func playAudio() {
      let audioURL = audioRecorder.getRecordingFileURL()
      do {
          audioPlayer = try AVAudioPlayer(contentsOf: audioURL)
          audioPlayer?.delegate = self
          audioPlayer?.play()
      } catch {
          print("音频播放失败：\(error.localizedDescription)")
      }
  }
  

• 播放完成回调：

  func audioPlayerDidFinishPlaying(_ player: AVAudioPlayer, successfully flag: Bool) {
      print("音频播放完成")
  }
  

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3. 视频格式转换功能

FFmpegKit

FFmpegKit 是一个强大的多媒体处理库，支持音视频的编码、解码、转换等操作。

关键代码

• FFmpeg 命令：

  let ffmpegCommand = "\(overwriteOption) -i \"\(inputFile)\" -c:v libx264 -c:a aac \"\(outputFile)\""
  

  该命令将输入文件转换为 H.264 视频编码和 AAC 音频编码的 .mp4 文件。

• 执行转换：

  FFmpegKit.executeAsync(ffmpegCommand) { session in
      let state = session?.getState()
      let returnCode = session?.getReturnCode()
      
      if ReturnCode.isSuccess(returnCode) {
          print("视频转换成功！输出文件位于：\(outputFile)")
      } else {
          if let output = session?.getAllLogsAsString() {
              print("转换失败，输出日志：\n\(output)")
          }
      }
  }
  

  使用 FFmpegKit.executeAsync 异步执行转换命令，并通过回调处理结果。

---

4. 用户交互

按钮操作

• 开始录音：

  @objc func startRecording() {
      if !audioRecorder.isRecordingActive() {
          audioRecorder.startRecording()
      } else {
          print("正在录音中")
      }
  }
  

• 停止录音：

  @objc func stopRecording() {
      if audioRecorder.isRecordingActive() {
          audioRecorder.stopRecording()
      } else {
          print("当前未在录音")
      }
  }
  

• 播放音频：

  @objc func playAudio() {
      let audioURL = audioRecorder.getRecordingFileURL()
      do {
          audioPlayer = try AVAudioPlayer(contentsOf: audioURL)
          audioPlayer?.delegate = self
          audioPlayer?.play()
      } catch {
          print("音频播放失败：\(error.localizedDescription)")
      }
  }
  

• 视频格式转换：

  @objc func convertVideoFormat() {
      FFmpegKit.executeAsync(ffmpegCommand) { session in
          let state = session?.getState()
          let returnCode = session?.getReturnCode()
          
          if ReturnCode.isSuccess(returnCode) {
              print("视频转换成功！输出文件位于：\(outputFile)")
          } else {
              if let output = session?.getAllLogsAsString() {
                  print("转换失败，输出日志：\n\(output)")
              }
          }
      }
  }
  

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疑点说明

在代码中，录音文件的保存路径使用了 .wav 扩展名，但音频格式设置为 kAudioFormatLinearPCM。这可能会让人感到困惑，因为 .wav 通常被认为是 WAV 文件格式，而 kAudioFormatLinearPCM 是一种原始的未压缩音频格式。为了理解为什么这可以工作，我们需要了解 WAV 文件的结构和 PCM 数据的关系。

WAV 文件和 PCM 数据的关系

1. WAV 文件格式:

   • WAV 文件是一种音频文件格式，它实际上是一个容器格式。
   • WAV 文件的核心内容是 PCM 数据（Pulse Code Modulation，脉冲编码调制），这是一种未压缩的音频数据格式。
   • 除了 PCM 数据，WAV 文件还包含一个文件头（Header），用于描述音频数据的格式（如采样率、声道数、位深度等）。

2. PCM 数据:

   • PCM 是一种原始的音频数据格式，不包含任何文件头信息。
   • 它只包含音频的采样值，无法单独描述音频的格式。

3. 为什么可以保存为 .wav 文件:

   • 当你使用 AVAudioRecorder 录制音频时，即使你指定了 kAudioFormatLinearPCM，AVAudioRecorder 会自动为录音文件添加 WAV 文件头，使其成为一个合法的 WAV 文件。
   • 这意味着，虽然音频数据本身是 PCM 格式，但由于文件头的存在，最终保存的文件是一个合法的 WAV 文件。

代码中的行为

在你的代码中，以下设置指定了音频格式为 PCM：

AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatLinearPCM)

但录音文件的保存路径使用了 .wav 扩展名：

let audioFilename = documentsPath.appendingPathComponent("recording.wav")

AVAudioRecorder 会根据录音设置和文件扩展名自动处理文件格式。在这种情况下，它会将录制的 PCM 数据封装为一个合法的 WAV 文件，并保存到指定路径。

注意事项

1. 文件扩展名的选择:

   • 虽然 .wav 是一个常见的扩展名，但它只是一个约定，真正决定文件格式的是文件内容。
   • 如果你将文件扩展名改为 .pcm，文件内容仍然是合法的 WAV 文件，只是扩展名可能会让人误解。

2. 兼容性:

   • 如果你需要与其他程序或设备共享录音文件，确保它们支持 WAV 格式。
   • 如果你需要保存为纯 PCM 数据（没有文件头），你需要手动处理文件的写入。

3. 自定义文件格式:

   • 如果你需要更灵活的文件格式（如 MP3、AAC 等），可以更改 AVFormatIDKey 的值，并选择合适的文件扩展名。