（本文轉自碼農人生）

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前言

從事音樂相關的app開發也已經有一段時日了，在這過程中app的播放器幾經修改，我也因此對于iOS下的音頻播放實現有了一定的研究。寫這個 系列的博客目的一方面希望能夠拋磚引玉，另一方面也是希望能幫助國內其他的iOS開發者和愛好者少走彎路（我自己就遇到了不少的坑）。 本篇為《iOS音頻播放》系列的第一篇，主要將對iOS下實現音頻播放的方法進行概述。 基礎 先來簡單了解一下一些基礎的音頻知識。 目前我們在計算機上進行音頻播放都需要依賴于音頻文件，音頻文件的生成過程是將聲音信息采樣、量化和編碼產生的數字信號的過程，人耳所能聽到的聲音，最低的頻率是從20Hz起一直到最高頻率20KHZ，因此音頻文件格式的最大帶寬是20KHZ。根據奈奎斯特的理論，只有采樣頻率高于聲音信號最高頻率的兩倍時，才能把數字信號表示的聲音還原成為原來的聲音，所以音頻文件的采樣率一般在40~50KHZ，比如最常見的CD音質采樣率44.1KHZ。 對聲音進行采樣、量化過程被稱為脈沖編碼調制（Pulse Code Modulation），簡稱PCM。PCM數據是最原始的音頻數據完全無損，所以PCM數據雖然音質優秀但體積龐大，為了解決這個問題先后誕生了一系列 的音頻格式，這些音頻格式運用不同的方法對音頻數據進行壓縮，其中有無損壓縮（ALAC、APE、FLAC）和有損壓縮（MP3、AAC、OGG、 WMA）兩種。 目前最為常用的音頻格式是MP3，MP3是一種有損壓縮的音頻格式，設計這種格式的目的就是為了大幅度的減小音頻的數據量，它舍棄PCM音頻數據中人類聽覺不敏感的部分，從下面的比較圖我們可以明顯的看到MP3數據相比PCM數據明顯矮了一截（圖片引自imp3論壇）。 上圖為pcm數據 上圖為mp3數據 MP3格式中的碼率（BitRate）代表了MP3數據的壓縮質量，現在常用的碼率有128kbit/s、160kbit/s、320kbit/s等等，這個值越高聲音質量也就越高。MP3編碼方式常用的有兩種固定碼率(Constant bitrate，CBR)和可變碼率(Variable bitrate，VBR)。 MP3格式中的數據通常由兩部分組成，一部分為ID3用 來存儲歌名、演唱者、專輯、音軌數等信息，另一部分為音頻數據。音頻數據部分以幀(frame)為單位存儲，每個音頻都有自己的幀頭，如圖所示就是一個 MP3文件幀結構圖（圖片同樣來自互聯網）。MP3中的每一個幀都有自己的幀頭，其中存儲了碼率、采樣率等解碼必須的信息，所以每一個幀都可以獨立于文件 存在和播放，這個特性加上高壓縮比使得MP3文件成為了音頻流播放的主流格式。幀頭之后存儲著音頻數據，這些音頻數據是若干個PCM數據幀經過壓縮算法壓 縮得到的，對CBR的MP3數據來說每個幀中包含的PCM數據幀是固定的，而VBR是可變的。 iOS音頻播放概述 了解了基礎概念之后我們就可以列出一個經典的音頻播放流程（以MP3為例）： 1. 讀取MP3文件 2. 解析采樣率、碼率、時長等信息，分離MP3中的音頻幀 3. 對分離出來的音頻幀解碼得到PCM數據 4. 對PCM數據進行音效處理（均衡器、混響器等，非必須） 5. 把PCM數據解碼成音頻信號 6. 把音頻信號交給硬件播放 7. 重復1-6步直到播放完成 在iOS系統中apple對上述的流程進行了封裝并提供了不同層次的接口（圖片引自官方文檔）。 CoreAudio的接口層次 下面對其中的中高層接口進行功能說明： Audio File Services：讀寫音頻數據，可以完成播放流程中的第2步； Audio File Stream Services：對音頻進行解碼，可以完成播放流程中的第2步； Audio Converter services：音頻數據轉換，可以完成播放流程中的第3步； Audio Processing Graph Services：音效處理模塊，可以完成播放流程中的第4步； Audio Unit Services：播放音頻數據：可以完成播放流程中的第5步、第6步； Extended Audio File Services：Audio File Services和Audio Converter services的結合體； AVAudioPlayer/AVPlayer(AVFoundation)：高級接口，可以完成整個音頻播放的過程（包括本地文件和網絡流播放，第4步除外）； Audio Queue Services：高級接口，可以進行錄音和播放，可以完成播放流程中的第3、5、6步； OpenAL：用于游戲音頻播放，暫不討論 可以看到apple提供的接口類型非常豐富，可以滿足各種類別類需求： 如果你只是想實現音頻的播放，沒有其他需求AVFoundation會很好的滿足你的需求。它的接口使用簡單、不用關心其中的細節； 如果你的app需要對音頻進行流播放并且同時存儲，那么AudioFileStreamer加AudioQueue能夠幫到你，你可以先把音頻 數據下載到本地，一邊下載一邊用NSFileHandler等接口讀取本地音頻文件并交給AudioFileStreamer或者AudioFile解析 分離音頻幀，分離出來的音頻幀可以送給AudioQueue進行解碼和播放。如果是本地文件直接讀取文件解析即可。（這兩個都是比較直接的做法，這類需求 也可以用AVFoundation+本地server的方式實現，AVAudioPlayer會把請求發送給本地server，由本地server轉發出 去，獲取數據后在本地server中存儲并轉送給AVAudioPlayer。另一個比較trick的做法是先把音頻下載到文件中，在下載到一定量的數據 后把文件路徑給AVAudioPlayer播放，當然這種做法在音頻seek后就回有問題了。）； 如果你正在開發一個專業的音樂播放軟件，需要對音頻施加音效（均衡器、混響器），那么除了數據的讀取和解析以外還需要用到 AudioConverter來把音頻數據轉換成PCM數據，再由AudioUnit+AUGraph來進行音效處理和播放（但目前多數帶音效的app都 是自己開發音效模塊來坐PCM數據的處理，這部分功能自行開發在自定義性和擴展性上會比較強一些。PCM數據通過音效器處理完成后就可以使用 AudioUnit播放了，當然AudioQueue也支持直接使對PCM數據進行播放。）。下圖描述的就是使用AudioFile + AudioConverter + AudioUnit進行音頻播放的流程（圖片引自官方文檔）。 下篇預告 下一篇將講述iOS音頻播放中必須面對的難（da）題（keng），AudioSession。 參考資料 音頻文件格式 脈沖編碼調制 采樣率 奈奎斯特頻率 MP3 ID3 Core Audio Essential Common Tasks in OS X

總結

以上是生活随笔為你收集整理的iOS音频播放(一)：概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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