iOS學習筆記2-使用Audio Queues錄音，取得實時PCM資料
1.學iOS接到的第一個專案就是需要用到實時錄音，所以也就接觸到了Audio Queues，蘋果的錄音相對安卓的較麻煩些，有以下兩種常見錄音方式：
（1）蘋果推薦我們使用AVFoundation框架中的AVAudioPlayer和AVAudioRecorder類。雖然用法比較簡單，但是不支援流式；這就意味著：在播放音訊前，必須等到整個音訊載入完成後，才能開始播放音訊；錄音時，也必須等到錄音結束後，才能獲取到錄音資料。這給應用造成了很大的侷限性。
適用場合:不需要實時處理音訊的時候，比如錄備忘錄等。
（2）在iOS和Mac OS X中，音訊佇列Audio Queues是一個用來錄製和播放音訊的軟體物件，也就是說，可以用來錄音和播放，錄音能夠獲取實時的PCM原始音訊資料。
使用場合：需要拿到實時的PCM錄音資料或者需要利用實時的PCM的音訊資料去播放。
實現程式碼如下：（錄音部分）
（1）首先，需要定義一些常數：
#define kNumberAudioQueueBuffers 3 //定義了三個緩衝區
#define kDefaultBufferDurationSeconds 0.1279 //調整這個值使得錄音的緩衝區大小為2048bytes
#define kDefaultSampleRate 8000 //定義取樣率為8000（2）接著，需要初始化錄音的引數，在初始化時呼叫：
[self setupAudioFormat:kAudioFormatLinearPCM SampleRate:(int)self.sampleRate];</span>
呼叫的setupAudioFormat函式如下：
// 設定錄音格式 - (void)setupAudioFormat:(UInt32) inFormatID SampleRate:(int)sampeleRate { //重置下 memset(&_recordFormat, 0, sizeof(_recordFormat)); //設定取樣率，這裡先獲取系統預設的測試下 //TODO: //取樣率的意思是每秒需要採集的幀數 _recordFormat.mSampleRate = sampeleRate;//[[AVAudioSession sharedInstance] sampleRate]; //設定通道數,這裡先使用系統的測試下 //TODO: _recordFormat.mChannelsPerFrame = 1;//(UInt32)[[AVAudioSession sharedInstance] inputNumberOfChannels]; // NSLog(@"sampleRate:%f,通道數:%d",_recordFormat.mSampleRate,_recordFormat.mChannelsPerFrame); //設定format，怎麼稱呼不知道。 _recordFormat.mFormatID = inFormatID; if (inFormatID == kAudioFormatLinearPCM){ //這個屌屬性不知道幹啥的。，//要看看是不是這裡屬性設定問題 _recordFormat.mFormatFlags = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger | kLinearPCMFormatFlagIsPacked; //每個通道里，一幀採集的bit數目 _recordFormat.mBitsPerChannel = 16; //結果分析: 8bit為1byte，即為1個通道里1幀需要採集2byte資料，再*通道數，即為所有通道採集的byte數目。 //所以這裡結果賦值給每幀需要採集的byte數目，然後這裡的packet也等於一幀的資料。 //至於為什麼要這樣。。。不知道。。。 _recordFormat.mBytesPerPacket = _recordFormat.mBytesPerFrame = (_recordFormat.mBitsPerChannel / 8) * _recordFormat.mChannelsPerFrame; _recordFormat.mFramesPerPacket = 1; } }
（3）設定好格式後，可以繼續下一步，
-(void)startRecording
{
NSError *error = nil;
//設定audio session的category
BOOL ret = [[AVAudioSession sharedInstance] setCategory:AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord error:&error];//注意，這裡選的是AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord引數，如果只需要錄音，就選擇Record就可以了，如果需要錄音和播放，則選擇PlayAndRecord，這個很重要
if (!ret) {
NSLog(@"設定聲音環境失敗");
return;
}
//啟用audio session
ret = [[AVAudioSession sharedInstance] setActive:YES error:&error];
if (!ret)
{
NSLog(@"啟動失敗");
return;
}
_recordFormat.mSampleRate = self.sampleRate;//設定取樣率，8000hz
//初始化音訊輸入佇列
AudioQueueNewInput(&_recordFormat, inputBufferHandler, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, 0, &_audioQueue);//inputBufferHandler這個是回撥函式名
//計算估算的快取區大小
int frames = (int)ceil(self.bufferDurationSeconds * _recordFormat.mSampleRate);//返回大於或者等於指定表示式的最小整數
int bufferByteSize = frames * _recordFormat.mBytesPerFrame;//緩衝區大小在這裡設定，這個很重要，在這裡設定的緩衝區有多大，那麼在回撥函式的時候得到的inbuffer的大小就是多大。
NSLog(@"緩衝區大小:%d",bufferByteSize);
//建立緩衝器
for (int i = 0; i < kNumberAudioQueueBuffers; i++){
AudioQueueAllocateBuffer(_audioQueue, bufferByteSize, &_audioBuffers[i]);
AudioQueueEnqueueBuffer(_audioQueue, _audioBuffers[i], 0, NULL);//將 _audioBuffers[i]新增到佇列中
}
// 開始錄音
AudioQueueStart(_audioQueue, NULL);
self.isRecording = YES;
}//相當於中斷服務函式，每次錄取到音訊資料就進入這個函式
//inAQ 是呼叫回撥函式的音訊佇列
//inBuffer 是一個被音訊佇列填充新的音訊資料的音訊佇列緩衝區，它包含了回撥函式寫入檔案所需要的新資料
//inStartTime 是緩衝區中的一取樣的參考時間，對於基本的錄製，你的毀掉函式不會使用這個引數
//inNumPackets是inPacketDescs引數中包描述符（packet descriptions）的數量，如果你正在錄製一個VBR(可變位元率（variable bitrate））格式, 音訊佇列將會提供這個引數給你的回撥函式，這個引數可以讓你傳遞給AudioFileWritePackets函式. CBR (常量位元率（constant bitrate）) 格式不使用包描述符。對於CBR錄製，音訊佇列會設定這個引數並且將inPacketDescs這個引數設定為NULL，官方解釋為The number of packets of audio data sent to the callback in the inBuffer parameter.
void inputBufferHandler(void *inUserData, AudioQueueRef inAQ, AudioQueueBufferRef inBuffer, const AudioTimeStamp *inStartTime,UInt32 inNumPackets, const AudioStreamPacketDescription *inPacketDesc)
{
NSLog(@"we are in the 回撥函式\n");
CSRecorder *recorder = (__bridge CSRecorder*)inUserData;
if (inNumPackets > 0) {
NSLog(@"in the callback the current thread is %@\n",[NSThread currentThread]);
[recorder processAudioBuffer:inBuffer withQueue:inAQ]; //在這個函式你可以用錄音錄到得PCM資料：inBuffer，去進行處理了
}
if (recorder.isRecording) {
AudioQueueEnqueueBuffer(inAQ, inBuffer, 0, NULL);
}
}（5）關於如何停止：
-(void)stopRecording
{
NSLog(@"stop recording out\n");//為什麼沒有顯示
if (self.isRecording)
{
self.isRecording = NO;
//停止錄音佇列和移除緩衝區,以及關閉session，這裡無需考慮成功與否
AudioQueueStop(_audioQueue, true);
AudioQueueDispose(_audioQueue, true);//移除緩衝區,true代表立即結束錄製，false代表將緩衝區處理完再結束
[[AVAudioSession sharedInstance] setActive:NO error:nil];
}
}至此，你應該能夠錄到實時的PCM語音資料了。
但，在我實際寫的過程中，我遇到了一下幾個問題，特此筆記，供大家討論：
（1）網上有人的程式碼是用c++寫的，官網給的例子speakhere也是用c++寫的，而我用的是objective-c寫的，我查了下，發現有人說用objective-c寫會有記憶體洩露，發生在這句：
AudioQueueNewInput(&_recordFormat, inputBufferHandler, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, 0, &_audioQueue);//inputBufferHandler這個是回撥函式名（objective-c的寫法）而用c++的寫法是：
AudioQueueNewOutput(&mDataFormat, AQPlayer::AQBufferCallback, this,CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopCommonModes, 0, &mQueue);（speakhere中C++的寫法）差異在於(__bridge void *)(self)和this，有人說這裡導致了記憶體洩露，我這裡還搞不明白；
(2)錄音時呼叫回撥函式的時間問題：
理論上講，我們錄音的時候將引數設定好，那麼回撥函式就會根據我們設定的緩衝區的buffer大小去進行等間隔呼叫，比如我8000hz的取樣率，每次採16bit，那麼1s的話總共會採了16000bytes，我的buffer設定成2048個位元組的話，那麼應該是2048/16000=0.128s左右呼叫一次回撥函式，但實際上我發現不是這樣子的，比如我的呼叫回撥函式的列印結果如下：
2015-07-20 16:45:53.235 HelloWorld[4115:239431] bufferByteSize is :2048
2015-07-20 16:45:53.291 HelloWorld[4115:239431] we are turely begin recording
2015-07-20 16:45:53.802 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:53.803 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:53.803 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:53.803 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:54.313 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:54.313 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:54.314 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:54.314 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
2015-07-20 16:45:54.824 HelloWorld[4115:239511] we are in callback
實際的現象是開始錄音後，從53.291-53.802s用了0.5s左右開始進入第一個回撥函式，接著，是幾乎同時呼叫了四個回撥函式，然後再間隔0.5s左右又重新呼叫4個回撥函式，我試著僅修改官網的例子speakhere裡的緩衝區buffer的大小，但是也出現同樣地情況，這個類似於在前面提到的一篇部落格《音訊佇列服務程式設計指南(Audio Queue Services Programming Guide)(二)》“在錄製或播放過程中，音訊佇列將反覆的呼叫它所擁有的音訊佇列回撥函式。呼叫的時間間隔取決於音訊佇列緩衝區的容量，並且一般來一說這個時間在半秒或者幾秒”。
這個問題我也糾結了很久，後來自己總結了問題所在，但不確定是否正確：
原因：
AudioQueueNewInput(&_recordFormat, inputBufferHandler, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, 0, &_audioQueue);//inputBufferHandler這個是回撥函式名我還在stackoverflow尋找這個問題的答案，發現也有人遇到這個問題，相關問題網址是：
最後指出解決方法：
好了，到此，我的筆記也寫完了，希望大家一起探討，多多指教；
我參考了以下網址的內容或者程式碼：
http://www.cnblogs.com/anjohnlv/p/3383908.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_c13ee7440102ux0t.html
大家轉載的話記得附上本部落格地址！