iOS Audio Queue播放PCM音頻流

PCM音頻流播放主要步驟如下：

1何恶、確定文件格式

播放PCM音頻流前孽锥，我們首先需要確定播放的PCM音頻的格式信息，iOS中细层，有一個結(jié)構體專用于描述音頻格式信息惜辑，AudioStreamBasicDescription結(jié)構體，組成如下：

struct AudioStreamBasicDescription
{
    Float64            mSampleRate;            //音頻的采樣率疫赎。
    AudioFormatID      mFormatID;              //音頻的格式ID
    AudioFormatFlags    mFormatFlags;            //音頻的Flags盛撑，對mFormatID的補充
    UInt32              mBytesPerPacket;        //每個Packet的字節(jié)數(shù)
    UInt32              mFramesPerPacket;        //每個Packet包含的Frame數(shù)
    UInt32              mBytesPerFrame;          //每個Frame包含的位數(shù)
    UInt32              mChannelsPerFrame;      //每個Frame包含的頻道數(shù)
    UInt32              mBitsPerChannel;        //每個頻道Channel包含的位數(shù)
    UInt32              mReserved;              //標記是否對結(jié)構體進行填充進行8字節(jié)對齊,暫不設置,為默認
};
typedef struct AudioStreamBasicDescription  AudioStreamBasicDescription;

我預先錄制好一個PCM文件，根據(jù)http://www.reibang.com/p/15d95e593451錄制的音頻文件捧搞。
根據(jù)我們的PCM文件抵卫，我們設置參數(shù)如下:

        audioDescription.mSampleRate              = 8000;
        audioDescription.mFormatID                = kAudioFormatLinearPCM;
        audioDescription.mFormatFlags             = kAudioFormatFlagIsSignedInteger | kAudioFormatFlagIsPacked;
        audioDescription.mChannelsPerFrame        = 1;
        audioDescription.mFramesPerPacket         = 1;
        audioDescription.mBitsPerChannel          = 16;
        audioDescription.mBytesPerFrame           = (audioDescription.mBitsPerChannel / 8) * audioDescription.mChannelsPerFrame;
        audioDescription.mBytesPerPacket          = audioDescription.mBytesPerFrame * audioDescription.mFramesPerPacket;

2、創(chuàng)建AudioQueueRef對象

格式確定后我們創(chuàng)建Audio Queue對象实牡，使用如下方法：

extern OSStatus             
AudioQueueNewOutput(                const AudioStreamBasicDescription *inFormat,
                                    AudioQueueOutputCallback        inCallbackProc,
                                    void * __nullable               inUserData,
                                    CFRunLoopRef __nullable         inCallbackRunLoop,
                                    CFStringRef __nullable          inCallbackRunLoopMode,
                                    UInt32                          inFlags,
                                    AudioQueueRef __nullable * __nonnull outAQ)          API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

參數(shù)解釋：

    const AudioStreamBasicDescription *inFormat,            //音頻格式
    AudioQueueOutputCallback        inCallbackProc,         //回調(diào)函數(shù)指針
    void * __nullable               inUserData,             //自定義回調(diào)函數(shù)數(shù)據(jù)
    CFRunLoopRef __nullable         inCallbackRunLoop,          //回調(diào)函數(shù)調(diào)用的RunLoop
    CFStringRef __nullable          inCallbackRunLoopMode,      //回調(diào)函數(shù)調(diào)用的RunLoopMode
    UInt32                          inFlags,                    //保留標志位陌僵，填0
    AudioQueueRef __nullable * __nonnull outAQ                  //存放創(chuàng)建的AudioQueueRef對象指針的地址

音頻格式填入上一步創(chuàng)建的音頻格式結(jié)構體即可，回調(diào)函數(shù)指針填入后面創(chuàng)建的函數(shù)名即可创坞，自定義回調(diào)函數(shù)數(shù)據(jù)填入自己需要的對象即可碗短，回調(diào)函數(shù)的RunLoop和RunLoopMode無特殊要求填寫NULL即使用默認值，保留保留標志位寫0题涨。創(chuàng)建AudioQueueRef對象成功則返回0偎谁，失敗則返回其他錯誤值总滩。

3、創(chuàng)建音頻緩沖區(qū)

創(chuàng)建音頻緩沖區(qū)函數(shù)如下：

extern OSStatus
AudioQueueAllocateBuffer(           AudioQueueRef           inAQ,    
                                    UInt32                  inBufferByteSize,
                                    AudioQueueBufferRef __nullable * __nonnull outBuffer)              API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

參數(shù)解釋：

AudioQueueRef           inAQ        //創(chuàng)建的AudioQueueRef對象
UInt32                  inBufferByteSize,    //緩沖區(qū)最大的大小
AudioQueueBufferRef __nullable * __nonnull outBuffer    //創(chuàng)建的緩沖區(qū)AudioQueueBufferRef對象指針存放的地址

緩沖區(qū)創(chuàng)建數(shù)量越少則延遲越小巡雨，同時同步要求更高闰渔。這里就創(chuàng)建三個即可，可根據(jù)自己需求進行調(diào)整铐望。

4冈涧、調(diào)用開始方法

extern OSStatus
AudioQueueStart(                    AudioQueueRef                     inAQ,
                                    const AudioTimeStamp * __nullable inStartTime)        API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

函數(shù)的第一個參數(shù)為我們創(chuàng)建的AudioQueueRef對象，第二個參數(shù)填NULL則代表即可開始正蛙，我們填寫NULL即可督弓。函數(shù)返回0則代表成功。

5乒验、填充緩沖數(shù)據(jù)到隊列中

我們先從文件中依次循環(huán)讀取二進制數(shù)據(jù)進行填充愚隧，填充函數(shù)如下：

extern OSStatus
AudioQueueEnqueueBuffer(            AudioQueueRef                       inAQ,
                                    AudioQueueBufferRef                 inBuffer,
                                    UInt32                              inNumPacketDescs,
                                    const AudioStreamPacketDescription * __nullable inPacketDescs)      API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

參數(shù)解釋：

AudioQueueRef                       inAQ,           //Audio Queue對象
AudioQueueBufferRef                 inBuffer,       //緩沖區(qū)對象
UInt32                              inNumPacketDescs,   //PacketDescs數(shù)量
const AudioStreamPacketDescription * __nullable inPacketDescs   //PacketDescs參數(shù)

inAQ參數(shù)填我們剛才創(chuàng)建的AudioQueueRef對象，inNumPacketDescs填0锻全，inPacketDescs填NULL即可狂塘。inBuffer則為我們剛才創(chuàng)建的緩沖區(qū)對象，對象為結(jié)構體鳄厌，屬性如下：

typedef struct AudioQueueBuffer {
    const UInt32                    mAudioDataBytesCapacity;
    void * const                    mAudioData;          //指向存放數(shù)據(jù)的指針
    UInt32                          mAudioDataByteSize;    //存放數(shù)據(jù)的大小
    void * __nullable               mUserData;

    const UInt32                    mPacketDescriptionCapacity;
    AudioStreamPacketDescription * const __nullable mPacketDescriptions;
    UInt32                          mPacketDescriptionCount;
#ifdef __cplusplus
    AudioQueueBuffer() : mAudioDataBytesCapacity(0), mAudioData(0), mPacketDescriptionCapacity(0), mPacketDescriptions(0) { }
#endif
} AudioQueueBuffer;

我們?yōu)榈诙€和第三個屬性賦值即可荞胡，根據(jù)從文件讀取到的實際值填入即可，不可超過緩沖對象的最大緩存空間了嚎。

6硝训、實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)

回調(diào)函數(shù)類型如下：

typedef void (*AudioQueueOutputCallback)(
                                    void * __nullable       inUserData,
                                    AudioQueueRef           inAQ,
                                    AudioQueueBufferRef     inBuffer);

第一個參數(shù)為自定義的對象，第二個為我們創(chuàng)建的AudioQueueRef對象新思，第三個為已經(jīng)處理完畢的AudioQueueBufferRef緩沖區(qū)對象窖梁。
我們把函數(shù)名稱填入第二步的創(chuàng)建函數(shù)中的第二個參數(shù)即可。

static void AudioPlayerAQInputCallback(void* inUserData,AudioQueueRef inAQ, AudioQueueBufferRef inBuffer) {
    //對inBuffer進行重新填數(shù)據(jù)夹囚，并填充到隊列中去纵刘。
    NSLog(@"player callback");
}

當AudioQueueBufferRef播放完一個緩沖區(qū)對象的音頻數(shù)據(jù)后就會調(diào)用回調(diào)函數(shù)，在回調(diào)函數(shù)返回已經(jīng)播放了的緩沖區(qū)對象荸哟，我們的回調(diào)函數(shù)里面處理空的AudioQueueBufferRef對象假哎，為空AudioQueueBufferRef對象重新填充新的數(shù)據(jù)，并重新調(diào)用AudioQueueEnqueueBuffer()函數(shù)填充到播放隊列中去鞍历。循環(huán)調(diào)用回調(diào)函數(shù)舵抹，我們依次從文件讀取數(shù)據(jù)循環(huán)填充，即實現(xiàn)播放功能劣砍。

7惧蛹、停止播放

當我們需要停止播放時，調(diào)用停止的方法即可，方法也非常簡單香嗓，如下：

extern OSStatus
AudioQueueStop(                     AudioQueueRef           inAQ,
                                    Boolean                 inImmediate)            API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

第一個參數(shù)為需要停止的AudioQueueRef對象迅腔，第二個參數(shù)表示是否需要立即停止，我們傳入YES即可靠娱。當傳入NO時沧烈，該函數(shù)會立即返回自赔，但并不立即停止本慕，而是處理完以填充在隊里里面的緩存區(qū)對象后停止侄非，停止為異步操作楣颠；傳入YES時則會立即停止，并等待AudioQueue停止后返回被环，停止為同步操作类溢。
如果我們有需要也可以在停止后立即重置播放隊列辞做，函數(shù)如下：

extern OSStatus
AudioQueueReset(                    AudioQueueRef           inAQ)            API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

參數(shù)為我們需要重置播放的隊列對象百框，該方法會重置AudioQueueRef對象，并清空正在播放的緩沖區(qū)對象牍汹，我們又可以重新開始填充播放新的音頻數(shù)據(jù)铐维。

最后歡迎大家留言交流，同時附上Demo和文檔地址慎菲。
Demo地址：https://github.com/XMSECODE/ESAudioQueueDemo
AudioQueue框架的更詳細的使用及文檔可以查閱蘋果官方文檔：https://developer.apple.com/documentation/audiotoolbox/audio_queue_services