构建 Audio Unit 的流程

构建 Audio Unit 的流程

iOS 有一个用于直接处理 audio units 的 API，另一个用于处理 audio processing graphs，可以同时使用这两种 API。然而这两种 API 中有一部分功能是相同的：

• 获取 audio units 的动态可链接库的引用。
• 实例化 audio units。
• 连接 audio units 并注册回调函数。
• 启动和停止音频流。

指定 Audio Unit 的类型

// Creating an audio component description to identify an audio unit
AudioComponentDescription ioUnitDescription;
 
ioUnitDescription.componentType          = kAudioUnitType_Output;
ioUnitDescription.componentSubType       = kAudioUnitSubType_RemoteIO;
ioUnitDescription.componentManufacturer  = kAudioUnitManufacturer_Apple;
ioUnitDescription.componentFlags         = 0;
ioUnitDescription.componentFlagsMask     = 0;

创建 Audio Unit

使用 audio unit API — AudioComponent 创建：

// Obtaining an audio unit instance using the audio unit API
AudioComponent foundIoUnitReference = AudioComponentFindNext (
                                          NULL,
                                          &ioUnitDescription
                                      );
AudioUnit ioUnitInstance;
AudioComponentInstanceNew (
    foundIoUnitReference,
    &ioUnitInstance
);

AudioComponentFindNext：第一个参数设置为 NULL 表示使用系统定义的顺序查找第一个匹配的 audio unit；如果你将上一个使用的 audio unit 引用传给该参数，则该函数将继续寻找下一个与之描述匹配的audio unit。

AudioComponentInstanceNew 的第二个参数类型是 AudioComponentInstance。AudioUnit 实际上就是 AudioComponentInstance，在 AudioComponent 类中有定义：

typedef AudioComponentInstance AudioUnit;

还可以使用 audio processing graph API 初始化 audio unit，即通过 AUNode 创建 Audio Unit，分为 3 步：

1. 创建一个 AUGraph。
2. 获取一个 AUNode。
3. 获取一个 Audio Unit。

// Declare and instantiate an audio processing graph
AUGraph processingGraph;
NewAUGraph (&processingGraph);
 
// Add an audio unit node to the graph, then instantiate the audio unit
AUNode ioNode;
AUGraphAddNode (
    processingGraph,
    &ioUnitDescription,
    &ioNode
);
AUGraphOpen (processingGraph); // indirectly performs audio unit instantiation
 
// Obtain a reference to the newly-instantiated I/O unit
AudioUnit ioUnit;
AUGraphNodeInfo (
    processingGraph,
    ioNode,
    NULL,
    &ioUnit
);

设置 Audio Unit 的属性

Audio Unit 实际上就是一个 AudioComponentInstance 实例对象，一个 AudioUnit 由 scope 和 element 组成。

scope 是 Audio Unit 内部的编程上下文，其定义为枚举值：

CF_ENUM(AudioUnitScope) {
    kAudioUnitScope_Global      = 0,
    kAudioUnitScope_Input       = 1,
    kAudioUnitScope_Output      = 2,
    kAudioUnitScope_Group       = 3,
    kAudioUnitScope_Part        = 4,
    kAudioUnitScope_Note        = 5,
    kAudioUnitScope_Layer       = 6,
    kAudioUnitScope_LayerItem   = 7
};

主要使用到的输入 kAudioUnitScope_Input 和输出 kAudioUnitScope_Output。参考 Figure1-2，Input scope 表示里面的所有的 element 都需要一个输入；Output scope 表示里面的所有的 element 都会输出到某个地方；Global scope 作为整体应用于 Audio Unit 并且不与任何特定音频流相关联，它只有一个 element，用来配置一些和输入输出无关的属性。

术语 element 和 bus 在 Audio Unit 中是一个含义。当 Element 是 Input/Output scope 的一部分时，它类似于物理音频设备中的信号总线。在强调信号流时使用 bus，在强调音频单元的特定功能时使用 element。

使用 scope 和 element 来设置 Audio Unit 的属性，函数原型为：

AudioUnitSetProperty( AudioUnit               inUnit,
											AudioUnitPropertyID     inID,
                      AudioUnitScope          inScope,
                      AudioUnitElement        inElement,
                      const void * __nullable inData,
                      UInt32                  inDataSize
);

各参数意义：

• AudioUnitPropertyID：设置属性名称。有以下枚举值：

  • kAudioOutputUnitProperty_EnableIO：用于在 I/O unit 上启用或禁用输入或输出。默认情况下，输出已启用但输入已禁用。
  • kAudioUnitProperty_ElementCount：elements 的数量。
  • kAudioUnitProperty_MaximumFramesPerSlice：为了指定音频数据的最大帧数，音频单元应准备在响应渲染调用时生成。对于大多数音频单元，在大多数情况下，必须按照参考文档中所述设置此属性。如果不这样做，当屏幕锁定时，音频将停止。
  • kAudioUnitProperty_StreamFormat：指定特定 audio unit 输入或输出总线的音频流数据格式。

• AudioUnitScope：AudioUnit 的 Scope，主要用于输入输出范围。

• AudioUnitElement：AudioUnit 的 Element，默认用 1 表示输入总线，用 1 表示输出总线。

• inData：输入值。

• inDataSize：输入值的长度。

大多数属性只能在 audio unit 没有初始化时指定，但是某些特定属性可以在 audio unit 运行时设置，如 kAUVoiceIOProperty_MuteOutput 静音功能。

要测试属性的可用性，访问其值以及监视其值的更改，可以使用以下函数：

• AudioUnitGetPropertyInfo：发现属性是否可用；如果是，可以获得其值的数据大小，以及是否可以更改该值。
• AudioUnitGetProperty、AudioUnitSetProperty：获取、设置一个属性值，可以在 Audio Unit 运行时使用。
• AudioUnitAddPropertyListener、AudioUnitRemovePropertyListenerWithUserData：添加或删除用于监控属性值更改的回调函数。

函数实例：

UInt32 busCount = 2;
 
OSStatus result = AudioUnitSetProperty (
    mixerUnit,
    kAudioUnitProperty_ElementCount,   // the property key
    kAudioUnitScope_Input,             // the scope to set the property on
    0,                                 // the element to set the property on
    &busCount,                         // the property value
    sizeof (busCount)
);