iOS 通过 NSData 流代码播放 PCM

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*　　因为公司一个蓝牙项目的需求，需要拿到通过 ble 传送过来的音频文件，然后转成可播放的音频文件。查了一下，发现可以直接用 Audio Queue 的服务直接转，但有一个限制是你传过来的音频文件必须是 pcm 格式的。如果是其他格式的就需要配合 AudioFileStream 或者 AudioFile 解析后播放。*

　　因为比较着急的原因，所以也没展开去好好了解 Audio Queue，就着急上马的用上了里面的东西。不过这里给大家推荐一个写的比较详细的博客系列：iOS音频播放

使用逻辑：

1. Audio Queue Service 的播放模式是先配置好播放的参数，然后开几个播放队列，相当于缓冲队列，初始化队列会要求填写缓冲队列的大小，后面填充的时候不要超过这个大小，不然会导致内存溢出。 2. 此时往缓冲队列插入音频(PCM)数据，再把队列填充进 Audio Queue Service 中，然后启动Audio Queue Service，此时 Audio Queue Service 会播放(消费)这个数据。 3. 当播放完这段数据后，Audio Queue Service调用一个方法，这个方法在你初始化(AudioQueueNewOutput)时，会要求填写这个方法，这个方法包含了你当初设置的数据，默认是当前对象，还有一个 Audio Queue Service 对象和一个消费完的缓冲对象，此时你可以对比你的缓冲对象对象列表，把这个对象设置为未使用状态，重新填充数据，然后在反复操作，直到音频播放完成。

　　 注意点:

• 当发现音频播放吵杂，播放过快(慢)时，可以检查你的采样率(khz)和采样位数设置的可能和音频的采样率和采样位数不同。 • 当发现播放一会之后没有声音，检查是不是你的生产者(音频来源)提供的数据不足，导致消费者(播放)在中断后即使有数据也不播放(Audio Queue Service 尿性)。

上述的解决办法是往播放队列中插入空数据(感觉效果不好)，或者是先暂停后，等数据来了再播放。

AudioQueuePlay.h

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//  AudioQueuePlay.h
//  AISDKDemo
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//  Created by Kaaaaai on 2018/7/19.
//  Copyright © 2018年 Zacard Fang. All rights reserved.
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#import <Foundation/Foundation.h>
#import <AudioToolbox/AudioToolbox.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface AudioQueuePlay : NSObject

// 播放并顺带附上资料
- (void)playWithData: (NSData *)data;

// reset
- (void)resetPlay;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

AudioQueuePlay.m

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#import "AudioQueuePlay.h"

#define MIN_SIZE_PER_FRAME 2000
#define QUEUE_BUFFER_SIZE 3      //队列缓存个数

@interface AudioQueuePlay() {
    
    AudioQueueRef audioQueue;                                 //音频播放队列
    AudioStreamBasicDescription _audioDescription;
    AudioQueueBufferRef audioQueueBuffers[QUEUE_BUFFER_SIZE]; //音频缓存
    BOOL audioQueueBufferUsed[QUEUE_BUFFER_SIZE];             //判断音频缓存是否在使用
    NSLock *sysnLock;
    NSMutableData *tempData;
    OSStatus osState;
}

@end

@implementation AudioQueuePlay

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        sysnLock = [[NSLock alloc]init];
        
        // 播放 PCM 使用
        if (_audioDescription.mSampleRate <= 0) {
            //设置音频参数
            _audioDescription.mSampleRate = 8000.0;//采样率
            _audioDescription.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;
            // 下面这个是保存音频数据的方式的说明，如可以根据大端字节序或小端字节序，浮点数或整数以及不同体位去保存数据
            _audioDescription.mFormatFlags = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger | kAudioFormatFlagIsPacked;
            //1 单声道 2 双声道
            _audioDescription.mChannelsPerFrame = 1;
            //每一个 packet 一侦数据,每个数据包下的桢数，即每个数据包里面有多少桢
            _audioDescription.mFramesPerPacket = 1;
            //每个采样点 16 bit 量化 语音每采样点占用位数
            _audioDescription.mBitsPerChannel = 16;
            _audioDescription.mBytesPerFrame = (_audioDescription.mBitsPerChannel / 8) * _audioDescription.mChannelsPerFrame;
            //每个数据包的 bytes 总数，每桢的 bytes 数*每个数据包的桢数
            _audioDescription.mBytesPerPacket = _audioDescription.mBytesPerFrame * _audioDescription.mFramesPerPacket;
        }
        
        // 使用 player 的内部线程播放 新建输出
        AudioQueueNewOutput(&_audioDescription, AudioPlayerAQInputCallback, (__bridge void * _Nullable)(self), nil, 0, 0, &audioQueue);
        
        // 设置音量
        AudioQueueSetParameter(audioQueue, kAudioQueueParam_Volume, 1.0);
        
        // 初始化需要的缓冲区
        for (int i = 0; i < QUEUE_BUFFER_SIZE; i++) {
            audioQueueBufferUsed[i] = false;
            
            osState = AudioQueueAllocateBuffer(audioQueue, MIN_SIZE_PER_FRAME, &audioQueueBuffers[i]);
            
            printf("第 %d 个AudioQueueAllocateBuffer 初始化结果 %d (0表示成功)", i + 1, osState);
        }
        
        osState = AudioQueueStart(audioQueue, NULL);
        if (osState != noErr) {
            printf("AudioQueueStart Error");
        }
    }
    return self;
}

- (void)resetPlay {
    if (audioQueue != nil) {
        AudioQueueReset(audioQueue);
    }
}

// 播放相关
-(void)playWithData:(NSData *)data {
    
    [sysnLock lock];
    
    tempData = [NSMutableData new];
    [tempData appendData: data];
    // 得到数据
    NSUInteger len = tempData.length;
    Byte *bytes = (Byte*)malloc(len);
    [tempData getBytes:bytes length: len];
    
    int i = 0;
    while (true) {
        if (!audioQueueBufferUsed[i]) {
            audioQueueBufferUsed[i] = true;
            break;
        }else {
            i++;
            if (i >= QUEUE_BUFFER_SIZE) {
                i = 0;
            }
        }
    }
    
    audioQueueBuffers[i] -> mAudioDataByteSize =  (unsigned int)len;
    // 把 bytes 的头地址开始的 len 字节给 mAudioData
    memcpy(audioQueueBuffers[i] -> mAudioData, bytes, len);
    
    //
    free(bytes);
    AudioQueueEnqueueBuffer(audioQueue, audioQueueBuffers[i], 0, NULL);
    
    printf("本次播放数据大小: %lu", len);
    [sysnLock unlock];
}

// ************************** 回调 **********************************

// 回调回来把 buffer 状态设为未使用
static void AudioPlayerAQInputCallback(void* inUserData,AudioQueueRef audioQueueRef, AudioQueueBufferRef audioQueueBufferRef) {
    
    AudioQueuePlay* player = (__bridge AudioQueuePlay*)inUserData;
    
    [player resetBufferState:audioQueueRef and:audioQueueBufferRef];
}

- (void)resetBufferState:(AudioQueueRef)audioQueueRef and:(AudioQueueBufferRef)audioQueueBufferRef {
    
    for (int i = 0; i < QUEUE_BUFFER_SIZE; i++) {
        // 将这个 buffer 设为未使用
        if (audioQueueBufferRef == audioQueueBuffers[i]) {
            audioQueueBufferUsed[i] = false;
        }
    }
}

// ************************** 内存回收 **********************************

- (void)dealloc {
    
    if (audioQueue != nil) {
        AudioQueueStop(audioQueue,true);
    }
    
    audioQueue = nil;
    sysnLock = nil;
}

@end
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