使用 CoreAudio 创建简单的波形答案

【问题标题】：Creating simple waveforms with CoreAudio使用 CoreAudio 创建简单的波形
【发布时间】：2011-03-02 09:38:42
【问题描述】：

我是 CoreAudio 的新手，我想通过使用 CA 的扬声器输出具有给定频率和幅度的简单正弦波和方波。我不想使用声音文件，因为我想合成声音。

我需要做什么？你能给我一个例子或教程吗？谢谢。

【问题讨论】：

标签： objective-c cocoa waveform core-audio

【解决方案1】：

一般来说，您是音频编程的新手吗？作为起点，我会检查一下

http://www.audiosynth.com/sinewavedemo.html

这是传奇 James Harkins 的最小osx sinewave 实现。请注意，它根本不使用 CoreAudio。

如果您特别想为您的正弦波使用 CoreAudio，您需要创建一个输出单元（iphone 上的 RemoteIO，osx 上的 AUHAL）并提供一个输入回调，您几乎可以使用上面示例中的代码。看看

http://developer.apple.com/mac/library/technotes/tn2002/tn2091.html

CoreAudio 的好处主要是，用你的正弦波链接其他效果，为 Logic 等主机编写插件并为其提供接口，为可以链接在一起的插件编写一个主机（如 Logic）。

如果您不想编写插件或托管插件，那么 CoreAudio 可能实际上并不适合您。但是使用 CoreAudio 的好处之一是，一旦你的正弦波回调工作，很容易添加效果，或者将多个正弦混合在一起

为此，您需要将输出单元放在一个图表中，您可以在该图表中添加效果、混音器等。

这里有一些关于设置图表的帮助http://timbolstad.com/2010/03/16/core-audio-getting-started-pt2/

这并不像看起来那么难。 Apple 为许多事情（/Developer/Examples/CoreAudio/PublicUtility）提供了 C++ 辅助类，即使你不想使用 C++（你不必！）它们也可以成为 CoreAudio API 的有用指南。

【讨论】：

Mmm.. 第一个示例 (audiosynth.com...) 给出了 11415 编译错误，而且它很旧（Project Builder），但我会看看它的源代码。谢谢
是的，它已经很老了，但开始工作并不难（我在这里运行它），它是对 OSX 上低级音频的宝贵见解

【解决方案2】：

上一个答案有很多错误。我，传奇 :-) James McCartney，而不是 James Harkins 编写了 sinewavedemo，我还编写了 SuperCollider，这就是 audiosynth.com 网站的内容。我现在也在 Apple 工作，负责 CoreAudio。 sinewavedemo 使用 CoreAudio，因为它使用 CoreAudio.framework 中的 AudioHardware.h 作为播放声音的方式。

您不应该使用 sinewavedemo。这是非常古老的代码，它对音频硬件的缓冲区布局做出了危险的假设。现在播放您正在生成的声音最简单的方法是使用 AudioQueue，或者使用带有渲染回调集的输出音频单元。

【讨论】：

有什么建议可以从哪里以及如何开始“使用 CoreAudio 创建简单的波形”？

【解决方案3】：

如果您不是实时执行此操作，则使用来自math.h 的sin() 函数不是一个坏主意。只需在播放时预先使用 sin() 填充所需的样本数，只需将其发送到音频缓冲区即可。如果您实时执行此操作，每次采样调用一次 sin() 可能会非常慢，使用插值波表查找方法要快得多，但生成的声音不会像频谱那样纯净。

【讨论】：

【解决方案4】：

在没有文件的情况下，最好和最简单的方法是准备一个单周期缓冲区，其中包含一个波的周期（这在技术上称为波表）

在 CoreAudio 线程调用的播放函数中，用从波形缓冲区读取的样本填充输出缓冲区。

但是请注意，您很快就会遇到两个问题： - 对于正弦波，如果播放频率不是所需正弦频率的整数倍，如果你想获得良好的质量，你可能需要实现一个插值器。仅使用整数指针会产生很大程度的谐波噪声。

对于方波，避免仅对具有 +1 / -1 值的数组进行编程。这样的信号没有带宽限制，并且会混叠很多。不要忘记方波的频谱实际上是无限的！

要获得良好的信号生成算法，请访问 musicdsp.org，这可能是最好的资源之一

【讨论】：

【解决方案5】：

Addison-Wesley Professional (ISBN-10: 0- 321-63684-8）：

http://www.informit.com/store/learning-core-audio-a-hands-on-guide-to-audio-programming-9780321636843

这是一个相当新的出版物（2012 年），准确地解决了这个问题。这只是一个起点，但却是一个有价值的起点。

顺便说一句。在完成这个基础课程（涉及一些数学）之前，不要跳到图表。

关于示例代码，我经常使用一种快速有效的方法来处理预填充的正弦波查找表，该表的成员数与采样率一样多，对于 44100 Hz，该表的大小为 44100。换句话说，周期长度等于采样率。在许多情况下，这在速度和质量之间提供了可接受的折衷。您可以使用程序对其进行初始化。
如果您生成浮点样本（在 OSX 中是默认设置）并使用 math 函数，请使用 sinf() 而不是 (float)sin()。渲染回调的内部循环循环中的提升总是资源昂贵。常量的重复乘法也是如此，例如 2.0*M_PI，这在代码示例中很常见。

【讨论】：