如何使用 AVAudioPlayer 更快地播放音频*和*更高的音调？

Question

问题陈述：

我的应用程序中有一组音效存储为.m4a 文件（AAC 格式，48 KHz，16 位），我想以各种速度和音高播放这些音效，而无需预先生成所有变体作为单独的文件。

虽然AVAudioPlayer 对象的.rate 属性可以改变播放速度，但它始终保持原始音高，这不是我想要的。相反，我只是想更快或更慢地播放声音样本，并让音高上升或下降以匹配 - 就像加快或减慢老式卷对卷磁带录音机一样。换句话说，我需要一些方法来从根本上改变音频采样率，例如 +2 个半音（快 12%）、–5 个半音（慢 33%）、+12 个半音（快 2 倍）等。

问题：

有没有办法从 AVAudioPlayer 对象中获取线性 PCM 音频数据，使用不同的 iOS 框架应用采样率转换，并将生成的音频数据填充到新的 AVAudioPlayer 对象中，然后可以正常播放?

可能的途径：

我正在阅读AudioConverterConvertComplexBuffer。特别是kAudioConverterSampleRateConverterComplexity_Mastering、kAudioConverterQuality_Max 和AudioConverterFillComplexBuffer() 引起了我的注意。所以这个音频转换框架看起来是可能的。这是我应该进一步探索的途径吗？

要求：

1. 我实际上不需要立即开始播放。如果采样率转换会导致轻微延迟，那很好。我所有的样本都是 4 秒或更短，所以我想任何动态重采样都会很快发生，大约 1/10 秒或更短。 （不过，超过 1/2 就太多了。）

2. 如果有更简单的方法可以使用 iOS 提供的转换框架，我真的不想涉足 OpenAL 或 Core Audio 之类的重量级产品。但是，如果有使用 OpenAL 或 Core Audio 的简单解决方案，我很乐意考虑。 “简单”是指可以在 50-100 行代码中实现的东西，并且不需要启动额外的线程来将数据提供给声音设备。我宁愿让一切都自动处理——这就是为什么我愿意在播放之前转换音频剪辑。

3. 我想在这里避免使用任何第三方库，因为这不是火箭科学，而且我知道原生 iOS 框架一定可以做到这一点。

4. 同样，我需要一起调整音高和播放速率，而不是单独。因此，如果播放速度减慢 2 倍，人声会变得非常低沉且语速缓慢。如果播放速度提高 2 到 3 倍，人声听起来就像说话速度很快的花栗鼠。换句话说，我绝对不想在保持音频持续时间不变的情况下改变音高，因为当将音高向上弯曲超过几个半音时，该操作会导致令人不快的“细小”声音。我只是想加快整个过程，让音高自然而然地上升，就像老式录音机过去那样。

5. 需要在 iOS 6 及更高版本中工作，尽管支持 iOS 5 将是一个不错的奖励。

Answer 1

Jack Wu 提到的论坛链接有一个建议，即直接覆盖 AIFF 标头数据。这可能有效，但您需要有 AIFF 文件，因为它依赖于要写入的 AIFF 标头的特定范围。这也需要在创建 AVAudioPlayer 之前完成，这意味着一旦它运行就无法修改音高。

如果你愿意走 AudioUnits 路线，一个完整的简单解决方案大概是 200 行左右（请注意，这假设具有一个函数的代码样式最多需要 7 行，每行一个参数）。有一个 Varispeed AudioUnit，它通过将音高锁定到速率来完全满足您的需求。您基本上需要查看 API、文档和一些示例 AudioUnit 代码来熟悉，然后：

1. 创建/初始化音频图和流格式（~100 行）
2. 创建一个 RemoteIO AudioUnit (kAudioUnitSubType_RemoteIO) 并将其添加到图形中（这会输出到扬声器）
3. 创建并添加变速单元，并将变速单元 (kAudioUnitSubType_Varispeed) 的输出连接到 RemoteIO 单元的输入
4. 创建一个 AudioFilePlayer (kAudioUnitSubType_AudioFilePlayer) 单元并将其添加到图形中以读取文件并将其连接到变速单元
5. 启动图表以开始播放
6. 当你想改变音高时，通过AudioUnitSetParameter进行，音高和播放速率的改变会在播放时生效

请注意，还有一个 TimePitch 音频单元，它也允许独立控制音高和速率。

Answer 2

对于 iOS 7，您需要查看名为 AVAudioTimePitchAlgorithmVarispeed 的 AVPlayerItem 的时间间距算法 (audioTimePitchAlgorithm)。不幸的是，此功能在早期系统上不可用。