【问题标题】:Crackling audio due to wrong audio data由于错误的音频数据而导致的噼啪声
【发布时间】:2016-02-08 15:41:12
【问题描述】:

我正在使用 CoreAudio 低级 API 进行音频捕获。应用目标是 MAC OSX,而​​不是 iOS。

在测试它的过程中,我们时不时会用真实的音频调制非常烦人的噪音。这种现象随着时间的推移而发展,从几乎不引人注目开始,变得越来越占主导地位。

在Audacity下分析捕获的音频表明音频包的结尾部分是错误的。

这里是示例图片:

入侵每 40 毫秒重复一次,这是配置的打包时间(就缓冲区样本而言)

更新: 随着时间的推移,差距越来越大,这是 10 分钟后同一捕获文件的另一个快照。间隙现在包含 1460 个样本,这是数据包总 40 毫秒中的 33 毫秒!

代码片段:

捕获回调

OSStatus MacOS_AudioDevice::captureCallback(void *inRefCon,
                                            AudioUnitRenderActionFlags *ioActionFlags,
                                            const AudioTimeStamp *inTimeStamp,
                                            UInt32 inBusNumber,
                                            UInt32 inNumberFrames,
                                            AudioBufferList *ioData)
{
    MacOS_AudioDevice* _this = static_cast<MacOS_AudioDevice*>(inRefCon);

    // Get the new audio data
    OSStatus err = AudioUnitRender(_this->m_AUHAL, ioActionFlags, inTimeStamp, inBusNumber, inNumberFrames, _this->m_InputBuffer);
    if (err != noErr)
    {
        ...

        return err;
    }

    // ignore callback on unexpected buffer size
    if (_this->m_params.bufferSizeSamples != inNumberFrames)
    {
        ...

        return noErr;
    }

    // Deliver audio data 
    DeviceIOMessage message;
    message.bufferSizeBytes = _this->m_deviceBufferSizeBytes;
    message.buffer = _this->m_InputBuffer->mBuffers[0].mData;
    if (_this->m_callbackFunc)
    {
       _this->m_callbackFunc(_this, message);
    }
}

打开并启动捕获设备:

void MacOS_AudioDevice::openAUHALCapture()
{
    UInt32 enableIO;
    AudioStreamBasicDescription streamFormat;
    UInt32 size;
    SInt32 *channelArr;
    std::stringstream ss;
    AudioObjectPropertyAddress deviceBufSizeProperty =
    {
        kAudioDevicePropertyBufferFrameSize,
        kAudioDevicePropertyScopeInput,
        kAudioObjectPropertyElementMaster
    };

    // AUHAL
    AudioComponentDescription cd = {kAudioUnitType_Output, kAudioUnitSubType_HALOutput, kAudioUnitManufacturer_Apple, 0, 0};
    AudioComponent HALOutput = AudioComponentFindNext(NULL, &cd);
    verify_macosapi(AudioComponentInstanceNew(HALOutput, &m_AUHAL));

    verify_macosapi(AudioUnitInitialize(m_AUHAL));

    // enable input IO
    enableIO = 1;
    verify_macosapi(AudioUnitSetProperty(m_AUHAL, kAudioOutputUnitProperty_EnableIO, kAudioUnitScope_Input, 1, &enableIO, sizeof(enableIO)));

    // disable output IO
    enableIO = 0;
    verify_macosapi(AudioUnitSetProperty(m_AUHAL, kAudioOutputUnitProperty_EnableIO, kAudioUnitScope_Output, 0, &enableIO, sizeof(enableIO)));

    // Setup current device
    size = sizeof(AudioDeviceID);
    verify_macosapi(AudioUnitSetProperty(m_AUHAL, kAudioOutputUnitProperty_CurrentDevice, kAudioUnitScope_Global, 0, &m_MacDeviceID, sizeof(AudioDeviceID)));

    // Set device native buffer length before setting AUHAL stream
    size = sizeof(m_originalDeviceBufferTimeFrames);
    verify_macosapi(AudioObjectSetPropertyData(m_MacDeviceID, &deviceBufSizeProperty, 0, NULL, size, &m_originalDeviceBufferTimeFrames));

    // Get device format
    size = sizeof(AudioStreamBasicDescription);
    verify_macosapi(AudioUnitGetProperty(m_AUHAL, kAudioUnitProperty_StreamFormat, kAudioUnitScope_Input, 1, &streamFormat, &size));

    // Setup channel map
    assert(m_params.numOfChannels <= streamFormat.mChannelsPerFrame);
    channelArr = new SInt32[streamFormat.mChannelsPerFrame];
    for (int i = 0; i < streamFormat.mChannelsPerFrame; i++)
        channelArr[i] = -1;
    for (int i = 0; i < m_params.numOfChannels; i++)
        channelArr[i] = i;

    verify_macosapi(AudioUnitSetProperty(m_AUHAL, kAudioOutputUnitProperty_ChannelMap, kAudioUnitScope_Input, 1, channelArr, sizeof(SInt32) * streamFormat.mChannelsPerFrame));
    delete [] channelArr;

    // Setup stream converters
    streamFormat.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;
    streamFormat.mFormatFlags = kAudioFormatFlagIsSignedInteger;
    streamFormat.mFramesPerPacket = m_SamplesPerPacket;
    streamFormat.mBitsPerChannel = m_params.sampleDepthBits;
    streamFormat.mSampleRate = m_deviceSampleRate;
    streamFormat.mChannelsPerFrame = 1;
    streamFormat.mBytesPerFrame = 2;
    streamFormat.mBytesPerPacket = streamFormat.mFramesPerPacket * streamFormat.mBytesPerFrame;

    verify_macosapi(AudioUnitSetProperty(m_AUHAL, kAudioUnitProperty_StreamFormat, kAudioUnitScope_Output, 1, &streamFormat, size));

    // Setup callbacks
    AURenderCallbackStruct input;
    input.inputProc = captureCallback;
    input.inputProcRefCon = this;
    verify_macosapi(AudioUnitSetProperty(m_AUHAL, kAudioOutputUnitProperty_SetInputCallback, kAudioUnitScope_Global, 0, &input, sizeof(input)));

    // Calculate the size of the IO buffer (in samples)
    if (m_params.bufferSizeMS != -1)
    {
        unsigned int desiredSignalsInBuffer = (m_params.bufferSizeMS / (double)1000) * m_deviceSampleRate;

        // making sure the value stay in the device's supported range
        desiredSignalsInBuffer = std::min<unsigned int>(desiredSignalsInBuffer, m_deviceBufferFramesRange.mMaximum);
        desiredSignalsInBuffer = std::max<unsigned int>(m_deviceBufferFramesRange.mMinimum, desiredSignalsInBuffer);

        m_deviceBufferFrames = desiredSignalsInBuffer;
    }

    // Set device buffer length
    size = sizeof(m_deviceBufferFrames);
    verify_macosapi(AudioObjectSetPropertyData(m_MacDeviceID, &deviceBufSizeProperty, 0, NULL, size, &m_deviceBufferFrames));

    m_deviceBufferSizeBytes = m_deviceBufferFrames * streamFormat.mBytesPerFrame;
    m_deviceBufferTimeMS = 1000 * m_deviceBufferFrames/m_deviceSampleRate;

    // Calculate number of buffers from channels
    size = offsetof(AudioBufferList, mBuffers[0]) + (sizeof(AudioBuffer) * m_params.numOfChannels);

    // Allocate input buffer
    m_InputBuffer = (AudioBufferList *)malloc(size);
    m_InputBuffer->mNumberBuffers = m_params.numOfChannels;

    // Pre-malloc buffers for AudioBufferLists
    for(UInt32 i = 0; i< m_InputBuffer->mNumberBuffers ; i++)
    {
        m_InputBuffer->mBuffers[i].mNumberChannels = 1;
        m_InputBuffer->mBuffers[i].mDataByteSize = m_deviceBufferSizeBytes;
        m_InputBuffer->mBuffers[i].mData = malloc(m_deviceBufferSizeBytes);
    }

    // Update class properties
    m_params.sampleRateHz = streamFormat.mSampleRate;
    m_params.bufferSizeSamples = m_deviceBufferFrames;
    m_params.bufferSizeBytes = m_params.bufferSizeSamples * streamFormat.mBytesPerFrame;

}


eADMReturnCode MacOS_AudioDevice::start()
{
    eADMReturnCode ret = OK;
    LOGAPI(ret);

    if (!m_isStarted && m_isOpen)
    {
        OSStatus err = AudioOutputUnitStart(m_AUHAL);
        if (err == noErr)
            m_isStarted = true;
        else
            ret = ERROR;
    }
    return ret;
}

知道是什么原因造成的以及如何解决?

提前致谢!

【问题讨论】:

  • 请显示您正在使用的进程。
  • 我用代码更新了我的问题。请看上面。谢谢!
  • 看起来 hotpaw2 对我来说是正确的。
  • 如果我有一些复杂的东西,我会确保最简单的情况有效,然后我会将它合并到更复杂的东西中...... - AudioUnitRender( ) 中的 inBusNumber 是否正确设置? - 代码似乎将 HAL 输入渲染到 _this->m_InputBuffer。 - 什么正在改变(意外)“缓冲区大小”?是您专有的回调吗? inNumberFrames 可能会在一段时间内改变一个样本左右,除非设备采样率正在热调整。 - 你的意思是streamFormat吗? - m_deviceSampleRate 设置在哪里?在 AudioUnitGetProperty() 中?我首先看到代码,然后设置“流格式”

标签: macos audio core-audio


【解决方案1】:

不注意或未完全处理发送到每个音频回调的帧数可能会导致周期性故障或丢失。有效缓冲区并不总是包含预期的或相同数量的样本(inNumberFrames 可能不等于 bufferSizeSamples 或完全有效的音频缓冲区中的先前 inNumberFrames)。

这些类型的故障可能是由于在某些仅支持 48k 硬件音频的 iOS 设备型号上尝试以 44.1k 录制造成的。

某些类型的故障也可能由 m_callbackFunc 函数中的任何非硬实时代码(例如任何同步文件读/写、操作系统调用、Objective C 消息调度、GC 或内存分配/释放)引起)。

【讨论】:

  • 目标是 OSX 而不是 iOS。我检查当前设备采样率并使用实际值配置流。捕获的文件包含正确采样率的语音,而不是音高。因此这不是不正确的 SR 问题
  • 请查看我更新的问题,我添加了 sn-p 代码,如您所见,我按预期验证了“inNumberFrames”。也许我需要执行更多检查?
  • 您的捕获回调代码似乎不会处理验证失败的具有不同帧长度的缓冲区。这可能会导致辍学。
  • 当验证失败时,我只是丢弃数据包而不是发送它。顺便说一句,它发生在设备之间的路由上。这种忽略如何导致良好数据包中的数据损坏?
  • 您不应该使用 Core Audio 丢弃数据包。拉模型可能会在欠载或丢弃的数据包上拉零或垃圾。有效数据包的帧数可能会发生变化。
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