iOS-音频-AVAudioSession

1. AVAudioSession 概述

最近一年一直在做IPC Camera的iOS客户端开发。和音频打交道，必须要弄清楚 AVAudioSession。 先看下苹果的官方图：

可以看到AVAudioSession就是用来管理多个APP对音频硬件设备（麦克风，扬声器）的资源使用。

举例一下AVAudioSession可以做这些事情

• 设置自己的APP是否和其他APP音频同时存在，还是中断其他APP声音
• 在手机调到静音模式下，自己的APP音频是否可以播放出声音
• 电话或者其他APP中断自己APP的音频的事件处理
• 指定音频输入和输出的设备（比如是听筒输出声音，还是扬声器输出声音）
• 是否支持录音，录音同时是否支持音频播放

2. AVAudioSession Category

AVAudioSession的接口比较简单。APP启动的时候会自动帮激活AVAudioSession，当然我们可以手动激活代码如下。

    //导入头文件
    #import <AVFoundation/AVFoundation.h>

    //AVAudioSession是一个单例类
    AVAudioSession *session = [AVAudioSession sharedInstance];
    //AVAudioSessionCategorySoloAmbient是系统默认的category
    [session setCategory:AVAudioSessionCategorySoloAmbient error:nil];
    //激活AVAudioSession
    [session setActive:YES error:nil];
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可以看到设置session这里有两个参数，category和options Category iOS下目前有七种，每种Category都对应是否支持下面四种能力

• Interrupts non-mixable apps audio：是否打断不支持混音播放的APP
• Silenced by the Silent switch：是否会响应手机静音键开关
• Supports audio input：是否支持音频录制
• Supports audio output：是否支持音频播放

下面用图表来直观的看下每种category具体的能力集

• AVAudioSessionCategoryAmbient，只支持音频播放。这个 Category，音频会被静音键和锁屏键静音。并且不会打断其他应用的音频播放。

• AVAudioSessionCategorySoloAmbient，这个是系统默认使用的 Category，只支持音频播放。音频会被静音键和锁屏键静音。和AVAudioSessionCategoryAmbient不同的是，这个会打断其他应用的音频播放

• AVAudioSessionCategoryPlayback，只支持音频播放。你的音频不会被静音键和锁屏键静音。适用于音频是主要功能的APP，像网易云这些音乐app，锁屏后依然可以播放。

• AVAudioSessionCategoryRecord，只支持音频录制。不支持播放。
• AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord，支持音频播放和录制。音频的输入和输出不需要同步进行，也可以同步进行。需要音频通话类应用，可以使用这个 Category。
• AVAudioSessionCategoryAudioProcessing，只支持本地音频编解码处理。不支持播放和录制。
• AVAudioSessionCategoryMultiRoute，支持音频播放和录制。允许多条音频流的同步输入和输出。（比如USB连接外部扬声器输出音频，蓝牙耳机同时播放另一路音频这种特殊需求）

我们也可以通过AVAudioSession的属性来读取当前设备支持的Category

@property(readonly) NSArray<NSString *> *availableCategories;
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这样可以保证设备兼容性。

设置Category的代码示例如下

NSError *setCategoryError = nil;
BOOL isSuccess = [[AVAudioSession sharedInstance] setCategory:AVAudioSessionCategoryAmbient error:&setCategoryError];
if (!success) { 
    //这里可以读取setCategoryError.localizedDescription查看错误原因
}
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3. AVAudioSession Mode&&Options

刚刚介绍的Category定义了七种主场景，实际开发需求中有时候需要对Category进行微调整，我们发现这个接口还有两个参数Mode和Options。

/* set session category and mode with options */
- (BOOL)setCategory:(NSString *)category mode:(NSString *)mode options:(AVAudioSessionCategoryOptions)options error:(NSError **)outError API_AVAILABLE(ios(10.0), watchos(3.0), tvos(10.0));
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AVAudioSession Mode

我们通过读取下面这条属性获取当前设备支持的Mode

@property(readonly) NSArray<NSString *> *availableModes;
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iOS下有七种mode来定制我们的Category行为

下面逐一介绍下每个Mode

• AVAudioSessionModeDefault，默认模式,与所有的 Category 兼容

• AVAudioSessionModeVoiceChat，适用于VoIP 类型的应用。只能是 AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord Category下。在这个模式系统会自动配置AVAudioSessionCategoryOptionAllowBluetooth 这个选项。系统会自动选择最佳的内置麦克风组合支持语音聊天。

• AVAudioSessionModeVideoChat，用于视频聊天类型应用，只能是 AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord Category下。适在这个模式系统会自动配置 AVAudioSessionCategoryOptionAllowBluetooth 和 AVAudioSessionCategoryOptionDefaultToSpeaker 选项。系统会自动选择最佳的内置麦克风组合支持视频聊天。

• AVAudioSessionModeGameChat，适用于游戏类应用。使用 GKVoiceChat 对象的应用会自动设置这个模式和 AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord Category。实际参数和AVAudioSessionModeVideoChat一致

• AVAudioSessionModeVideoRecording，适用于使用摄像头采集视频的应用。只能是 AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord 和 AVAudioSessionCategoryRecord 这两个 Category下。这个模式搭配 AVCaptureSession API 结合来用可以更好地控制音视频的输入输出路径。(例如，设置 automaticallyConfiguresApplicationAudioSession 属性，系统会自动选择最佳输出路径。

• AVAudioSessionModeMeasurement，最小化系统。只用于 AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord、AVAudioSessionCategoryRecord、AVAudioSessionCategoryPlayback 这几种 Category。

• AVAudioSessionModeMoviePlayback，适用于播放视频的应用。只用于 AVAudioSessionCategoryPlayback 这个Category。

AVAudioSession Options

我们还可以使用options去微调Category行为，如下表

调优我们的Category

通过Category和合适的Mode和Options的搭配我们可以调优出我们的效果，下面举两个应用场景:

用过高德地图的都知道，在后台播放QQ音乐的时候，如果导航语音出来，QQ音乐不会停止，而是被智能压低和混音，等导航语音播报完后，QQ音乐正常播放，这里我们需要后台播放音乐，所以Category使用AVAudioSessionCategoryPlayback，需要混音和智能压低其他APP音量，所以Options选用 AVAudioSessionCategoryOptionMixWithOthers和AVAudioSessionCategoryOptionDuckOthers

代码示例如下

 BOOL isSuccess = [[AVAudioSession sharedInstance] setCategory:AVAudioSessionCategoryPlayback withOptions:AVAudioSessionCategoryOptionMixWithOthers | AVAudioSessionCategoryOptionDuckOthers error:&setCategoryError];
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又或者我希望AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord这个Category默认的音频由扬声器播放，那么可以调用这个接口去调整Category

- (BOOL)setCategory:(NSString *)category withOptions:(AVAudioSessionCategoryOptions)options error:(NSError **)outError
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通过选择合适和Category，mode和options，就可以调优音频的输入输出，来满足日常开发需求（需要注意的是Category，mode，option是搭配使用的，而不是简单组合，也就是说某种Category支持某些mode和option，从上面的表中也可以看出这一点）

4. 音频中断处理

其他APP或者电话会中断我们的APP音频，所以相应的我们要做出处理。 我们可以通过监听AVAudioSessionInterruptionNotification这个key获取音频中断事件

回调回来Userinfo有键值

• AVAudioSessionInterruptionTypeKey： 取值AVAudioSessionInterruptionTypeBegan表示中断开始 取值AVAudioSessionInterruptionTypeEnded表示中断结束

中断开始：我们需要做的是保存好播放状态，上下文，更新用户界面等 中断结束：我们要做的是恢复好状态和上下文，更新用户界面，根据需求准备好之后选择是否激活我们session。

选择不同的音频播放技术，处理中断方式也有差别，具体如下:

• System Sound Services：使用 System Sound Services 播发音频，系统会自动处理，不受APP控制，当中断发生时，音频播放会静音，当中断结束后，音频播放会恢复。

• AV Foundation framework：AVAudioPlayer 类和 AVAudioRecorder 类提供了中断开始和结束的 Delegate 回调方法来处理中断。中断发生，系统会自动停止播放，需要做的是记录播放时间等状态，更新用户界面，等中断结束后，再次调用播放方法，系统会自动激活session。

• Audio Queue Services, I/O audio unit：使用aduio unit这些技术需要处理中断，需要做的是记录播放或者录制的位置，中断结束后自己恢复audio session。

• OpenAL：使用 OpenAL 播放时，同样需要自己监听中断。管理 OpenAL上下文，用户中断结束后恢复audio session。

需要注意的是：1. 有中断开始事件，不一定对应有中断结束事件，所以需要在用户进入前台，点击UI操作的时候，需要保存好播放状态和对Audio Session管理，以便不影响APP的音频功能。2.音频资源竞争上，一定是电话优先。3. AVAudioSession同样可以监听外设音频状态，比如耳机拔入拔出。这里不做累述

5. AVAudioSession总结

AVAudioSession的作用就是管理音频这一唯一硬件资源的分配，通过调优合适的AVAudioSession来适配我们的APP对于音频的功能需求。切换音频场景时候，需要相应的切换AVAudioSession。

参考文献：