苹果ios音频的回声消除处理

来源：互联网发布：西安金象网络编辑：程序博客网时间：2024/04/30 19:45

工业上的声音处理中，回声消除是一个重要的话题，重要性不亚于噪声消除、人声放大、自动增益等，尤其是在VoIP功能上，回声消除是每一个做VoIP功能团队的必修课。QQ、Skype等等，回声消除的效果是一个重要的考查指标。

具体的回声消除算法比较复杂，我现在还没有研究的很明白。简单来说，就是在即将播放出来的声音中，将回声的那部分减去。其中一个关键，是如何估计回声大小，这需要用到自适应算法。研究不透，多说无益。有兴趣的同学可以一起学习。

Apple在Core Audio中提供了回声消除的接口，我写了一个测试APP，测试了其效果。链接：https://github.com/lixing123/iOSEchoCancellation
下面讲一下如何实现。

将声音输出route到speaker，这样声音比较大，回声明显：

AVAudioSession* session = [AVAudioSession sharedInstance];[session overrideOutputAudioPort:AVAudioSessionPortOverrideSpeaker error:nil];[session setActive:YES error:nil];

初始化一个AUGraph，创建一个AUNode，并将之添加到graph上。一般来说，沟通麦克风/扬声器的AUNode，其类型应该是RemoteIO，但是RemoteIO不带回声消除功能，VoiceProcessingIO类型的才带。

AudioComponentDescription inputcd = {0};inputcd.componentType = kAudioUnitType_Output;//inputcd.componentSubType = kAudioUnitSubType_RemoteIO;//we can access the system's echo cancellation by using kAudioUnitSubType_VoiceProcessingIO subtypeinputcd.componentSubType = kAudioUnitSubType_VoiceProcessingIO;inputcd.componentManufacturer = kAudioUnitManufacturer_Apple;

配置AudioUnit的属性，打开与麦克风/扬声器的连接（这个比较难以理解，可以参考Apple文档：https://developer.apple.com/library/ios/documentation/MusicAudio/Conceptual/AudioUnitHostingGuide_iOS/UsingSpecificAudioUnits/UsingSpecificAudioUnits.html），并配置client data format(仅支持Linear PCM格式)；配置回调函数。

//Open input of the bus 1(input mic)UInt32 enableFlag = 1;CheckError(AudioUnitSetProperty(myStruct->remoteIOUnit,                            kAudioOutputUnitProperty_EnableIO,                            kAudioUnitScope_Input,                            1,                            &enableFlag,                            sizeof(enableFlag)),       "Open input of bus 1 failed");//Open output of bus 0(output speaker)CheckError(AudioUnitSetProperty(myStruct->remoteIOUnit,                            kAudioOutputUnitProperty_EnableIO,                            kAudioUnitScope_Output,                            0,                            &enableFlag,                            sizeof(enableFlag)),       "Open output of bus 0 failed");//Set up stream format for input and outputstreamFormat.mFormatID = kAudioFormatLinearPCM;streamFormat.mFormatFlags = kAudioFormatFlagIsSignedInteger | kAudioFormatFlagIsPacked;streamFormat.mSampleRate = 44100;streamFormat.mFramesPerPacket = 1;streamFormat.mBytesPerFrame = 2;streamFormat.mBytesPerPacket = 2;streamFormat.mBitsPerChannel = 16;streamFormat.mChannelsPerFrame = 1;CheckError(AudioUnitSetProperty(myStruct->remoteIOUnit,                            kAudioUnitProperty_StreamFormat,                            kAudioUnitScope_Input,                            0,                            &streamFormat,                            sizeof(streamFormat)),       "kAudioUnitProperty_StreamFormat of bus 0 failed");CheckError(AudioUnitSetProperty(myStruct->remoteIOUnit,                            kAudioUnitProperty_StreamFormat,                            kAudioUnitScope_Output,                            1,                            &streamFormat,                            sizeof(streamFormat)),       "kAudioUnitProperty_StreamFormat of bus 1 failed");//Set up input callbackAURenderCallbackStruct input;input.inputProc = InputCallback;input.inputProcRefCon = myStruct;CheckError(AudioUnitSetProperty(myStruct->remoteIOUnit,                            kAudioUnitProperty_SetRenderCallback,                            kAudioUnitScope_Global,                            0,//input mic                            &input,                            sizeof(input)),       "kAudioUnitProperty_SetRenderCallback failed");

在回调函数inputCallback中，用AudioUnitRender() 函数获取麦克风的声音，存在一个bufferList中。这个bufferList是一个ring结构，存储最新的声音，然后播放旧声音。这样，声音的输入和输出之间，就有了0.5s（可调节）左右的延迟，形成了明显的回声。

给回声消除添加一个开关。VoiceProcessingIO有一个属性可用来打开/关闭回声消除功能：kAUVoiceIOProperty_BypassVoiceProcessing

UInt32 echoCancellation;UInt32 size = sizeof(echoCancellation);CheckError(AudioUnitGetProperty(myStruct.remoteIOUnit,                            kAUVoiceIOProperty_BypassVoiceProcessing,                            kAudioUnitScope_Global,                            0,                            &echoCancellation,                            &size),       "kAUVoiceIOProperty_BypassVoiceProcessing failed");

现在可以开始graph了：
```
CheckError(AUGraphInitialize(graph),       "AUGraphInitialize failed");CheckError(AUGraphStart(graph),       "AUGraphStart failed");
```
在示例中，有一个简单的开关按钮，可以明显感觉到打开/关闭回声消除的区别。
在实测中，打开回声消除功能时，仍然能听到一点点的回声，不过很小，一般情况下足够使用了。

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