AVFoundation框架概述

AVFoundation是苹果提供的用于处理音视频的强大框架，它封装了底层Core Audio和Core Media的复杂操作，为开发者提供了简洁易用的API。在iOS和macOS开发中，AVFoundation能够高效处理音频录制、播放、编辑以及文本转语音等核心功能。其优势在于：

• 统一的跨设备API设计
• 高效的内存管理机制
• 丰富的音频处理功能
• 与系统服务的深度集成

文本转语音实现

1. AVSpeechSynthesizer基础使用

AVSpeechSynthesizer是AVFoundation提供的文本转语音核心类，其使用流程可分为三步：

import AVFoundation
let synthesizer = AVSpeechSynthesizer()
let utterance = AVSpeechUtterance(string: "Hello, AVFoundation!")
utterance.rate = 0.5 // 语速(0.0~1.0)
utterance.pitchMultiplier = 1.0 // 音调
utterance.voice = AVSpeechSynthesisVoice(language: "en-US") // 语音类型
synthesizer.speak(utterance)

关键参数说明：

• rate：控制语速，默认1.0，范围0.5~2.0
• pitchMultiplier：音调调节，1.0为默认值
• voice：支持多种语言和性别选择

2. 高级语音控制

通过实现AVSpeechSynthesizerDelegate协议，可以实现更精细的控制：

extension ViewController: AVSpeechSynthesizerDelegate {
    func speechSynthesizer(_ synthesizer: AVSpeechSynthesizer, 
                          didStart utterance: AVSpeechUtterance) {
        print("开始朗读")
    }
    func speechSynthesizer(_ synthesizer: AVSpeechSynthesizer, 
                          didFinish utterance: AVSpeechUtterance) {
        print("朗读完成")
    }
    func speechSynthesizer(_ synthesizer: AVSpeechSynthesizer, 
                          didPause utterance: AVSpeechUtterance) {
        print("朗读暂停")
    }
}

实际应用场景：

• 实时语音进度显示
• 朗读中断处理
• 多语言混合朗读

音频录制实现

1. AVAudioRecorder基础配置

音频录制需要配置音频会话和录制参数：

let audioSession = AVAudioSession.sharedInstance()
try audioSession.setCategory(.record, mode: .default, options: [])
try audioSession.setActive(true)
let recordSettings = [
    AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatMPEG4AAC),
    AVSampleRateKey: 44100,
    AVNumberOfChannelsKey: 1,
    AVEncoderAudioQualityKey: AVAudioQuality.high.rawValue
]
let audioFilename = getDocumentsDirectory().appendingPathComponent("recording.m4a")
var recorder: AVAudioRecorder?
do {
    recorder = try AVAudioRecorder(url: audioFilename, settings: recordSettings)
    recorder?.delegate = self
    recorder?.prepareToRecord()
} catch {
    print("录制初始化失败: \(error.localizedDescription)")
}

关键配置项：

• 音频格式：支持AAC、MP3、WAV等
• 采样率：常见44.1kHz或48kHz
• 声道数：单声道或立体声
• 音频质量：从.min到.max共5个等级

2. 录制状态管理

实现AVAudioRecorderDelegate处理录制事件：

extension ViewController: AVAudioRecorderDelegate {
    func audioRecorderDidFinishRecording(_ recorder: AVAudioRecorder, 
                                      successfully flag: Bool) {
        if flag {
            print("录制成功保存至: \(recorder.url.path)")
        } else {
            print("录制失败")
        }
    }
    func audioRecorderEncodeErrorDidOccur(_ recorder: AVAudioRecorder, 
                                         error: Error) {
        print("编码错误: \(error.localizedDescription)")
    }
}

最佳实践建议：

• 录制前检查权限：使用AVCaptureDevice.authorizationStatus()
• 磁盘空间监控：在开始录制前检查剩余空间
• 错误处理：实现完整的错误恢复机制

音频播放实现

1. AVAudioPlayer基础播放

最简单的音频播放实现：

guard let url = Bundle.main.url(forResource: "sound", withExtension: "mp3") else {
    return
}
do {
    let player = try AVAudioPlayer(contentsOf: url)
    player.prepareToPlay()
    player.volume = 0.8 // 音量(0.0~1.0)
    player.play()
} catch {
    print("播放初始化失败: \(error.localizedDescription)")
}

关键属性说明：

• numberOfLoops：循环次数（-1表示无限循环）
• currentTime：当前播放位置（秒）
• enableRate：是否支持变速播放

2. 高级播放控制

实现更复杂的播放控制：

class AudioPlayerManager {
    private var player: AVAudioPlayer?
    private var timer: Timer?
    func play(url: URL) {
        do {
            player = try AVAudioPlayer(contentsOf: url)
            player?.delegate = self
            player?.play()
            startProgressUpdate()
        } catch {
            print("播放错误: \(error)")
        }
    }
    private func startProgressUpdate() {
        timer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 0.1, repeats: true) { [weak self] _ in
            guard let self = self, let player = self.player else { return }
            let progress = Float(player.currentTime / player.duration)
            // 更新UI进度条
        }
    }
    func stop() {
        player?.stop()
        timer?.invalidate()
    }
}

实际应用技巧：

• 背景播放：配置音频会话的category为.playback
• 远程控制：实现MPRemoteCommandCenter处理
• 状态恢复：使用UIApplication的state restoration机制

完整应用场景示例

1. 语音笔记应用实现

class VoiceNoteApp {
    private var synthesizer = AVSpeechSynthesizer()
    private var recorder: AVAudioRecorder?
    private var player: AVAudioPlayer?
    // 文本转语音并录制
    func recordSpeech(text: String) {
        let utterance = AVSpeechUtterance(string: text)
        utterance.voice = AVSpeechSynthesisVoice(language: "zh-CN")
        // 创建临时音频文件
        let tempURL = getTempRecordingURL()
        // 配置录制器
        let settings = [
            AVFormatIDKey: Int(kAudioFormatLinearPCM),
            AVSampleRateKey: 44100,
            AVNumberOfChannelsKey: 1
        ]
        do {
            recorder = try AVAudioRecorder(url: tempURL, settings: settings)
            recorder?.record()
            // 开始语音合成
            synthesizer.speak(utterance)
            // 合成完成后停止录制
            DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + utterance.duration + 1) {
                self.recorder?.stop()
                self.saveRecording(url: tempURL)
            }
        } catch {
            print("录制初始化失败")
        }
    }
    private func getTempRecordingURL() -> URL {
        let tempDir = NSTemporaryDirectory()
        let fileName = "temp_recording_\(Date().timeIntervalSince1970).wav"
        return URL(fileURLWithPath: tempDir).appendingPathComponent(fileName)
    }
}

性能优化建议

1. 内存管理：及时释放不再使用的AVAudioPlayer和AVAudioRecorder实例
2. 线程处理：将音频处理放在专用串行队列
3. 错误恢复：实现完整的错误处理和重试机制
4. 电量优化：在后台任务完成时及时释放资源
5. 格式选择：根据使用场景选择合适音频格式（语音用AAC，音乐用WAV）

常见问题解决方案

1. 权限问题：在Info.plist中添加NSMicrophoneUsageDescription和NSSpeechRecognitionUsageDescription
2. 中断处理：实现AVAudioSession的interruption监听
3. 设备兼容：检测支持的音频格式和采样率
4. 延迟优化：使用prepareToRecord和prepareToPlay预加载
5. 多实例冲突：确保单例模式管理音频会话

通过系统掌握AVFoundation的这些核心功能，开发者可以构建出功能丰富、性能优越的音频应用。从简单的语音提示到复杂的音频编辑，AVFoundation提供了完整而灵活的解决方案。在实际开发中，建议结合具体需求进行功能裁剪和性能调优，以达到最佳的用户体验。