SwiftUI | サイン波の音声を生成し再生する方法

音声・動画

2023.03.122022.05.06

SwiftUIでサイン波の音声を生成し再生する方法を説明する。

全体像

bufferは受け取った周波数（freq）のサイン波を生成する。
playerはbufferから受け取ったサイン波outputNodeを経由して再生する。

コード

AVAudioEngineとAVAudioPlayerNodeを生成する。
AVAudioPCMBufferを生成する。
AVAudioEngineにAVAudioPlayerNodeを接続する。
outputNodeを接続する。
再生する。

import Foundation
import AVFoundation

class SoundUnit {
    
    let volume: Double = 1.0
    let sampleRate = 44100.0
    let bufferTimeLength: UInt32 = 5  // sec
    
    private let audioEngine = AVAudioEngine()                             // 1
    private let player = AVAudioPlayerNode()                              // 1
    let session = AVAudioSession.sharedInstance()
    
    init() {
        
    }
    
    deinit {
        stopSound()
    }
    
    private func makeBuffer(freq: Double) -> AVAudioPCMBuffer {
        let audioFormat = AVAudioFormat(
            standardFormatWithSampleRate: sampleRate,
            channels: 1
        )
        guard let buf = AVAudioPCMBuffer(                                 // 2
            pcmFormat: audioFormat!,
            frameCapacity: AVAudioFrameCount(sampleRate) * bufferTimeLength
        ) else {
            fatalError("Error initializing AVAudioPCMBuffer")
        }
        let data = buf.floatChannelData?[0]
        var theta = 0.0
        let deltaTheta = 2.0 * .pi * Double(freq) / self.sampleRate
        let numberFrames = buf.frameCapacity
        buf.frameLength = numberFrames
        
        for frame in 0..<Int(numberFrames) {
            data?[frame] = Float32(sin(theta) * volume)
            
            theta += deltaTheta
            if theta > 2.0 * .pi {
                theta -= 2.0 * .pi
            }
        }
        
        return buf
    }
    
    func startSound(freq: Double) {
        try! session.setCategory(AVAudioSession.Category.playback)
        try! session.setActive(true)
        
        let buffer = makeBuffer(freq: freq)
        audioEngine.attach(player)                                        // 3
        let audioFormat = AVAudioFormat(
            standardFormatWithSampleRate: sampleRate,
            channels: 1
        )
        audioEngine.connect(player, to: audioEngine.outputNode, format: audioFormat)
                                                                          // 4
       
        audioEngine.prepare()
        try! audioEngine.start()
        
        if !player.isPlaying {
            player.play()                                                 // 5
            player.scheduleBuffer(
                buffer,
                at: nil,
                options: .loops,
                completionHandler: nil
            )
        }
        
    }
    
    func stopSound() {
        if player.isPlaying {
            player.stop()
        }
        if audioEngine.isRunning {
            audioEngine.stop()
            try! session.setActive(false)
        }
    }
    
}