Web Audio API之手把手教你用web api处理声音信号:可视化音乐demo

时间:2024-03-10 21:22:03

1.Web Audio API 介绍

       Web Audio API 提供了在Web上控制音频的一个非常有效通用的系统 ,这些通用系统通俗的讲就是我们可以利用Web Audio API提供的各种方法操作各种源中的声音,处理声音,使声音可视化等。

  要使用Web Audio API,我们还是先来简单的了解一下它的工作流程:

  1. 创建音频环境(eg. AudioContext..)
  2. 在音频环境里创建源 — 例如 , 振荡器, 流(eg. navigator.getUserMedia/createMediaElementSource..)
  3. 创建效果节点,例如混响、双二阶滤波器、平移、压缩(Web Audio API 提供一些简单的滤波器或者延时器等,可以制作一个简单的混音工具)
  4. 为音频选择一个目地,例如你的系统扬声器
  5. 连接源到效果器,以及效果器和目地(分析和可视化eg. AnalyserNode)

       其兼容性如下:

  桌面端

浏览器 Chrome Firefox (Gecko) Internet Explorer Opera Safari (WebKit)
支持版本 14 
23 未实现 15 6

  移动端

 

浏览器

Android

Chrome

Firefox Mobile (Gecko)

Firefox OS

IE Phone

Opera Mobile

Safari Mobile

支持版本 未实现 28 
25 1.2 未实现 未实现

 

2.示例代码

  "talking is cheap , show me the codes."

  我知道各位看官并不想听什么时域频域变换,什么傅立叶变换,什么web audio api原理,那我就废话不多说,直接放码过来了,先看看效果再来给大家解释。

  尽情复制粘贴,然后拿个现代一点的浏览器跑一下(用IE的请点右上角红叉,谢谢)。

      注意:audio标签的src属性内容请自己在本机找一个浏览器支持的声音源格式。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
	<meta charset="UTF-8" />
	<meta name="Author" contect="GabrielChen">
	<meta name="keywords" contect="Web Audio API">
    <title>Web Audio API 学习</title>
    <script>
        var canvas;
        var ctx;
        var audioContext;
        var analyser;
        var mic;

        function init() {
            canvasOne = document.getElementById(\'canvasOne\');
            ctx = canvasOne.getContext("2d");
            canvasTwo = document.getElementById(\'canvasTwo\');
            ctx2 = canvasTwo.getContext("2d");
        
            
        }
      
        navigator.getMedia = ( navigator.getUserMedia ||
                navigator.webkitGetUserMedia ||
                navigator.mozGetUserMedia ||
                navigator.msGetUserMedia);

        navigator.getMedia ( { audio: true }, function (stream) {
            audioContext = new (window.AudioContext || window.webkitAudioContext);
            
            mic = audioContext.createMediaStreamSource(stream);
           
            analyser= audioContext.createAnalyser();
           
            analyser.fftSize = 256;
            mic.connect(analyser);
            drawSpectrum();
        },function(){});

        

        function drawSpectrum() {
            var WIDTH = canvasOne.width;
            var HEIGHT= canvasOne.height;

            var array =  new Uint8Array(128);
            analyser.getByteFrequencyData(array);
            ctx.clearRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
            ctx2.clearRect(0, 0, 800, 800);
            for ( var i = 0; i < (array.length); i++ ){
                var value = array[i];
                ctx.fillRect(i*5,HEIGHT-value,3,HEIGHT);
            }

          
            for ( var i = 0; i < (array.length); i++ ){
                var value = array[i];
                ctx2.beginPath();
				ctx2.arc(300,300,value,0,360,false);
				ctx2.lineWidth=5;
				ctx2.strokeStyle="rgba("+value+","+value+",0,0.2)";
				ctx2.stroke();//画空心圆
				ctx2.closePath();
        
            }
            
            requestAnimationFrame(drawSpectrum);
        };




    </script>
    <style>
        #canvasOne {
            border: 1px solid #ddd;
        }
    </style>
</head>
<body onload="init();">
<h1>从audio源获取声音</h1>
<audio src="./Fatbros.ogg" controls="controls" id="audio">你的浏览器不支持audio标签</audio>
<h1>audio读取声音</h1>
<canvas id="canvasFormAudio" width="640"></canvas>
<h1>频域图模仿</h1>
<canvas id="canvasOne" width="640"></canvas>
<h1>圆形声波图</h1>
<canvas id="canvasTwo" width="800" height="800"></canvas>

<script type="text/javascript">


        var context1;
        var source;
        var analyserfa;
        var canvasFormAudio;
        var ctxfa;

        canvasFormAudio = document.getElementById(\'canvasFormAudio\');
        ctxfa = canvasFormAudio.getContext("2d");
        try {
       
    	 context1 = new (window.AudioContext || window.webkitAudioContext);
		} catch(e) {
    	 throw new Error(\'The Web Audio API is unavailable\');
		}

		analyserfa=context1.createAnalyser();

		window.addEventListener(\'load\', function(e) {
  	         var audio =document.getElementById("audio");
 		 var source = context1.createMediaElementSource(audio);
 		 source.connect(analyserfa);
  		 analyserfa.connect(context1.destination);
  	
  		 drawSpectrumfa();
  
}, false);
        function drawSpectrumfa() {
            var WIDTH = canvasFormAudio.width;
            var HEIGHT= canvasFormAudio.height;

            var array =  new Uint8Array(128);
           
            analyserfa.getByteFrequencyData(array);

            ctxfa.clearRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
           
            for ( var i = 0; i < (array.length); i++ ){
                var value = array[i];
           ctxfa.fillRect(i*5,HEIGHT-value,3,HEIGHT);
            }

         	
            requestAnimationFrame(drawSpectrumfa);
        }
</script>
</body>
</html>

  

  

 

3.代码分析

我们从body部分入手分析

<body onload="init();">
<h1>从audio源获取声音</h1>
<audio src="./Fatbros.ogg" controls="controls" id="audio">你的浏览器不支持audio标签</audio>
<h1>audio读取声音</h1>
<canvas id="canvasFormAudio" width="640"></canvas>
<h1>频域图模仿</h1>
<canvas id="canvasOne" width="640"></canvas>
<h1>圆形声波图</h1>
<canvas id="canvasTwo" width="800" height="800"></canvas>

用onload属性调用初始化函数init(),主要在页面生成之后初始化一些变量,避免读不到相关DOM。

       function init() {
            canvasOne = document.getElementById(\'canvasOne\');
            ctx = canvasOne.getContext("2d");
            canvasTwo = document.getElementById(\'canvasTwo\');
            ctx2 = canvasTwo.getContext("2d");
        
            
        }

第一块canvas:从audio源获取声音

首先一个audio标签,在本机选定一个src,设置controls属性代表浏览器显示播放器控制页面,设置id为audio。

再设置一个id为"canvasFormAudio"的画布canvas。

<audio src="./Fatbros.ogg" controls="controls" id="audio">你的浏览器不支持audio标签</audio>
<h1>audio读取声音</h1>
<canvas id="canvasFormAudio" width="640"></canvas>

获取声音源以及绘图

//直接从audio处理音频源,声明一些必要的变量
        var context1;
        var source;
        var analyserfa;
        var canvasFormAudio;
        var ctxfa;
//初始化画布
        canvasFormAudio = document.getElementById(\'canvasFormAudio\');
        ctxfa = canvasFormAudio.getContext("2d");
//建立一个音频环境,因为浏览器实现不同,做了一点兼容性处理 try { context1 = new (window.AudioContext || window.webkitAudioContext); } catch(e) { throw new Error(\'The Web Audio API is unavailable\'); } //建立一个分析器 analyserfa=context1.createAnalyser(); window.addEventListener(\'load\', function(e) { // 从audio标签获取声音源 source var audio =document.getElementById("audio"); var source = context1.createMediaElementSource(audio); source.connect(analyserfa); analyserfa.connect(context1.destination); //调用绘图函数 drawSpectrumfa(); }, false);
      //绘图函数 function drawSpectrumfa() { var WIDTH = canvasFormAudio.width; var HEIGHT= canvasFormAudio.height; var array = new Uint8Array(128); //复制当前的频率值到一个无符号数组中 analyserfa.getByteFrequencyData(array); //clearRect(矩形左上角x坐标,矩形左上角y坐标,清除矩形的宽,清除矩形的高) ctxfa.clearRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT); //循环生成长条矩形 for ( var i = 0; i < (array.length); i++ ){ var value = array[i]; //fillRect(矩形左上角x坐标,矩形左上角y坐标,矩形宽,矩形高)
         //这里我们的array一共有128组数据,所以我们当时canvas设置的宽度为5*128=640 ctxfa.fillRect(i*5,HEIGHT-value,3,HEIGHT); } //根据浏览器频率绘图或者操作一些非css效果 requestAnimationFrame(drawSpectrumfa); }

  

第二块:频域图模仿和圆形声波图

这两个图的音源都是利用浏览器调用电脑麦克风取得,所以一定要同意浏览器请求的麦克风权限。

绘图区域

<h1>频域图模仿</h1>
<canvas id="canvasOne" width="640"></canvas>
<h1>圆形声波图</h1>
<canvas id="canvasTwo" width="800" height="800"></canvas>

初始化init()函数、从麦克风获取音源和绘图函数

        var canvas;
        var ctx;
        var audioContext;
        var analyser;
        var mic;
//初始化两个画布的函数,声明为2d绘图
        function init() {
            canvasOne = document.getElementById(\'canvasOne\');
            ctx = canvasOne.getContext("2d");
            canvasTwo = document.getElementById(\'canvasTwo\');
            ctx2 = canvasTwo.getContext("2d");
        
            
        }
       //getMedia调用参数如下,返回一个多媒体流
    //constraints可选{ video: true, audio: true },代表获取多媒体的类型
//var stream = navigator.getUserMedia(constraints, successCallback, errorCallback); navigator.getMedia = ( navigator.getUserMedia || navigator.webkitGetUserMedia || navigator.mozGetUserMedia || navigator.msGetUserMedia); navigator.getMedia ( { audio: true }, function (stream) { audioContext = new (window.AudioContext || window.webkitAudioContext); //返回一个多媒体流 mic = audioContext.createMediaStreamSource(stream); //creates an AnalyserNode 创建一个分析节点 analyser= audioContext.createAnalyser(); //fftsize默认值2048,是快速傅立叶变换用于频域分析的值,必须为2的幂,而我们得到的数据通常为其的一半,下面会说道 analyser.fftSize = 256; mic.connect(analyser);
      //调用绘图函数 drawSpectrum(); },function(){});      //圆形声波绘图和矩形绘图 function drawSpectrum() { var WIDTH = canvasOne.width; var HEIGHT= canvasOne.height;        //长度为128无符号数组用于保存getByteFrequencyData返回的频域数据 var array = new Uint8Array(128); analyser.getByteFrequencyData(array);
       //以下是根据频率数据画图,主要为canvas知识,不做详细解答 ctx.clearRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT); ctx2.clearRect(0, 0, 800, 800); for ( var i = 0; i < (array.length); i++ ){ var value = array[i]; ctx.fillRect(i*5,HEIGHT-value,3,HEIGHT); } //ctx2.clearRect(700, 700, WIDTH, HEIGHT); for ( var i = 0; i < (array.length); i++ ){ var value = array[i]; ctx2.beginPath(); ctx2.arc(300,300,value,0,360,false); ctx2.lineWidth=5; ctx2.strokeStyle="rgba("+value+","+value+",0,0.2)"; ctx2.stroke();//画空心圆 ctx2.closePath(); } // requestAnimationFrame(drawSpectrum); };

 

4.最终效果

 

6.最新进展

  文中的getMedia方法(getUserMedia)在chrome 47后已经不可以从非安全源访问(Insecure Origins),即http协议,.firefox还可以但不知道为什么有bug,几秒钟后就share设备失败。

  现在chrome开发者可以使用以下方法继续在非安全源使用这个函数:

  You can run chrome with the --unsafely-treat-insecure-origin-as-secure="example.com" flag (replacing "example.com"with the origin you actually want to test), which will treat that origin as secure for this session. Note that you also need to include the --user-data-dir=/test/only/profile/dir to create a fresh testing profile for the flag to work

 

 

7.参考

1.MDN

2.api接口查询

3.chrome