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

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：

创建音频环境(eg. AudioContext..)
在音频环境里创建源 — 例如 , 振荡器, 流（eg. navigator.getUserMedia/createMediaElementSource..）
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)
为音频选择一个目地，例如你的系统扬声器
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	6

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