仓库源文站点原文


title: 声音的滤波 categories:


<p>本系列文章主要是介绍 Web Audio API 的相关知识,以及 web语音通信 中会遇到的一些问题,阐述可能存在错误,还请多多斧正!</p> <p>通过设备获取音频流会不可避免的渗入一些杂音,这些杂音可能来自你周边的环境,也有可能来自录音设备本身,一些低频的声音还好,人耳难以分辨出来,但是那些高频的白噪声对音质的影响是特别大的,如我们听收音机没有调到正确的频率上,会听到吱吱兹兹的刺耳的杂音。这些杂音不仅增大了音频流信号本身的体积,而且我们的耳朵也不喜欢,所以在传输之前必须对音频做相应的滤波处理。</p> <p>本文地址:<a href="http://www.cnblogs.com/hustskyking/p/webAudio-filter.html">http://www.cnblogs.com/hustskyking/p/webAudio-filter.html</a>,转载请注明源地址。</p> <p><strong>P.S:请在较新版的 chrome 火狐 Firefox 中测试。</strong></p> <h3>一、滤波节点</h3> <h4>1. 接口介绍</h4> <p>频率,是单位时间内完成振动的次数,是描述振动物体往复运动频繁程度的量。一段音频流中包含了各种频率,温和的音乐频率在一个范围之内,超过这个范围的声音一般就是噪声,人和人之间的语音交流,声音也是在一定的频段之中。</p> <p>在 AudioContext 中用于滤波的节点叫做 BiquadFilterNode,Biquad 是双二阶的意思,这里涉及到了很多通信中专业词汇,我们暂时可以不用在意。BiquadFilterType 包含了各种滤波类型:</p>
enum BiquadFilterType {
    "lowpass",
    "highpass",
    "bandpass",
    "lowshelf",
    "highshelf",
    "peaking",
    "notch",
    "allpass"
};
<p>用的比较多的就是 lowpass(低通滤波),highpass(高通滤波),bandpass(带通滤波)。低通滤波就是过滤某个临界点的高频信号,只让低频信号通过,高通滤波反之。带通滤波就是允许某个频段的信号通过。这个节点的参数比较多:</p>
attribute BiquadFilterType type;
readonly attribute AudioParam frequency; // in Hertz
readonly attribute AudioParam detune; // in Cents
readonly attribute AudioParam Q; // Quality factor
readonly attribute AudioParam gain; // in Decibels

void getFrequencyResponse(Float32Array frequencyHz,
                          Float32Array magResponse,
                          Float32Array phaseResponse);

};
<p>其中几个参数的取值范围是:</p> <blockquote> <p><strong>Q</strong> 默认是 1, 取值从 0.0001 到 1000.</p> <p><strong>gain</strong> 默认是 0, 取值从 -40 到 40.</p> </blockquote> <h4>2. 初始化接口</h4> <p>我们可以在初始化的时候将 BiquadFilterType 送进去:</p>
// 初始化为低通滤波
var filter = context.createBiquadFilter("lowpass");
<p>当然,我们也可以通过设置他的 AudioParam 来控制参数:</p>
var filter = context.createBiquadFilter();
// 设置为低通滤波
filter.type = filter.LOWPASS;
// 只允许频率小于 800Hz 的音频信号通过
filter.frequency.value = 800;
<p>两只方式都是一样的,都好控制。</p> <h4>3. DEMO 测试</h4> <p>简单点的话,中间只用一个 filter 节点就可以了,使用低通滤波,将频率设置为 800Hz,可以听到声音很闷,声音不是变小了,而是变闷了~节点之间的连接方式是:</p> <blockquote> <p>Source -> Filter -> Destination</p> </blockquote> <p>代码:</p>
var AudioContext = AudioContext || webkitAudioContext;
var context = new AudioContext;
//创建节点
var audio = new Audio("http://qianduannotes.duapp.com/file/SuperMario.mp3");
audio.loop = true;
var media = context.createMediaElementSource(audio);
var filter = context.createBiquadFilter();
filter.type=filter.LOWPASS;
filter.frequency.value=800;
//连接:media → filter → destination
media.connect(filter);
filter.connect(context.destination);audio.play();
<p>为了方面查看改变频率之后波形的变化,我做了一些处理:</p> <blockquote> <p>Source -> Filter -> Analyser -> Destination</p> <p>                                             |</p> <p>                                            +-----> 波形绘制到 Canvas</p> </blockquote> ``` <canvas id="canvas" width="400" height="300"></canvas><br> <input type="range" min="0" max="100" id="volume"> <input type="button" onclick="audio.play()" value="播放"> <input type="button" onclick="audio.pause()" value="暂停"> <script type="text/javascript"> var AudioContext=AudioContext||webkitAudioContext; var context=new AudioContext; //创建节点 var audio = new Audio("http://qianduannotes.duapp.com/file/SuperMario.mp3"); audio.loop = true; var media=context.createMediaElementSource(audio); var filter=context.createBiquadFilter(); var analyser=context.createAnalyser(); //只允许小于800的频率通过 filter.type=filter.LOWPASS; filter.frequency.value=800; //Canvas初始化 var width=canvas.width,height=canvas.height; var g=canvas.getContext("2d"); g.translate(0.5,height/2+0.5); //连接:media → filter → analyser → destination media.connect(filter); filter.connect(analyser); analyser.connect(context.destination); //以fftSize为长度创建一个字节数组作为数据缓冲区 var output=new Uint8Array(analyser.fftSize); //播放帧 (function callee(e){ analyser.getByteTimeDomainData(output); //将缓冲区的数据绘制到Canvas上 g.clearRect(-0.5,-height/2-0.5,width,height); g.beginPath(); for(var i=0;i<width;i++) g.lineTo(i,height*(output[output.length*i/width|0]/256-0.5)); g.stroke(); //请求下一帧 requestAnimationFrame(callee); })(); //播放 audio.play(); load = volume.onchange = function(){ filter.frequency.value = volume.value * volume.value; } </script> DEMO Code ``` <p>这里频率的变化是:</p>
filter.frequency.value = volume.value * volume.value;

<p>线性变化可能不太明显,所以改成了平方变化。</p>

<h3>二、小结</h3>

<p>滤波在通信中一个重要的意义是减少数据传输量,节约频带,提高传送效率,在硬件设备还未跟上语音通信的 web环境中,这个操作是十分有意义的!</p>

<p>本节重点是介绍 BiquadFilterNode 在 AudioContext 环境中的使用,比较简单。</p>

<h3>三、参考资料</h3>

<ul> <li><a href="http://www.w3.org/TR/webaudio/" target="_blank">http://www.w3.org/TR/webaudio/</a> W3C Group</li> <li><a href="http://www.web-tinker.com/" target="_blank">http://www.web-tinker.com/</a> 次碳酸钴</li> </ul>