利用AudioContext來實現網易雲音樂的鯨魚音效

一直覺得網易雲音樂的用戶體驗是很不錯的，很早就注意到了里面的鯨魚音效，如下圖，就是一個環形的跟着音樂節拍跳動的特效。

gif動圖可能效果不太理想，可以直接在手機上體驗

身為前端憑着本能的好奇心和探索心當然會研究一番，如何在頁面上實現該效果？

1.AudioContext

其實這類動效原理並不復雜，你需要一堆數據來表述每一塊的高度，然后通過某種方式，讓前台渲染可見即可。

如何獲取音樂實時的節拍數據呢，這里用到了AudioContext

AudioContext接口表示由音頻模塊連接而成的音頻處理圖，每個模塊對應一個 AudioNode。 AudioContext可以控制它所包含的節點的創建，以及音頻處理、解碼操作的執行。做任何事情之前都要先創建 AudioContext對象，因為一切都發生在這個環境之中。

這一段是從https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/AudioContext摘錄下來的，里面有很多方法，詳細可以看具體文檔，這里只介紹我們下面用到的其中幾個

1.1 AudioContext.createAnalyser()

AudioContext的createAnalyser()方法能創建一個AnalyserNode，可以用來獲取音頻時間和頻率數據，以及實現數據可視化。

var audioCtx = new AudioContext();
var analyser = audioCtx.createAnalyser();

這里返回的是一個AnalyserNode對象。

AnalyserNode 賦予了節點可以提供實時頻率及時間域分析的信息。它使一個 AudioNode 通過音頻流不做修改的從輸入到輸出, 但允許你獲取生成的數據, 處理它並創建音頻可視化。

AnalyserNode還有很多屬性

AnalyserNode.fftSize

AnalyserNode 接口的 fftSize 屬性的值是一個無符號長整型的值, 表示（信號）樣本的窗口大小。當執行快速傅里葉變換（Fast Fourier Transfor (FFT)）時，這些（信號）樣本被用來獲取頻域數據。

fftSize 屬性的值必須是從32到32768范圍內的2的非零冪; 其默認值為2048。

AnalyserNode.frequencyBinCount 只讀

frequencyBinCount 的值固定為 AnalyserNode 接口中fftSize值的一半. 該屬性通常用於可視化的數據值的數量.

1.2 AudioContext.createMediaElementSource()

AudioContext 的 createMediaElementSource() 方法用於創建一個新的 MediaElementAudioSourceNode 對象，輸入某個存在的 HTML <audio> or <video> 元素, 對應的音頻即可被播放或者修改。

var audioCtx = new AudioContext();
var source = audioCtx.createMediaStreamSource(stream);

2.實現

上面很多api可能剛開始看的時候會犯暈，不過沒事，下面一步一步寫成一個例子就明白了。

這里我們采用canvas來繪制頻譜圖，下面簡單寫一個布局

<canvas id='canvas' width="600" height="600"></canvas>
<audio id="audio" controls autoplay loop></audio>

加點樣式

body{
  background: black;
}
canvas,audio{
  display: block;
  margin: 0 auto;
}

下面來通過音頻來獲取頻譜數據

var audio = document.getElementById('audio');
audio.crossOrigin = 'anonymous';
audio.src='./406238.mp3';
var ctx = new AudioContext();
var analyser = ctx.createAnalyser();
var audioSrc = ctx.createMediaElementSource(audio);

audioSrc.connect(analyser);
analyser.connect(ctx.destination);

analyser.fftSize = 512;

var array = new Uint8Array(analyser.frequencyBinCount);
console.log(array)

打印一下這個array，是一個長度為256的數組

這就是音頻的頻譜數據，這個長度跟上面設置的analyser.fftSize有關，是他的一半，也就是說，設置的越大，得到的數據越多，分析的也越准確。這里只是繪制一些條形圖，並不需要默認的2048那么大，所以這里設置了512。

普通的頻譜圖

在此之前，我們先來實現一下常見的垂直頻譜圖，只需要用到ctx.fillRect來繪制一個個的方塊就行了

var canvas = document.getElementById('canvas');
var ctx = canvas.getContext('2d');
var cwidth = canvas.width;
var cheight = canvas.height - 2;
var meterWidth = 5; //方塊的寬度
var gap = 2; //方塊的間距
var minHeight = 2;
var meterNum = cwidth / (meterWidth + gap);//根據寬度和間距計算出可以放多少個方塊

ctx.fillStyle = 'rgba(255,255,255,.5)';//填充

function render() {
    var array = new Uint8Array(analyser.frequencyBinCount);
    analyser.getByteFrequencyData(array);
    var step = Math.round(array.length / meterNum);//從頻譜數據中每隔step均勻取出meterNum個數據
    ctx.clearRect(0, 0, cwidth, cheight);
    for (var i = 0; i < meterNum; i++) {
        var value = array[i * step];
        ctx.fillRect(i * (meterWidth+gap) , cheight - value + capHeight, meterWidth, cheight||minHeight); //繪制
    }
    requestAnimationFrame(render);
}
render();

如果需要漸變色的話，可以

var gradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 0, 300);
gradient.addColorStop(1, '#0f00f0');
gradient.addColorStop(0.5, '#ff0ff0');
gradient.addColorStop(0, '#f00f00');
ctx.fillStyle = gradient ;//填充

完整代碼可以查看demo

環形的頻譜圖

如果上面的頻譜圖很清楚了的話，下面的環形也輕而易舉了，主要用到了坐標的旋轉

這里注意的是在進行translate和rotate操作時需要進行ctx.save()和ctx.restore()，因為操作的是坐標系，而不是元素本身，可以多嘗試一下

var PI = Math.PI;
var canvas = document.getElementById('canvas');
var ctx = canvas.getContext('2d');
var cwidth = canvas.width;
var cheight = canvas.height;
var cr = 230;//環形半徑
var minHeight = 2;
var meterWidth = 5;
var meterNum = 180;//設置方塊的數量，考慮到閉環的關系
var gradient = ctx.createLinearGradient(0, -cr, 0, -cwidth/2);
gradient.addColorStop(0, '#0f0');
gradient.addColorStop(0.5, '#ff0');
gradient.addColorStop(1, '#f00');
ctx.fillStyle = gradient;
    
function render() {
    var array = new Uint8Array(analyser.frequencyBinCount);
    analyser.getByteFrequencyData(array);
    var step = Math.round(array.length / meterNum);
    ctx.clearRect(0, 0, cwidth, cheight);
    ctx.save();
    ctx.translate(cwidth/2,cheight/2);
    for (var i = 0; i < meterNum; i++) {
        //ctx.save();
        var value = array[i * step];
        var meterHeight = value*(cheight/2 - cr)/256||minHeight;
        ctx.rotate( 2*PI/meterNum );
        ctx.fillRect( -meterWidth/2 , -cr- meterHeight , meterWidth, meterHeight);
        //ctx.restore();
    }
    ctx.restore();
    requestAnimationFrame(render);
}
render();

小tip

在進行旋轉操作時，如果你每次旋轉以后，都把坐標系還原，那么在循環的時候需要旋轉30，60，90...這樣

ctx.save();
ctx.rotate( 2*PI/meterNum*i );
ctx.restore();

如果你在每次旋轉以后，不還原坐標系，那么每次就是在上一次的基礎上繼續旋轉

//ctx.save();
ctx.rotate( 2*PI/meterNum );//不需要乘i
//ctx.restore();

很顯然，下面的方式更精簡

完整代碼可以查看demo

小節

以上就實現了環形的頻譜圖，是不是越來越靠近網易雲音樂的鯨魚音效了呢，中間加一個自動旋轉的專輯封面就可以了~

之前寫過幾篇都是關於css的文章，有人可能覺得是不是不會js啊，天天搗鼓css，其實並不是這樣的，各自有各自的職責范圍，像界面UI之類的，本來就是樣式上的事情，很多人一看看上去覺得css實現不了，馬上就搬出js，效果是出來了，但體驗差了一大截。

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