利用AudioContext来实现网易云音乐的鲸鱼音效

一直觉得网易云音乐的用户体验是很不错的，很早就注意到了里面的鲸鱼音效，如下图，就是一个环形的跟着音乐节拍跳动的特效。

gif动图可能效果不太理想，可以直接在手机上体验

身为前端凭着本能的好奇心和探索心当然会研究一番，如何在页面上实现该效果？

1.AudioContext

其实这类动效原理并不复杂，你需要一堆数据来表述每一块的高度，然后通过某种方式，让前台渲染可见即可。

如何获取音乐实时的节拍数据呢，这里用到了AudioContext

AudioContext接口表示由音频模块连接而成的音频处理图，每个模块对应一个AudioNode。AudioContext可以控制它所包含的节点的创建，以及音频处理、解码操作的执行。做任何事情之前都要先创建AudioContext对象，因为一切都发生在这个环境之中。

这一段是从https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/AudioContext摘录下来的，里面有很多方法，详细可以看具体文档，这里只介绍我们下面用到的其中几个

1.1 AudioContext.createAnalyser()

AudioContext的createAnalyser()方法能创建一个AnalyserNode，可以用来获取音频时间和频率数据，以及实现数据可视化。

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

这里返回的是一个AnalyserNode对象。

AnalyserNode 赋予了节点可以提供实时频率及时间域分析的信息。它使一个 AudioNode 通过音频流不做修改的从输入到输出, 但允许你获取生成的数据, 处理它并创建音频可视化。

AnalyserNode还有很多属性

AnalyserNode.fftSize

AnalyserNode 接口的 fftSize 属性的值是一个无符号长整型的值, 表示（信号）样本的窗口大小。当执行快速傅里叶变换（Fast Fourier Transfor (FFT)）时，这些（信号）样本被用来获取频域数据。

fftSize 属性的值必须是从32到32768范围内的2的非零幂; 其默认值为2048。

AnalyserNode.frequencyBinCount 只读

frequencyBinCount 的值固定为 AnalyserNode 接口中fftSize值的一半. 该属性通常用于可视化的数据值的数量.

1.2 AudioContext.createMediaElementSource()

AudioContext 的 createMediaElementSource() 方法用于创建一个新的 MediaElementAudioSourceNode 对象，输入某个存在的 HTML <audio> or <video> 元素, 对应的音频即可被播放或者修改。

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

2.实现

上面很多api可能刚开始看的时候会犯晕，不过没事，下面一步一步写成一个例子就明白了。

这里我们采用canvas来绘制频谱图，下面简单写一个布局

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

加点样式

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

下面来通过音频来获取频谱数据

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)

打印一下这个array，是一个长度为256的数组

这就是音频的频谱数据，这个长度跟上面设置的analyser.fftSize有关，是他的一半，也就是说，设置的越大，得到的数据越多，分析的也越准确。这里只是绘制一些条形图，并不需要默认的2048那么大，所以这里设置了512。

普通的频谱图

在此之前，我们先来实现一下常见的垂直频谱图，只需要用到ctx.fillRect来绘制一个个的方块就行了

var canvas = document.getElementById('canvas');
var ctx = canvas.getContext('2d');
var cwidth = canvas.width;
var cheight = canvas.height - 2;
var meterWidth = 5; //方块的宽度
var gap = 2; //方块的间距
var minHeight = 2;
var meterNum = cwidth / (meterWidth + gap);//根据宽度和间距计算出可以放多少个方块

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);//从频谱数据中每隔step均匀取出meterNum个数据
    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); //绘制
    }
    requestAnimationFrame(render);
}
render();

如果需要渐变色的话，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

完整代码可以查看demo

环形的频谱图

如果上面的频谱图很清楚了的话，下面的环形也轻而易举了，主要用到了坐标的旋转

这里注意的是在进行translate和rotate操作时需要进行ctx.save()和ctx.restore()，因为操作的是坐标系，而不是元素本身，可以多尝试一下

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;//环形半径
var minHeight = 2;
var meterWidth = 5;
var meterNum = 180;//设置方块的数量，考虑到闭环的关系
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

在进行旋转操作时，如果你每次旋转以后，都把坐标系还原，那么在循环的时候需要旋转30，60，90...这样

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

如果你在每次旋转以后，不还原坐标系，那么每次就是在上一次的基础上继续旋转

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

很显然，下面的方式更精简

完整代码可以查看demo

小节

以上就实现了环形的频谱图，是不是越来越靠近网易云音乐的鲸鱼音效了呢，中间加一个自动旋转的专辑封面就可以了~

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