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Three 语音模块

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Threejs对原生Web Audio API的封装提供了一些方便大家使用的语音模块。比如一个声音和一个网格模型绑定,这样网格模型的位置就是音源位置。第一小节对Threejs音频相关的API进行了一个整体的介绍,第二小节实现了一个讲解的音源可视化小案例。


音频与场景关联

Threejs提供了一系列音频相关的API:音频Audio、位置音频PositionalAudio、监听者AudioListener、音频分析器AudioAnalyser、音频加载器AudioLoader。

音频Audio、位置音频PositionalAudio等Threejs类本质上是对原生Web Audio API的封装。

非位置音频THREE.Audio

下面的代码案例是通过非位置音频THREE.Audio加载一段音频进行进行播放,该音频播放效果不受具体位置影响,一般可以用于一个三维场景的背景音乐。

// 非位置音频可用于不考虑位置的背景音乐
// 创建一个监听者
var listener = new THREE.AudioListener();
// camera.add( listener );
// 创建一个非位置音频对象  用来控制播放
var audio = new THREE.Audio(listener);
// 创建一个音频加载器对象
var audioLoader = new THREE.AudioLoader();
// 加载音频文件,返回一个音频缓冲区对象作为回调函数参数
audioLoader.load('中国人.mp3', function(AudioBuffer) {
  // console.log(AudioBuffer)
  // 音频缓冲区对象关联到音频对象audio
  audio.setBuffer(AudioBuffer);
  audio.setLoop(true); //是否循环
  audio.setVolume(0.5); //音量
  // 播放缓冲区中的音频数据
  audio.play(); //play播放、stop停止、pause暂停
});

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位置音频THREE.PositionalAudio

在实际生活中,听到声音的效果,受音源相对监听者的位置和角度影响。音频源位置发生变化,听到的声音有所变化,比如音量大小。Threejs提供了一个和非位置音频THREE.Audio不同的API位置音频THREE.PositionalAudio,通过位置音频THREE.PositionalAudio创建的音频播放效果可以模仿自然界中,人听到不同位置音源的声音效果。

可以通过鼠标左键拖动旋转整个场景,可以体验到音频播放效果随着鼠标左键变化而变化。因为监听者AudioListener绑定到了相机对象camera上,所以通过OrbitControls.js改变相机的位置或角度本质上就是改变监听者的位置或角度,这样的话就相当于音源绑定的网格模型audioMesh相对监听者的位置或角度发生了变化(请带上耳机,或者将左右两个音箱分开足够位置,然后尝试拖动,以调整摄像机的位置)。

...
// 用来定位音源的网格模型
var audioMesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
// 设置网格模型的位置,相当于设置音源的位置
audioMesh.position.set(0, 0, 300);
scene.add(audioMesh);
...

// 创建一个虚拟的监听者
var listener = new THREE.AudioListener();
// 监听者绑定到相机对象
camera.add(listener);
// 创建一个位置音频对象,监听者作为参数,音频和监听者关联。
var PosAudio = new THREE.PositionalAudio(listener);
//音源绑定到一个网格模型上
audioMesh.add(PosAudio);
// 创建一个音频加载器
var audioLoader = new THREE.AudioLoader();
// 加载音频文件,返回一个音频缓冲区对象作为回调函数参数
audioLoader.load('./中国人.mp3', function(AudioBuffer) {
  // console.log(buffer);
  // 音频缓冲区对象关联到音频对象audio
  PosAudio.setBuffer(AudioBuffer);
  PosAudio.setVolume(0.9); //音量
  PosAudio.setRefDistance(200); //参数值越大,声音越大
  PosAudio.play(); //播放
});

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音乐可视化

通过Threejs音频相关的APi可以获得音乐音频的频率数据然后可视化。

查看平均频率

var analyser = null; // 声明一个分析器变量
// 渲染函数
function render() {
  renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
  requestAnimationFrame(render); //请求再次执行渲染函数render,渲染下一帧
  if (analyser) {
    // getAverageFrequency()返回平均音频
    var frequency = analyser.getAverageFrequency();
    mesh.scale.y = 5 * frequency / 256;
    mesh.material.color.r = 3 * frequency / 256;
    // 返回傅里叶变换得到的所有频率
    // console.log(analyser.getFrequencyData())
  }
}
render();

var listener = new THREE.AudioListener() //监听者
var audio = new THREE.Audio(listener); //非位置音频对象
var audioLoader = new THREE.AudioLoader(); //音频加载器
// 加载音频文件
audioLoader.load('中国人.mp3', function(AudioBuffer) {
  audio.setBuffer(AudioBuffer); // 音频缓冲区对象关联到音频对象audio
  audio.setLoop(true); //是否循环
  audio.setVolume(0.5); //音量
  audio.play(); //播放
  // 音频分析器和音频绑定,可以实时采集音频时域数据进行快速傅里叶变换
  analyser = new THREE.AudioAnalyser(audio);
});

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频率数据可视化案例

获取频率数据,然后通过频率数据控制网格模型的长度方向伸缩变化。

/**
 * 创建多个网格模型组成的组对象
 */
 var group = new THREE.Group();
 let N = 128; //控制音频分析器返回频率数据数量
 for (let i = 0; i < N / 2; i++) {
   var box = new THREE.BoxGeometry(10, 100, 10); //创建一个立方体几何对象
   var material = new THREE.MeshPhongMaterial({
     color: 0x0000ff
   }); //材质对象
   var mesh = new THREE.Mesh(box, material); //网格模型对象
   // 长方体间隔20,整体居中
   mesh.position.set(20 * i - N / 2 * 10, 0, 0)
   group.add(mesh)
 }
 scene.add(group)
var analyser = null; // 声明一个分析器变量
// 渲染函数
function render() {
  renderer.render(scene, camera); //执行渲染操作
  requestAnimationFrame(render); //请求再次执行渲染函数render,渲染下一帧
  if (analyser) {
    // 获得频率数据N个
    var arr = analyser.getFrequencyData();
    // console.log(arr);
    // 遍历组对象,每个网格子对象设置一个对应的频率数据
    group.children.forEach((elem, index) => {
      elem.scale.y = arr[index] / 80
      elem.material.color.r = arr[index] / 200;
    });
  }
}
...

var listener = new THREE.AudioListener() //监听者
var audio = new THREE.Audio(listener); //非位置音频对象
var audioLoader = new THREE.AudioLoader(); //音频加载器
// 加载音频文件
audioLoader.load('中国人.mp3', function(AudioBuffer) {
  audio.setBuffer(AudioBuffer); // 音频缓冲区对象关联到音频对象audio
  audio.setLoop(true); //是否循环
  audio.setVolume(0.5); //音量
  audio.play(); //播放
  // 音频分析器和音频绑定,可以实时采集音频时域数据进行快速傅里叶变换
  analyser = new THREE.AudioAnalyser(audio,2*N);
});

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