在iOS中绘制录音音频波形图

Posted 2023-04-25

参考技术A 效果图

条状波形图

线状波形图

配置AvAudiosession

绘制波形图前首先需要配置好AVAudioSession，同时需要建立一个数组去保存音量数据。

相关属性

recorderSetting用于设定录音音质等相关数据。

timer以及updateFequency用于定时更新波形图。

soundMeter和soundMeterCount用于保存音量表数组。

recordTime用于记录录音时间，可以用于判断录音时间是否达到要求等进一波需求。

/// 录音器

private var recorder: AVAudioRecorder!    /// 录音器设置

private let recorderSetting = [AVSampleRateKey : NSNumber(value: Float(44100.0)),//声音采样率

AVFormatIDKey : NSNumber(value: Int32(kAudioFormatMPEG4AAC)),//编码格式

AVNumberOfChannelsKey : NSNumber(value: 1),//采集音轨

AVEncoderAudioQualityKey : NSNumber(value: Int32(AVAudioQuality.medium.rawValue))]//声音质量

/// 录音计时器

private var timer: Timer?    /// 波形更新间隔

private let updateFequency = 0.05

/// 声音数据数组

private var soundMeters: [Float]!    /// 声音数据数组容量

private let soundMeterCount = 10

/// 录音时间

private var recordTime = 0.00

AvAudioSession相关配置

configAVAudioSession用于配置AVAudioSession，其中AVAudioSessionCategoryRecord是代表仅仅利用这个session进行录音操作，而需要播放操作的话是可以设置成AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord或AVAudioSessionCategoryPlayBlack,两者区别一个是可以录音和播放，另一个是可以在后台播放（即静音后仍然可以播放语音）。

configRecord是用于配置整个AVAudioRecoder，包括权限获取、代理源设置、是否记录音量表等。

directoryURL是用于配置文件保存地址。

private func configAVAudioSession()         let session = AVAudioSession.sharedInstance()        do try session.setCategory(AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord, with: .defaultToSpeaker)         catch print("session config failed")

   

private func configRecord()         AVAudioSession.sharedInstance().requestRecordPermission (allowed) in

if !allowed                 return



        let session = AVAudioSession.sharedInstance()        do try session.setCategory(AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord, with: .defaultToSpeaker)         catch print("session config failed")         do             self.recorder = try AVAudioRecorder(url: self.directoryURL()!, settings: self.recorderSetting)            self.recorder.delegate = self

self.recorder.prepareToRecord()            self.recorder.isMeteringEnabled = true

catch             print(error.localizedDescription)

        do try AVAudioSession.sharedInstance().setActive(true)         catch print("session active failed")

   

private func directoryURL() -> URL?         // do something ...

return soundFileURL



记录音频数据

在开始录音后，利用我们刚刚配置的定时器不断获取averagePower，并保存到数组之中。

updateMeters被定时器调用，不断将recorder中记录的音量数据保存到soundMeter数组中。

addSoundMeter用于完成添加数据的工作。

private func updateMeters()

recorder.updateMeters()

recordTime += updateFequency

addSoundMeter(item: recorder.averagePower(forChannel: 0))

   

private func addSoundMeter(item: Float)         if soundMeters.count < soundMeterCount

soundMeters.append(item)

else             for (index, _) in soundMeters.enumerated()                 if index < soundMeterCount - 1

soundMeters[index] = soundMeters[index + 1]



            // 插入新数据

soundMeters[soundMeterCount - 1] = item            NotificationCenter.default.post(name: NSNotification.Name.init("updateMeters"), object: soundMeters)





开始绘制波形图

现在我们已经获取了我们需要的所有数据，可以开始绘制波形图了。这时候让我们转到MCVolumeView.swift文件中，在上一个步骤中，我们发送了一条叫做updateMeters的通知，目的就是为了通知MCVolumeView进行波形图的更新。

override init(frame: CGRect)         super.init(frame: frame)

backgroundColor = UIColor.clear

contentMode = .redraw  //内容模式为重绘，因为需要多次重复绘制音量表

NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(updateView(notice:)), name: NSNotification.Name.init("updateMeters"), object: nil)

   

@objc private func updateView(notice: Notification)

soundMeters = notice.object as! [Float]

setNeedsDisplay()



当setNeedsDisplay被调用之后，就会调用drawRect方法，在这里我们可以进行绘制波形图的操作。

noVoice和maxVolume是用于确保声音的显示范围

波形图的绘制使用CGContext进行绘制，当然也可以使用UIBezierPath进行绘制。

override func draw(_ rect: CGRect)         if soundMeters != nil && soundMeters.count > 0             let context = UIGraphicsGetCurrentContext()

context?.setLineCap(.round)

context?.setLineJoin(.round)

context?.setStrokeColor(UIColor.white.cgColor)           

let noVoice = -46.0 // 该值代表低于-46.0的声音都认为无声音

let maxVolume = 55.0 // 该值代表最高声音为55.0

// draw the volume...           

context?.strokePath()





柱状波形图的绘制

根据maxVolume和noVoice计算出每一条柱状的高度，并移动context所在的点进行绘制

另外需要注意的是CGContext中坐标点时反转的，所以在进行计算时需要将坐标轴进行反转来计算。

case .bar:         

context?.setLineWidth(3)      for (index,item) in soundMeters.enumerated()         let barHeight = maxVolume - (Double(item) - noVoice)    //通过当前声音表计算应该显示的声音表高度

context?.move(to: CGPoint(x: index * 6 + 3, y: 40))

context?.addLine(to: CGPoint(x: index * 6 + 3, y: Int(barHeight)))



线状波形图的绘制

线状与条状一样使用同样的方法计算“高度”，但是在绘制条状波形图时，是先画线，再移动，而绘制条状波形图时是先移动再画线。

case .line:

context?.setLineWidth(1.5)        for (index, item) in soundMeters.enumerated()             let position = maxVolume - (Double(item) - noVoice)    //计算对应线段高度

context?.addLine(to: CGPoint(x: Double(index * 6 + 3), y: position))

context?.move(to: CGPoint(x: Double(index * 6 + 3), y: position))





进一步完善我们的波形图

在很多时候，录音不单止是需要显示波形图，还需要我们展示目前录音的时间和进度，所以我们可以在波形图上添加录音的进度条，所以我们转向MCProgressView.swift文件进行操作。

使用UIBezierPath配合CAShapeLayer进行绘制。

maskPath是作为整个进度路径的蒙版，因为我们的录音HUD不是规则的方形，所以需要使用蒙版进度路径进行裁剪。

progressPath为进度路径，进度的绘制方法为从左到右依次绘制。

animation是进度路径的绘制动画。

private func configAnimate()         let maskPath = UIBezierPath(roundedRect: CGRect.init(x: 0, y: 0, width: frame.width, height: frame.height), cornerRadius: HUDCornerRadius)        let maskLayer = CAShapeLayer()

maskLayer.backgroundColor = UIColor.clear.cgColor

maskLayer.path = maskPath.cgPath

maskLayer.frame = bounds       

// 进度路径

/*

路径的中心为HUD的中心，宽度为HUD的高度，从左往右绘制

*/

let progressPath = CGMutablePath()

progressPath.move(to: CGPoint(x: 0, y: frame.height / 2))

progressPath.addLine(to: CGPoint(x: frame.width, y: frame.height / 2))

progressLayer = CAShapeLayer()

progressLayer.frame = bounds

progressLayer.fillColor = UIColor.clear.cgColor //图层背景颜色

progressLayer.strokeColor = UIColor(red: 0.29, green: 0.29, blue: 0.29, alpha: 0.90).cgColor  //图层绘制颜色

progressLayer.lineCap = kCALineCapButt

progressLayer.lineWidth = HUDHeight

progressLayer.path = progressPath

progressLayer.mask = maskLayer

animation = CABasicAnimation(keyPath: "strokeEnd")

animation.duration = 60 //最大录音时长

animation.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: kCAMediaTimingFunctionLinear)    //匀速前进

animation.fillMode = kCAFillModeForwards

animation.fromValue = 0.0

animation.toValue = 1.0

animation.autoreverses = false

animation.repeatCount = 1



结语

以上就是我在绘制录音波形图的一些心得和看法，在demo中我还为录音HUD加入了高斯模糊和阴影，让HUD在展示上更具质感，这些就略过不提了。虽然如此，但是这个录音HUD我觉得还是有一些缺陷的，一来是和VC的耦合比较高，二是绘制线状波形图的效果并不是太理性，希望各位如果有更好的方法可以与我交流。

python绘制wav音频文件波形图

python绘制wav音频文件波形图

 

#-*- coding: utf-8 -*-
import wave
import pylab as pl
import numpy as np
print(\'working\')
#打开wav文档
file = wave.open(r"02.wav", "rb")
#读取格式信息
#(nchannels, sampwidth,framerate, nframes, comptype, compname)
params =file.getparams()
nchannels,sampwidth,framerate,nframes = params[:4]
#读取波形数据
str_data =file.readframes(nframes)
#文件使用完毕,关闭文件
file.close()
#将波形数据装换成数组
wave_data = np.fromstring(str_data, dtype=np.short)
wave_data.shape = (-1, 2)
wave_data = wave_data.T  #矩阵转置
time = np.arange(0, nframes) * (1.0 /framerate)
print ("time:", len(time))
print ("wave_data:", len(wave_data[0][0:len(time)]))
#绘制波形
"""
subplot(mnp) / (m,n,p)是将多个图画到一个平面上的工具.
其中，m表示是图排成m行，n表示图排成n列，也就是整个figure中有n个图是排成一行的，一共m行，
如果m=2就是表示2行图.p表示图所在的位置，p=1表示从左到右从上到下的第一个位置.
"""
pl.subplot(2, 1, 1)  #这里也可以使用pl.subplot(211)
pl.plot(time[22000:24300], wave_data[0][0:len(time)][22000:24300])
pl.subplot(2, 1, 2)  #这里也可以使用pl.subplot(212)

pl.plot(time[22000:24300], wave_data[1][0:len(time)][22000:24300], c="g")
pl.xlabel("time (seconds)")
pl.show()

 

 

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QQ 3087438119