音频可视化：原生音频API为前端带来的全新可能！

音频API是一组提供给网页开发者的接口，允许他们直接在浏览器中处理音频内容。这些API使得在不依赖任何外部插件的情况下操作和控制音频成为可能。
Web Audio API 可以进行音频的播放、处理、合成以及分析等操作。借助于这些工具，开发者可以实现自定义的音效处理，创建互动的音乐体验，甚至开发复杂的音频应用程序，如实时音频频谱分析或音频可视化效果。

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本文就通过Web Audio API来实现对音乐可视化的案例

基础结构

整个界面结构比较简单，需要一个播放音频的audio和用于可视化的canvas。

<canvas id="canvas"></canvas>
<audio
  src="https://resource.dengzhanyong.com/audio/海底.mp3"
  controls
></audio>

初始化工作

对 audio 注册播放事件，在首次播放时做一些音频处理相关的初始化工作

const audio = document.querySelector("audio");
const canvas = document.querySelector("canvas");
const ctx = canvas.getContext("2d");
// 事件初始化状态
let isInit = false;
// 绑定播放事件
audio.onplay = () => {
    // 初始化内容只需要做一次，每次暂停后再播放都会调用此事件，因此这里做个判断
    if (isInit) return;
    /* 处理内容 */
    isInit = true;
};

音频处理流程

要想把音频可视化，必须要拿到播放的音频数据，这就需要使用到AudioContext API，可以理解为是一个音频上下文，音频所有的事情都在上下文中发生，整个流程见下图。
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源节点：可以通过AudioContext来创建源节点，本案例中源节点就是audio标签
处理节点：在这里对音频进行处理，比如：处理音色、音调、音频等
输出节点：一般为当前使用的扬声器，可以在AudioContext中获取到
每个节点之间通过连接的方式串联起来，形成一个完整的链路，在处理节点可以加入多个处理节点，也可以有多个源节点。

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对于本案例来说，需要一个分析器节点，从分析器节点中获取到音频波形数据，然后处理数据，最后交给canvas绘制。
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audio.onplay = () => {
    if (isInit) return;
    // 创建音频上下文
    const audioCtx = new AudioContext();
    // 创建音频源
    const source = audioCtx.createMediaElementSource(audio);
    // 连接到输出设备
    source.connect(audioCtx.destination);
    isInit = true;
};

audioCtx.destination为当前的输出设备

获取处理音频数据

使用audioCtx.createAnalyser 创建一个分析器节点，然后将源节点连接到分析其节点。

分析器节点获取到的是时域图的数据，需要通过快速傅立叶变换把时域图转为频域图数据，转换过程不需要我们自己去做，AudioContext 提供了相关的API，只需要简单设置一些参数即可。

// 设置初始化状态
let isInit = false;
let analyser, data;
// 绑定播放事件
audio.onplay = () => {
  // console.log("开始播放");
  if (isInit) return;
  // 创建音频上下文
  const audioCtx = new AudioContext();
  // 创建音频源
  const source = audioCtx.createMediaElementSource(audio);
  // 创建分析器节点
      analyser = audioCtx.createAnalyser();
  // 设置窗口大小，窗口越大，分析结果越详细
      analyser.fftSize = 512;
      data = new Uint8Array(analyser.frequencyBinCount);
  // 将源连接到分析器节点
      source.connect(analyser);
  // 将分析器节点连接到输出设备
    analyser.connect(audioCtx.destination);
    isInit = true;
};

fftSize：设置傅立叶变换的窗口大小，窗口越大，分析的结果越详细。数值必须是2的n次幂
分析结果放到数组中，数组的每一项都是一个8位无符号的整数，因此这里创建的不是一个普通数组Array，而是Uint8Array
frequencyBinCount：这个属性的值为fftSize的一半，因为傅立叶变换后的频域图是对称的结构，所以这里只需要拿到一半的数据即可
最后将分析器节点连接到输出设备，否则无法听到音频声音

绘制数据

随着音频的不断播放，需要把分析器的数据不断的更新到data数组中。
绘制过程就是一些简单的计算逻辑：
每个矩形的宽度 = 画布宽度/数组长度
每个条形的总宽度 = 数据/255 * 画布高度

// 绘制内容
function draw() {
    requestAnimationFrame(draw);
// 清空画布
const { width, height } = canvas;
    ctx.clearRect(0, 0, width, height);
    if (!isInit) return;
    // 把分析器节点的数据更新到data中
    analyser.getByteFrequencyData(data);
    const len = data.length;
    const barWidth = width / len;
    // 每一个方块的高度
    const blockHeight = 8;
    for (let index = 0; index < data.length; index++) {
      // 拿到本列的数值
      const _data = data[index];
      const barHeight = (_data / 255) * height;
      // 每列的横坐标
      const x = index * barWidth;
      // 每列的方块数量
      const blockCount = Math.round(barHeight / 10);
      // 循环绘制每列的小方块
      for (let number = 0; number < blockCount; number++) {
            // 设置颜色
            ctx.fillStyle = gradient[number];
            // 每个小方块的纵坐标
            const y = height - blockHeight * number;
            // 绘制圆角矩形
            drawRoundedRect(x, y, barWidth - 1,  blockHeight - 1, 2);
        }
    }   
}

绘制圆角矩形

canvas没有直接绘制圆角矩形的方法，我们通过lineTo方法来设置四边，再通过quadraticCurveTo（二次贝塞尔曲线路径）方法来设置圆角的路径，最后再进行填充。

function drawRoundedRect(x, y, width, height, radius) {
if (height === 0) return;
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(x + radius, y);
    ctx.lineTo(x + width - radius, y);
    ctx.quadraticCurveTo(x + width, y, x + width, y + radius);
    ctx.lineTo(x + width, y + height - radius);
    ctx.quadraticCurveTo(x + width, y + height, x + width - radius, y + height);
    ctx.lineTo(x + radius, y + height);
    ctx.quadraticCurveTo(x, y + height, x, y + height - radius);
    ctx.lineTo(x, y + radius);
    ctx.quadraticCurveTo(x, y, x + radius, y);
    ctx.fill();
}

设置渐变色

HSLA表示一种颜色模式，它是由四个部分组成：色相（Hue）、饱和度（Saturation）、亮度（Lightness）和透明度（Alpha）

hue（色相）：0到360之间的整数，表示颜色的基本属性，如红色、绿色或蓝色。
saturation（饱和度）：0%到100%之间的百分比，表示颜色的纯度。0%表示灰色，100%表示最鲜艳的颜色。
lightness（亮度）：0%到100%之间的百分比，表示颜色的明暗程度。0%表示黑色，50%表示原始颜色，100%表示白色。
alpha（透明度）：0到1之间的小数，表示颜色的透明度。0表示完全透明，1表示完全不透明。

封装一个获取渐变色的方法 generateGradient，接收两个参数：baseColor（起始颜色）、count（渐变色的数量）。

function generateGradient(baseColor, count) {
    let hsl = baseColor.match(
    /hsla?\((\d+),\s*(\d+%),\s*(\d+%),\s*([\d.]+)\)/
        );
    let h = parseInt(hsl[1], 10); // Hue
    let s = parseInt(hsl[2], 10); // Saturation
    let l = parseInt(hsl[3], 10); // Lightness

    // 在色盘上按照数量均分，获取每个均分点的颜色
    let stepH = 360 / count;
    // 提高每个等级的亮度
    let stepL = 100 / (count + 1);
    
    let gradientColors = [];
    for (let i = 0; i < count; i++) {
          gradientColors.push(
              `hsl(${h + i * stepH}, ${s}%, ${l + i * stepL}%)`
          );
    }
  
  return gradientColors;
}

let baseColor = "hsla(240, 100%, 50%, 1)"; // 蓝色
let gradient = generateGradient(baseColor, 200); // 200种颜色