音频处理

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2025-04-07

在 Three.js 中允许在场景中添加声音，将声音与 3D 对象关联，实现更丰富的交互体验。

Audio

Three.js 中的Audio对象用于表示音频源，它是一个THREE.Object3D的子类，用于控制音频播放、暂停、是否循环等设置的对象，可以添加到场景中，并与其他 3D 对象关联。它依赖于 Web Audio API，因此需要浏览器支持。

const audio = new THREE.Audio(listener);

实例化构造函数，接收一个必选的音频监听器参数，用于接收和处理音频信号。

属性：

isPlaying：布尔值，表示音频是否正在播放。
hasPlaybackControl：布尔值，表示音频是否具有播放控制权。
playbackRate：浮点数，表示音频播放速度，默认值为 1.0。
offset：浮点数，表示音频播放的起始位置，默认值为 0.0。
duration：浮点数，获取音频的时长，但是不是在 Audio 上，而是使用 buffer 的 duration 属性。
autoplay：布尔值，是否自动播放音频。
context：音频上下文，构造函数中传入 listener 的 AudioContext.。
detune：整数，修改音高，以音分为单位。 +/- 100 为一个半音， +/- 1200 为一个八度。默认值为 0。
gain：AudioGainNode，用于控制音频的音量。
source：Audio 对象的 source，属性属于底层的 Web Audio API。通过 source 可以控制音频的播放、暂停、循环等。

方法：

connect(destination)：将音频连接到目标节点。
disconnect(destination)：将音频从目标节点断开连接。
getVolume()：获取音量。
play()：播放音频。
pause()：暂停音频。
stop()：停止音频。
setLoop(loop)：设置音频是否循环播放。
setVolume(volume)：设置音量。
setBuffer(buffer)：设置音频缓冲区。
onEnded()：播放完成后自动调用。

// 创建一个AudioListener对象
const listener = new THREE.AudioListener();
// 将AudioListener对象添加到相机上
camera.add(listener);
// 创建一个Audio对象，并将AudioListener对象作为参数传入
const sound = new THREE.Audio(listener);
// 创建一个AudioLoader对象
const audioLoader = new THREE.AudioLoader();
// 加载音频文件
audioLoader.load("./audio/song.ogg", (buffer) => {
  // 将加载的音频文件设置为Audio对象的缓冲区
  sound.setBuffer(buffer);
  // 设置Audio对象循环播放
  sound.setLoop(true);
  // 设置Audio对象的音量为0.5
  sound.setVolume(0.5);
  // 播放Audio对象
  sound.play();
});
// 在控制台打印Audio对象
console.log(sound);
// 获取按钮元素
const btn = document.querySelector(".btn");
// 为按钮添加点击事件监听器
btn.addEventListener("click", () => {
  // 如果Audio对象正在播放，则暂停播放
  if (sound.isPlaying) {
    sound.pause();
    // 否则，播放Audio对象
  } else {
    sound.play();
  }
});

注意

有时候播放会报警告，这个时候就需要手动触发播放。

The AudioContext was not allowed to start. It must be resumed (or created) after a user gesture on the page.

不允许启动音频上下文。用户在页面上做出手势后，必须恢复(或创建)它。

AudioListener

AudioListener是 Threejs 中用来管理 3D 音频的核心类，创建一个音频监听器。需要将AudioListener对象添加到相机上，以便在播放音频时能够正确地处理声音的位置和方向。

const listener = new THREE.AudioListener();
camera.add(listener);

属性：

context：音频上下文，构造函数中传入的 AudioContext 对象。
gain：该属性标时音频系统中的主音量控制器，可以通过它来调节整个场景的音量。
filter：用于处理音频的滤波器。允许对音频信号进行过滤或效果处理。例如：可以用滤波器来创建环绕声效果或调节音质。

方法：

getInput()：获取音频监听器的输入节点。

const listener = new THREE.AudioListener();
const gainNode = listener.getInput();
gainNode.gain.value = 0.5; //调节整个场景音量到50%

setMasterVolume(volume)：设置主音量。范围：0.0 到 1.0。

listener.setMasterVolume(0.5); //调节整个场景音量到50%

setFilter()：设置滤波器。

//创建一个低通滤波器
const lowPassFilter = listener.context.createBiquadFilter();
lowPassFilter.type = "lowpass";
//低于500Hz的频率会通过，高于500Hz的频率会被衰减
lowPassFilter.frequency.value = 500;
sound.setFilter(lowPassFilter);

createBiquadFilter()：创建一个滤波器，用于处理音频信号。可以设置滤波器的类型、频率、Q 值等参数。

音频效果是用于处理音频数据的对象，可以对音频进行各种处理，如混响、均衡器等。在 Three.js 中，可以使用ConvolverNode、GainNode、BiquadFilterNode等对象来创建音频效果。

PositionalAudio

PositionalAudio它继承自Audio类，用于创建具有空间定位效果的 3D 音频。会根据音源的位置和方向来计算声音的到达方向，从而实现更逼真的声音效果。

const sound = new THREE.PositionalAudio(listener);

方法：

setRefDistance(distance)：用于设置音源在特定距离内保持最大音量的范围。当音源距离监听器超过这个距离时，音量会逐渐减小。
setRolloffFactor(rolloffFactor)：用于设置音量随距离变化的速率。默认值为 1，表示音量随距离线性减小。如果设置为 0，则音量不会随距离变化。
setMaxDistance(maxDistance)：用于设置音源的最大距离。当音源距离监听器超过这个距离时，音量会变为 0。
getDistanceModel()：获取音量随距离变化的模型。

//创建一个音频监听器
const listener = new THREE.AudioListener();
//将音频监听器添加到相机上
camera.add(listener);
//创建一个位置音频对象
const sound = new THREE.PositionalAudio(listener);
//创建一个音频加载器
const audioLoader = new THREE.AudioLoader();
//加载音频文件
audioLoader.load("./audio/song.ogg", (buffer) => {
  //将音频缓冲区设置为音效的缓冲区
  sound.setBuffer(buffer);
  sound.setRefDistance(1); //设置音效开始衰减的距离
  sound.setLoop(true);
  sound.setVolume(0.5);
  sound.play();
});
//将音效关联到物体上
const sphere = new THREE.Mesh(
  new THREE.SphereGeometry(1),
  new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 })
);
scene.add(sphere);
sphere.position.set(15, 0, 0);
sphere.add(sound); //将音效关联到物体上

拖动这个球体，可以听到音效的位置发生了变化。

AudioAnalyser

AudioAnalyser是 Three.js 中用于分析音频数据的类，可以获取音频的频谱数据，从而实现音频可视化效果、分析音频的频率和波形数据、与场景元素结合实现音频驱动的动画。

const listener = new THREE.AudioListener();
camera.add(listener);

const sound = new THREE.PositionalAudio(listener);

const audioLoader = new THREE.AudioLoader();
audioLoader.load("./audio/song.ogg", (buffer) => {
  sound.setBuffer(buffer);
  sound.setLoop(true);
  sound.setVolume(0.5);
  sound.play();

  //创建AudioAnalyser对象，传入sound和FFT大小
  const analyser = new THREE.AudioAnalyser(sound, 32);
  //获取频率数据
  const data = analyser.getFrequencyData();
  console.log(data);
  //获取平均频率
  const averageFrequency = analyser.getAverageFrequency();
  console.log(averageFrequency);
});

参数：

audio：音频对象，用于获取音频数据。
fftSize：用于设置 FFT 大小，默认值为 2048。FFT 大小决定了频谱数据的分辨率，较大的 FFT 大小可以提供更详细的频谱数据，但会消耗更多的计算资源。

方法：

getFrequencyData()：获取频率数据，返回一个 Uint8Array 数组，每个值表示一个频率段的强度，范围为 0 到 255。用来创建频谱分析、柱状图等可视化效果。
getAverageFrequency()：获取平均频率。用于判断整体的音量水平。适用于音频驱动的动画或音量监控。

AudioContext

AudioContext是 Web Audio API 的核心对象，用于创建和管理音频节点，处理音频数据，播放音频等。在 Three.js 中，可以通过AudioListener对象获取AudioContext对象，然后使用AudioContext对象创建音频节点，处理音频数据。

const listener = new THREE.AudioListener();
camera.add(listener);

const audioContext = listener.context;

AudioContext

示例代码

演示