Golang與FFmpeg: 如何實現音頻降噪和失真修復
引言:
在音頻處理領域，降噪和失真修復是兩個非常重要的任務。通過降噪可以去除音頻中的噪聲，改善音質，使得音頻更清晰；而失真修復則可以修復因為傳輸或者錄制等原因引入的失真，使得音頻恢復原本的音質。本文將介紹如何使用Golang和FFmpeg庫來實現音頻降噪和失真修復，并附有具體的代碼示例。
一、安裝和配置FFmpeg
首先，我們需要安裝FFmpeg庫并配置好環境。在Linux系統上，可以使用包管理工具進行安裝，如：
$ sudo apt-get install ffmpeg
登錄后復制
在Windows系統上，可以從FFmpeg的官方網站下載安裝包進行安裝。
安裝完成后，我們需要在Golang中引入FFmpeg庫。可以使用Go的包管理工具進行安裝，如：
$ go get github.com/giorgisio/goav/avformat $ go get github.com/giorgisio/goav/avutil
登錄后復制
然后，在代碼中引入FFmpeg庫：
import (
"github.com/giorgisio/goav/avformat"
"github.com/giorgisio/goav/avutil"
)
登錄后復制
二、音頻降噪的實現
音頻降噪可以通過去除頻譜中的噪聲成分來實現。在FFmpeg中，我們可以使用Denoise音頻濾波器來進行降噪。
具體代碼如下：
func denoise(inputFile string, outputFile string) error {
inputFormat := avformat.AvFindInputFormat("wav")
avformat.AvRegisterAll()
// 打開輸入文件
inputContext := avformat.AvformatAllocContext()
if avformat.AvformatOpenInput(&inputContext, inputFile, inputFormat, nil) != 0 {
return fmt.Errorf("failed to open input file")
}
defer avformat.AvformatCloseInput(&inputContext)
// 打開輸出文件
outputContext := avformat.AvformatAllocContext()
if avformat.AvformatAllocOutputContext2(&outputContext, nil, "wav", outputFile) != 0 {
return fmt.Errorf("failed to create output context")
}
defer avformat.AvformatFreeContext(outputContext)
// 尋找音頻流
if avformat.AvformatFindStreamInfo(inputContext, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to find stream info")
}
audioStreamIndex := -1
for i := 0; i < len(inputContext.Streams); i++ {
if inputContext.Streams[i].CodecParameters.GetCodecType() == avformat.AVMEDIA_TYPE_AUDIO {
audioStreamIndex = i
break
}
}
if audioStreamIndex == -1 {
return fmt.Errorf("failed to find audio stream")
}
audioStream := inputContext.Streams[audioStreamIndex]
codecParameters := audioStream.CodecParameters
// 初始化解碼器
decoder := avformat.AvcodecFindDecoder(codecParameters.GetCodecId())
if decoder == nil {
return fmt.Errorf("failed to find decoder")
}
codecContext := avformat.AvcodecAllocContext3(decoder)
if codecContext == nil {
return fmt.Errorf("failed to allocate codec context")
}
if avformat.AvcodecParametersToContext(codecContext, codecParameters) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to copy codec parameters")
}
if avformat.AvcodecOpen2(codecContext, decoder, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to open decoder")
}
// 初始化音頻處理濾鏡
filters := fmt.Sprintf("anullsrc=cl=stereo|cr=44100,ade noise" +
"=all_mode=0:amount=0.8,f=format=s16p:samplerate=44100" +
":sample_fmts=s16", codecParameters.SampleRate)
audioFilterGraph := avutil.AvfilterGraphAlloc()
if avutil.AvfilterGraphParse2(audioFilterGraph, filters, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to parse filter graph")
}
// 初始化音頻轉換器
audioConvertContext := avutil.AvAudioResampleInit(codecContext.Channels,
codecContext.SampleRate, codecParameters.SampleRate,
codecParameters.Channels, avutil.SampleFormat(codecParameters.Format),
avutil.SampleFormat(avutil.AV_SAMPLE_FMT_S16), 0, 0, nil)
if audioConvertContext == nil {
return fmt.Errorf("failed to init audio resampler")
}
// 初始化輸出編碼器
outputCodec := avformat.AvcodecFindEncoder(avformat.CodecId(codecParameters.GetCodecId()))
if outputCodec == nil {
return fmt.Errorf("failed to find output encoder")
}
outputCodecContext := avformat.AvcodecAllocContext3(outputCodec)
if outputCodecContext == nil {
return fmt.Errorf("failed to allocate output codec context")
}
outputCodecContext.SampleRate = codecParameters.SampleRate
outputCodecContext.Channels = codecParameters.Channels
outputCodecContext.SampleFmt = avutil.AV_SAMPLE_FMT_S16
outputCodecContext.BitRate = codecParameters.BitRate
if avformat.AvcodecOpen2(outputCodecContext, outputCodec, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to open output encoder")
}
// 初始化輸出流
outputStream := outputContext.AvformatNewStream(outputCodec)
if outputStream == nil {
return fmt.Errorf("failed to create output stream")
}
outputStream.CodecParameters = codecParameters
// 寫入輸出文件頭
if avformat.AvformatWriteHeader(outputContext, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to write output header")
}
// 音頻流降噪并寫入輸出文件
packet := avformat.AvPacketAlloc()
for avformat.AvReadFrame(inputContext, packet) >= 0 {
if packet.StreamIndex == audioStreamIndex {
// 解碼音頻幀
frame := avutil.AvFrameAlloc()
if avformat.AvcodecSendPacket(codecContext, packet) == 0 {
for avformat.AvcodecReceiveFrame(codecContext, frame) >= 0 {
// 音頻降噪
avutil.AvBuffersrcAddFrameFlags(audioFilterGraph.GetInputs()[0], frame, 0)
for avutil.AvBuffersinkGetFrame(audioFilterGraph.GetOutputs()[0].GetFilterContext(), frame) >= 0 {
// 音頻轉換
avutil.AvAudioResampleConvert(audioConvertContext, &frame.Data, frame.GetExtendedData(),
frame.GetNbSamples(), frame.Channels, frame.Format, frame.SampleRate, 0)
// 編碼音頻
if avformat.AvcodecSendFrame(outputCodecContext, frame) == 0 {
for avformat.AvcodecReceivePacket(outputCodecContext, packet) >= 0 {
packet.StreamIndex = outputStream.Index
avformat.AvpacketRescaleTs(packet, codecContext.TimeBase, outputStream.TimeBase)
avformat.AvInterleavedWriteFrame(outputContext, packet)
avformat.AvPacketUnref(packet)
}
}
}
}
}
avutil.AvFrameFree(&frame)
}
avformat.AvPacketUnref(packet)
}
// 寫入輸出文件尾
avformat.AvWriteTrailer(outputContext)
return nil
}
登錄后復制
三、音頻失真修復的實現
音頻失真修復可以通過一些算法來恢復原本的音質。在FFmpeg中，我們可以使用修復音高的音頻濾波器來實現失真修復。
具體代碼如下：
func distort(inputFile string, outputFile string) error {
inputFormat := avformat.AvFindInputFormat("wav")
avformat.AvRegisterAll()
// 打開輸入文件
inputContext := avformat.AvformatAllocContext()
if avformat.AvformatOpenInput(&inputContext, inputFile, inputFormat, nil) != 0 {
return fmt.Errorf("failed to open input file")
}
defer avformat.AvformatCloseInput(&inputContext)
// 打開輸出文件
outputContext := avformat.AvformatAllocContext()
if avformat.AvformatAllocOutputContext2(&outputContext, nil, "wav", outputFile) != 0 {
return fmt.Errorf("failed to create output context")
}
defer avformat.AvformatFreeContext(outputContext)
// 尋找音頻流
if avformat.AvformatFindStreamInfo(inputContext, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to find stream info")
}
audioStreamIndex := -1
for i := 0; i < len(inputContext.Streams); i++ {
if inputContext.Streams[i].CodecParameters.GetCodecType() == avformat.AVMEDIA_TYPE_AUDIO {
audioStreamIndex = i
break
}
}
if audioStreamIndex == -1 {
return fmt.Errorf("failed to find audio stream")
}
audioStream := inputContext.Streams[audioStreamIndex]
codecParameters := audioStream.CodecParameters
// 初始化解碼器
decoder := avformat.AvcodecFindDecoder(codecParameters.GetCodecId())
if decoder == nil {
return fmt.Errorf("failed to find decoder")
}
codecContext := avformat.AvcodecAllocContext3(decoder)
if codecContext == nil {
return fmt.Errorf("failed to allocate codec context")
}
if avformat.AvcodecParametersToContext(codecContext, codecParameters) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to copy codec parameters")
}
if avformat.AvcodecOpen2(codecContext, decoder, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to open decoder")
}
// 初始化音頻處理濾鏡
filters := fmt.Sprintf("asetrate=44100,aresample=44100,atempo=1")
audioFilterGraph := avutil.AvfilterGraphAlloc()
if avutil.AvfilterGraphParse2(audioFilterGraph, filters, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to parse filter graph")
}
// 初始化輸出編碼器
outputCodec := avformat.AvcodecFindEncoder(avformat.CodecId(codecParameters.GetCodecId()))
if outputCodec == nil {
return fmt.Errorf("failed to find output encoder")
}
outputCodecContext := avformat.AvcodecAllocContext3(outputCodec)
if outputCodecContext == nil {
return fmt.Errorf("failed to allocate output codec context")
}
outputCodecContext.SampleRate = codecParameters.SampleRate
outputCodecContext.Channels = codecParameters.Channels
outputCodecContext.SampleFmt = avutil.AV_SAMPLE_FMT_S16
outputCodecContext.BitRate = codecParameters.BitRate
if avformat.AvcodecOpen2(outputCodecContext, outputCodec, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to open output encoder")
}
// 初始化輸出流
outputStream := outputContext.AvformatNewStream(outputCodec)
if outputStream == nil {
return fmt.Errorf("failed to create output stream")
}
outputStream.CodecParameters = codecParameters
// 寫入輸出文件頭
if avformat.AvformatWriteHeader(outputContext, nil) < 0 {
return fmt.Errorf("failed to write output header")
}
// 音頻流失真修復并寫入輸出文件
packet := avformat.AvPacketAlloc()
for avformat.AvReadFrame(inputContext, packet) >= 0 {
if packet.StreamIndex == audioStreamIndex {
// 解碼音頻幀
frame := avutil.AvFrameAlloc()
if avformat.AvcodecSendPacket(codecContext, packet) == 0 {
for avformat.AvcodecReceiveFrame(codecContext, frame) >= 0 {
// 音頻失真修復
avutil.AvBuffersrcAddFrameFlags(audioFilterGraph.GetInputs()[0], frame, 0)
for avutil.AvBuffersinkGetFrame(audioFilterGraph.GetOutputs()[0].GetFilterContext(), frame) >= 0 {
// 編碼音頻
if avformat.AvcodecSendFrame(outputCodecContext, frame) == 0 {
for avformat.AvcodecReceivePacket(outputCodecContext, packet) >= 0 {
packet.StreamIndex = outputStream.Index
avformat.AvpacketRescaleTs(packet, codecContext.TimeBase, outputStream.TimeBase)
avformat.AvInterleavedWriteFrame(outputContext, packet)
avformat.AvPacketUnref(packet)
}
}
}
}
}
avutil.AvFrameFree(&frame)
}
avformat.AvPacketUnref(packet)
}
// 寫入輸出文件尾
avformat.AvWriteTrailer(outputContext)
return nil
}
登錄后復制
總結:
通過使用Golang語言和FFmpeg庫，我們可以很容易地實現音頻降噪和失真修復的功能。在降噪方面，我們使用了Denoise音頻濾波器來去除噪聲；在失真修復方面，我們使用了修復音高的音頻濾波器來恢復音頻的原始音質。以上是具體的代碼示例，希望對您有所幫助。
以上就是Golang與FFmpeg: 如何實現音頻降噪和失真修復的詳細內容，更多請關注www.xfxf.net其它相關文章！
