Golang与FFmpeg: 如何实现音频降噪和失真修复
哈喽!大家好,很高兴又见面了,我是golang学习网的一名作者,今天由我给大家带来一篇《Golang与FFmpeg: 如何实现音频降噪和失真修复》,本文主要会讲到等等知识点,希望大家一起学习进步,也欢迎大家关注、点赞、收藏、转发! 下面就一起来看看吧!
Golang与FFmpeg: 如何实现音频降噪和失真修复
引言:
在音频处理领域,降噪和失真修复是两个非常重要的任务。通过降噪可以去除音频中的噪声,改善音质,使得音频更清晰;而失真修复则可以修复因为传输或者录制等原因引入的失真,使得音频恢复原本的音质。本文将介绍如何使用Golang和FFmpeg库来实现音频降噪和失真修复,并附有具体的代码示例。
一、安装和配置FFmpeg
首先,我们需要安装FFmpeg库并配置好环境。在Linux系统上,可以使用包管理工具进行安装,如:
$ sudo apt-get install ffmpeg
在Windows系统上,可以从FFmpeg的官方网站下载安装包进行安装。
安装完成后,我们需要在Golang中引入FFmpeg库。可以使用Go的包管理工具进行安装,如:
$ go get github.com/giorgisio/goav/avformat $ go get github.com/giorgisio/goav/avutil
然后,在代码中引入FFmpeg库:
import ( "github.com/giorgisio/goav/avformat" "github.com/giorgisio/goav/avutil" )
二、音频降噪的实现
音频降噪可以通过去除频谱中的噪声成分来实现。在FFmpeg中,我们可以使用Denoise音频滤波器来进行降噪。
具体代码如下:
func denoise(inputFile string, outputFile string) error { inputFormat := avformat.AvFindInputFormat("wav") avformat.AvRegisterAll() // 打开输入文件 inputContext := avformat.AvformatAllocContext() if avformat.AvformatOpenInput(&inputContext, inputFile, inputFormat, nil) != 0 { return fmt.Errorf("failed to open input file") } defer avformat.AvformatCloseInput(&inputContext) // 打开输出文件 outputContext := avformat.AvformatAllocContext() if avformat.AvformatAllocOutputContext2(&outputContext, nil, "wav", outputFile) != 0 { return fmt.Errorf("failed to create output context") } defer avformat.AvformatFreeContext(outputContext) // 寻找音频流 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 // 初始化解码器 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") } // 初始化音频处理滤镜 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") } // 初始化音频转换器 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") } // 初始化输出编码器 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") } // 初始化输出流 outputStream := outputContext.AvformatNewStream(outputCodec) if outputStream == nil { return fmt.Errorf("failed to create output stream") } outputStream.CodecParameters = codecParameters // 写入输出文件头 if avformat.AvformatWriteHeader(outputContext, nil) < 0 { return fmt.Errorf("failed to write output header") } // 音频流降噪并写入输出文件 packet := avformat.AvPacketAlloc() for avformat.AvReadFrame(inputContext, packet) >= 0 { if packet.StreamIndex == audioStreamIndex { // 解码音频帧 frame := avutil.AvFrameAlloc() if avformat.AvcodecSendPacket(codecContext, packet) == 0 { for avformat.AvcodecReceiveFrame(codecContext, frame) >= 0 { // 音频降噪 avutil.AvBuffersrcAddFrameFlags(audioFilterGraph.GetInputs()[0], frame, 0) for avutil.AvBuffersinkGetFrame(audioFilterGraph.GetOutputs()[0].GetFilterContext(), frame) >= 0 { // 音频转换 avutil.AvAudioResampleConvert(audioConvertContext, &frame.Data, frame.GetExtendedData(), frame.GetNbSamples(), frame.Channels, frame.Format, frame.SampleRate, 0) // 编码音频 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) } // 写入输出文件尾 avformat.AvWriteTrailer(outputContext) return nil }
三、音频失真修复的实现
音频失真修复可以通过一些算法来恢复原本的音质。在FFmpeg中,我们可以使用修复音高的音频滤波器来实现失真修复。
具体代码如下:
func distort(inputFile string, outputFile string) error { inputFormat := avformat.AvFindInputFormat("wav") avformat.AvRegisterAll() // 打开输入文件 inputContext := avformat.AvformatAllocContext() if avformat.AvformatOpenInput(&inputContext, inputFile, inputFormat, nil) != 0 { return fmt.Errorf("failed to open input file") } defer avformat.AvformatCloseInput(&inputContext) // 打开输出文件 outputContext := avformat.AvformatAllocContext() if avformat.AvformatAllocOutputContext2(&outputContext, nil, "wav", outputFile) != 0 { return fmt.Errorf("failed to create output context") } defer avformat.AvformatFreeContext(outputContext) // 寻找音频流 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 // 初始化解码器 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") } // 初始化音频处理滤镜 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") } // 初始化输出编码器 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") } // 初始化输出流 outputStream := outputContext.AvformatNewStream(outputCodec) if outputStream == nil { return fmt.Errorf("failed to create output stream") } outputStream.CodecParameters = codecParameters // 写入输出文件头 if avformat.AvformatWriteHeader(outputContext, nil) < 0 { return fmt.Errorf("failed to write output header") } // 音频流失真修复并写入输出文件 packet := avformat.AvPacketAlloc() for avformat.AvReadFrame(inputContext, packet) >= 0 { if packet.StreamIndex == audioStreamIndex { // 解码音频帧 frame := avutil.AvFrameAlloc() if avformat.AvcodecSendPacket(codecContext, packet) == 0 { for avformat.AvcodecReceiveFrame(codecContext, frame) >= 0 { // 音频失真修复 avutil.AvBuffersrcAddFrameFlags(audioFilterGraph.GetInputs()[0], frame, 0) for avutil.AvBuffersinkGetFrame(audioFilterGraph.GetOutputs()[0].GetFilterContext(), frame) >= 0 { // 编码音频 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) } // 写入输出文件尾 avformat.AvWriteTrailer(outputContext) return nil }
总结:
通过使用Golang语言和FFmpeg库,我们可以很容易地实现音频降噪和失真修复的功能。在降噪方面,我们使用了Denoise音频滤波器来去除噪声;在失真修复方面,我们使用了修复音高的音频滤波器来恢复音频的原始音质。以上是具体的代码示例,希望对您有所帮助。
好了,本文到此结束,带大家了解了《Golang与FFmpeg: 如何实现音频降噪和失真修复》,希望本文对你有所帮助!关注golang学习网公众号,给大家分享更多Golang知识!

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