Golang と FFmpeg: オーディオ ノイズ リダクションと歪み修復を実現する方法
はじめに:
オーディオ処理の分野では、ノイズ リダクションと歪み修復は 2 つあります。非常に重要な任務。ノイズリダクションはオーディオのノイズを除去し、音質を改善し、オーディオをよりクリアにすることができます。一方、歪み修復は、送信または録音によって発生した歪みを修復し、オーディオを元の音質に戻すことができます。この記事では、Golang ライブラリと FFmpeg ライブラリを使用してオーディオ ノイズ リダクションと歪み修復を実装する方法を、具体的なコード例とともに紹介します。
1. FFmpeg のインストールと設定
まず、FFmpeg ライブラリをインストールして環境を設定する必要があります。 Linux システムでは、インストールに次のようなパッケージ管理ツールを使用できます。
$ sudo apt-get install ffmpeg
Windows システムでは、FFmpeg の公式 Web サイトからインストール パッケージをダウンロードしてインストールできます。
インストールが完了したら、FFmpeg ライブラリを Golang に導入する必要があります。インストールには、次のような Go のパッケージ管理ツールを使用できます:
$ go get github.com/giorgisio/goav/avformat $ go get github.com/giorgisio/goav/avutil
次に、FFmpeg ライブラリをコードに導入します:
import (
"github.com/giorgisio/goav/avformat"
"github.com/giorgisio/goav/avutil"
)2. オーディオ ノイズ リダクションの実装
オーディオの低減 ノイズは、スペクトル内のノイズ成分を除去することによって実現できます。 FFmpeg では、ノイズ除去に Denoise オーディオ フィルターを使用できます。
具体的なコードは次のとおりです:
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
}3. オーディオ歪み修復の実装
オーディオ歪み修復は、いくつかのアルゴリズムを通じて元の音質を復元できます。 FFmpeg では、ピッチを修復するオーディオ フィルターを使用して歪みを修復できます。
具体的なコードは次のとおりです。
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
}概要:
Golang 言語と FFmpeg ライブラリを使用することで、オーディオのノイズ リダクションと歪み修復の機能を簡単に実現できます。ノイズリダクションに関しては、ノイズ除去オーディオフィルターを使用してノイズを除去し、歪み修復に関しては、ピッチを修復してオーディオ本来の音質を復元するオーディオフィルターを使用します。上記は具体的なコード例です。お役に立てれば幸いです。
以上がGolang と FFmpeg: オーディオ ノイズ リダクションと歪み修復を実現する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。
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