Golang 및 FFmpeg: 오디오 소음 감소 및 왜곡 복구를 달성하는 방법
소개:
오디오 처리 분야에서 소음 감소 및 왜곡 복구는 두 가지 매우 중요한 작업입니다. 잡음 감소는 오디오의 잡음을 제거하고, 음질을 향상시키며, 오디오를 더욱 선명하게 만들 수 있으며, 왜곡 복구는 전송이나 녹음으로 인해 발생한 왜곡을 복구하여 오디오가 원래의 음질을 복원할 수 있도록 합니다. 이 기사에서는 Golang 및 FFmpeg 라이브러리를 사용하여 특정 코드 예제와 함께 오디오 잡음 감소 및 왜곡 복구를 구현하는 방법을 소개합니다.
1. FFmpeg 설치 및 구성
먼저 FFmpeg 라이브러리를 설치하고 환경을 구성해야 합니다. Linux 시스템에서는 다음과 같은 패키지 관리 도구를 사용하여 설치할 수 있습니다.
$ sudo apt-get install ffmpeg
Windows 시스템에서는 FFmpeg 공식 웹사이트에서 설치 패키지를 다운로드하여 설치할 수 있습니다.
설치가 완료되면 FFmpeg 라이브러리를 Golang에 도입해야 합니다. 다음과 같이 Go의 패키지 관리 도구를 사용하여 설치할 수 있습니다.
$ go get github.com/giorgisio/goav/avformat $ go get github.com/giorgisio/goav/avutil
그런 다음 FFmpeg 라이브러리를 코드에 도입합니다.
import ( "github.com/giorgisio/goav/avformat" "github.com/giorgisio/goav/avutil" )
2. 오디오 잡음 감소 구현
오디오 잡음 감소는 잡음 구성 요소를 제거하여 달성할 수 있습니다. 스펙트럼에서. FFmpeg에서는 소음 감소를 위해 Denoise 오디오 필터를 사용할 수 있습니다.
구체적인 코드는 다음과 같습니다.
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. 오디오 왜곡 복구 구현
오디오 왜곡 복구는 일부 알고리즘을 통해 원래의 음질을 복원할 수 있습니다. FFmpeg에서는 피치를 복구하는 오디오 필터를 사용하여 왜곡 복구를 달성할 수 있습니다.
구체적인 코드는 다음과 같습니다.
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 }
요약:
Golang 언어와 FFmpeg 라이브러리를 사용하여 오디오 잡음 감소 및 왜곡 복구 기능을 쉽게 구현할 수 있습니다. 노이즈 감소 측면에서는 노이즈 제거를 위해 Denoise 오디오 필터를 사용하고, 왜곡 복구 측면에서는 피치를 복구하여 오디오의 원래 음질을 복원하는 오디오 필터를 사용합니다. 위의 내용은 구체적인 코드 예제입니다. 도움이 되었기를 바랍니다.
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