Go语言中的音频处理：探索原生库与波形可视化实践

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

// AudioSample 结构体表示一个立体声音频样本
// 实际应用中，这可能是一个float32、int16等类型，并根据解码器输出进行调整。
type AudioSample struct {
    Left  float64 // 左声道幅度值
    Right float64 // 右声道幅度值
}

// ExtractPeaks 从一系列音频样本中提取峰值，用于波形可视化。
// samples: 输入的音频样本切片。
// numPoints: 期望生成的波形数据点数量。
// 返回一个包含每个数据点峰值幅度的切片。
func ExtractPeaks(samples []AudioSample, numPoints int) ([]float64, error) {
    if len(samples) == 0 || numPoints <= 0 {
        return nil, fmt.Errorf("无效输入：样本为空或数据点数量非正数")
    }
    if numPoints > len(samples) {
        numPoints = len(samples) // 如果请求的点数多于样本数，则最多生成样本数个点
    }

    peaks := make([]float64, numPoints)
    // 计算每个波形数据点需要覆盖的样本数量
    samplesPerPoint := float64(len(samples)) / float64(numPoints)

    for i := 0; i < numPoints; i++ {
        // 确定当前波形数据点对应的样本范围
        startIdx := int(float64(i) * samplesPerPoint)
        endIdx := int(float64(i+1) * samplesPerPoint)
        if endIdx > len(samples) {
            endIdx = len(samples)
        }
        if startIdx >= endIdx { // 确保索引有效
            // 如果当前段没有样本，则跳过或使用前一个值，这里选择跳过
            continue
        }

        maxAmplitude := 0.0 // 记录当前段的最大绝对幅度
        for j := startIdx; j < endIdx; j++ {
            // 对于波形图，通常关心的是声音的强度，即绝对幅度
            // 取左右声道中绝对值较大的一个作为当前样本的幅度
            amplitude := math.Max(math.Abs(samples[j].Left), math.Abs(samples[j].Right))
            if amplitude > maxAmplitude {
                maxAmplitude = amplitude
            }
        }
        peaks[i] = maxAmplitude
    }

    return peaks, nil
}

func main() {
    // --- 概念性使用示例 ---
    // 在实际应用中，您会首先使用一个音频解码库（如纯Go的go-audio/wav或cgo封装的FFmpeg）
    // 将音频文件（例如WAV, MP3）解码成一系列 AudioSample 结构体或原始PCM数据。

    // 模拟一些已解码的音频样本数据
    mockSamples := []AudioSample{
        {0.1, 0.1}, {0.2, 0.2}, {0.5, 0.5}, {0.8, 0.8}, {0.9, 0.9},
        {0.7, 0.7}, {0.4, 0.4}, {0.1, 0.1}, {-0.2, -0.2}, {-0.5, -0.5},
        {-0.8, -0.8}, {-0.9, -0.9}, {-0.7, -0.7}, {-0.4, -0.4}, {-0.1, -0.1},
        {0.1, 0.1}, {0.3, 0.3}, {0.6, 0.6}, {0.95, 0.95}, {0.8, 0.8},
        {0.5, 0.5}, {0.2, 0.2}, {-0.1, -0.1}, {-0.4, -0.4}, {-0.7, -0.7},
        {-0.92, -0.92}, {-0.6, -0.6}, {-0.3, -0.3}, {0.0, 0.0}, {0.0, 0.0},
    }

    // 期望生成的波形数据点数量
    waveformPoints := 10

    peaks, err := ExtractPeaks(mockSamples, waveformPoints)
    if err != nil {
        fmt.Println("提取峰值时发生错误:", err)
        return
    }

    fmt.Printf("提取了 %d 个波形峰值点:\n", len(peaks))
    for i, p := range peaks {
        fmt.Printf("点 %d: %.2f\n", i+1, p)
    }

    // 这些 'peaks' 值随后可以被用于在图形界面上绘制波形图。
    // 例如，使用Go的图像库或Web前端技术（如Canvas）。
}