鸿蒙HarmonyOS项目实战开发-调频声波App_鸿蒙4,2024年最新2024HarmonyOS鸿蒙面试

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.fontColor(this.mainColor)

Button("+") .onClick(async event => { const newValue = this.frequency + this.step // 4. 把当前的频率增加预设的步进 this.frequency = Math.min(newValue, 30000) // 5. 控制频率小于三万 this.updateFrequency() // 6. 让播放器更新频率 }) .fontSize(60) .fontColor(this.mainColor) .backgroundColor("opaque") } .margin({ top: "30%" })

  1. 频率下方加入一些使用提示 HarmonyOS项目实战:调频声波App(二)UI-鸿蒙开发者社区

Text("上下滑动屏幕\n以调整频率") .fontColor(this.subtitleColor) .textAlign(TextAlign.Center) .margin({ top: 20 })

Text(this.readmeRecord ? "使用说明" : "使用必读!") .fontColor(this.readmeRecord ? "#2A1EB1" : Color.Red) .fontSize(this.readmeRecord ? 16 : 24) .margin({ top: 20 }) .onClick(() => { router.pushUrl({ url: 'pages/ReadmePage' }) // 1. 跳转readme界面 this.readmeRecord = true // 2. 首次使用的时候会使跳转按钮更显眼,跳转过以后就恢复正常UI。用一个state变量来控制显示状态 preferences.getPreferences(getContext(this), "default").then((preference) => { preference.put("readmeRecord", true) // 3. 记录到preference preference.flush() }) })

  1. 界面底部的播放/停止按钮 HarmonyOS项目实战:调频声波App(二)UI-鸿蒙开发者社区

Button(this.playing ? "停止" : "播放") .fontColor(this.bgColor) .fontSize(30) .height(60) .backgroundColor(this.mainColor) .width("100%") .type(ButtonType.Normal) .onClick(() => { this.playing ? this.stop() : this.play() this.playing = !this.playing })

至此,软件的基本功能就架设完成了。接下来还可以加一点实用功能。

  1. 选择波形。由于没有找到类似iOS中的segment组件,这里直接用Text来做手动布局。 HarmonyOS项目实战:调频声波App(二)UI-鸿蒙开发者社区

@Builder waveTypeSelector() { Row() { ForEach(this.waveOptions, (item: string, index: number) => { Image(index === this.index ? item[0] : item[1]) .width(50) .height(50) .backgroundColor(index === this.index ? this.selectedBgColor : this.mainColor) .padding(2) .borderRadius({ topLeft: index === 0 ? 20 : 0, // 1. 第一个选项左边做圆角 bottomLeft: index === 0 ? 20 : 0, topRight: index === this.waveOptions.length - 1 ? 20 : 0, // 2. 最后一个选项右边做圆角 bottomRight: index === this.waveOptions.length - 1 ? 20 : 0 }) .onClick(() => { this.setIndex(index) }) }, (item: string) => item) } .margin({ top: 20 }) }

这是一个独立的模块,最后集成到build()方法里

this.waveTypeSelector()

  1. 管理预设的频率和波形 HarmonyOS项目实战:调频声波App(二)UI-鸿蒙开发者社区

HarmonyOS项目实战:调频声波App(二)UI-鸿蒙开发者社区

@Builder presets() { Row() { ForEach(this.presetsData, (item: PresetModel, index: number) => { Column() { if (this.isEditMode) { Badge({ // 1. 如果是编辑模式,需要在图标右上角加一个badge,用于删除预设 value: "X", style: { badgeColor: Color.Red } }) { this.presetItemImage(this.waveImageFromWaveType(item.waveType)) } .onClick(event => { if (event.x > 32 && event.y < 16) { // 2. 右上角的badge不能设置点击,需要在整个badge控件上做点击位置判断,如果在badge图标的范围内,就删除预设数组相应位置的数据。 this.presetsData.splice(index, 1) } }) } else { // 3. 如果不是编辑模式,直接显示图片 Flex() { this.presetItemImage(this.waveImageFromWaveType(item.waveType)) } .width(50) .height(50) .onClick(() => { this.index = item.waveType // 4. 不是编辑模式的时候,点击图片,设置当前的波形和频率 this.frequency = item.frequency }) } Text(${item.frequency} Hz) .fontColor(this.mainColor) .fontSize(16) .margin({ top: 10 }) } .width(64) .height(80) .margin({ right: index < this.presetsData.length - 1 ? 30 : this.isEditMode ? 30 : this.isPresetFull() ? 0 : 30 }) }, (item: string) => item)

Column() { // 5. 预设数组右边放置一个添加/完成按钮 Image(this.isEditMode ? r("app.media.prstcheck"):r("app.media.prst_check") : r("app.media.prst_add")) .width(50) .height(50) .backgroundColor(this.isEditMode ? this.mainColor : this.bgColor) .borderColor(this.mainColor) .borderWidth(4) .borderRadius(25) .onClick(() => { if (this.isEditMode) { // 6. 编辑模式的时候点击退出编辑模式 this.isEditMode = false } else { // 7. 非编辑模式的时候点击添加预设,添加之后把预设数组写入preference if (this.isPresetFull()) { return } this.presetsData.push({ waveType: this.index, frequency: this.frequency }) preferences.getPreferences(getContext(this), "default").then((preference) => { preference.put("presets", JSON.stringify(this.presetsData)) preference.flush() }) } })

Text(this.isEditMode ? "完成" : "添加预设") .fontSize(16) .fontColor(this.mainColor) .margin({ top: 10 }) } .width(64) .height(80) .visibility(this.isEditMode ? Visibility.Visible : this.isPresetFull() ? Visibility.None : Visibility.Visible) // 8. 预设数量有上限,达到上限以后不显示增加按钮 } .margin({ top: 20 }) }

@Builder presetItemImage(image: Resource) { Image(image) .width(50) .height(50) .backgroundColor(this.mainColor) .borderRadius(25) .gesture(LongPressGesture() .onAction(() => { this.isEditMode = true }) ) }


生成声波

思路(可以跳过)

形成声波并播放是这个App的核心功能,如何实现这个功能,属实走了很多弯路。起初认为这是一个计算密集任务,在网上查到了一个生成正弦波并输出wav文件的C语言实现,并开了一个C工程来验证功能。可以成功调整声波频率,并生成wav文件。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include "sndfile.h"

#define SAMPLE_RATE 44100 // Sample rate in Hz #define DURATION 5.0 // Duration in seconds #define AMPLITUDE 0.5 // Amplitude of the sine wave #define FREQUENCY 440.0 // Frequency in Hz

int main() { // Calculate the number of samples int num_samples = (int)(SAMPLE_RATE * DURATION);

// Open the output file for writing SF_INFO sfinfo; sfinfo.samplerate = SAMPLE_RATE; sfinfo.channels = 1; // Mono sfinfo.format = SF_FORMAT_WAV | SF_FORMAT_PCM_16; SNDFILE* outfile = sf_open("sine_wave.wav", SFM_WRITE, &sfinfo);

if (!outfile) { printf("Error: Unable to open output file\n"); return 1; }

// Generate and write the sine wave to the file double phase = 0.0; for (int i = 0; i < num_samples; i++) { double value = AMPLITUDE * sin(2.0 * M_PI * FREQUENCY * i / SAMPLE_RATE); if (sf_writef_double(outfile, &value, 1) != 1) { printf("Error writing to file\n"); return 1; } }

// Close the output file sf_close(outfile);

printf("Sine wave generated and saved to 'sine_wave.wav'\n");

return 0; }

可以看到这段代码里面依赖三方库sndfile。所以起初为了把这段C代码放进App里,在native包上面研究了很久。包括怎么处理三方库sndfile的依赖,以及sndfile对其他库的依赖。尝试过直接集成源码,也尝试过编译不同处理器架构的so文件。但发现工作量太大,另外涉及到的技术栈不熟悉,花太多精力搞这个功能。之后换了个思路,找了一份不依赖三方库生成正弦波的C代码。

#include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <math.h>

#define SAMPLE_RATE 44100 // Sample rate in Hz #define DURATION 1 // Duration of the sine wave in seconds #define AMPLITUDE 0.5 // Amplitude of the sine wave #define FREQUENCY 440.0 // Frequency of the sine wave in Hz #define NUM_CHANNELS 1 // Number of audio channels (1 for mono, 2 for stereo)

// Function to write a 16-bit PCM sample to a file void write_sample(FILE *file, int16_t sample) { fwrite(&sample, sizeof(int16_t), 1, file); }

int main() { FILE *wav_file; int16_t sample; double t, dt;

// Open the WAV file for writing wav_file = fopen("sine_wave.wav", "wb"); if (!wav_file) { fprintf(stderr, "Error opening WAV file for writing\n"); return 1; }

// Calculate the time step (inverse of sample rate) dt = 1.0 / SAMPLE_RATE;

const uint32_t chunkSize = 16; const uint16_t audioFormat = 1; const uint16_t numChannels = NUM_CHANNELS; const uint32_t sampleRate = SAMPLE_RATE; const uint32_t byteRate = SAMPLE_RATE * NUM_CHANNELS * sizeof(int16_t); const uint16_t blockAlign = NUM_CHANNELS * sizeof(int16_t); const uint16_t bitsPerSample = 16;

// Write WAV file header fprintf(wav_file, "RIFF----WAVEfmt "); // Chunk ID and format fwrite(&chunkSize, 4, 1, wav_file); // Chunk size (16 for PCM) fwrite(&audioFormat, 2, 1, wav_file); // Audio format (1 for PCM) fwrite(&numChannels, 2, 1, wav_file); // Number of channels fwrite(&sampleRate, 4, 1, wav_file); // Sample rate fwrite(&byteRate, 4, 1, wav_file); // Byte rate fwrite(&blockAlign, 2, 1, wav_file); // Block align fwrite(&bitsPerSample, 2, 1, wav_file); // Bits per sample

fprintf(wav_file, "data----"); // Data sub-chunk

// Generate and write sine wave samples for (t = 0; t < DURATION; t += dt) { sample = AMPLITUDE * (int16_t)(32767.0 * sin(2.0 * M_PI * FREQUENCY * t)); write_sample(wav_file, sample); }

// Close the WAV file fclose(wav_file);

return 0; }

这段代码可以直接放到native子工程里,并在js端调用。之后又花了很多精力研究了一下App文件沙盒的访问,使C语言生成的wav文件能被js访问到。然后通过AVPlayer播放wav文件。
然而,根据App的功能,需要在主界面拖动并连续调整声波频率。考虑到每次调整频率都要删除旧的wav,生成新的wav,效率可能不够。实际的验证下拉也发现频率调节会有延迟和杂音的问题。
于是,继续研究,深入阅读源码,发现整个代码的核心功能在for循环里。在// Write WAV file header注释段中,写入的是wav文件头,这段数据可以舍弃,舍弃以后的文件只有纯声波数据(pcm文件)。所以是否可以直接把声波数据播放出来呢?

最终方案(正文开始)

最终我在文档里找到了AudioRenderer,这个组件可以把声波数据直接播放出来。
创建一个AudioRendererPlayer类来控制音频的播放,以下是该类中的核心代码。本代码示例省略了很多细节,包括AudioRenderer的创建过程和写入声波数据的异步操作,为的是展示最核心的实现思路。

const renderModel: audio.AudioRenderer const bufferSize = 800 // 1. bufferSize的大小经过了试验,取800是一个比较合适的数值。太大会导致一次写入的声波数据要放很久,在调整频率的时候会有延迟。太小的话,声音的播放会失败。 const data = new Int16Array(bufferSize)

for (let i = 0; i < bufferSize; i++) { // 2. 这是一段可以生成连续声波的循环,循环次数控制在bufferSize内,参数t连续重置 data[i] = AMPLITUDE * (32767.0 * Math.sin(2.0 * Math.PI * this.frequency * this.t)) this.t += dt; if (this.t >= 1.0 / this.frequency) { this.t -= 1.0 / this.frequency; } }

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