詳解如何用js實現(xiàn)一個網(wǎng)頁版節(jié)拍器

更新時間：2023年01月19日 09:25:27 作者：ahao430

這篇文章主要為大家介紹了詳解如何用js實現(xiàn)一個網(wǎng)頁版節(jié)拍器示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

引言

平時練尤克里里經(jīng)常用到節(jié)拍器，突發(fā)奇想自己用js開發(fā)一個。

最后實現(xiàn)的效果如下：ahao430.github.io/metronome/。

代碼見github倉庫：github.com/ahao430/met…。

1. 需求分析

節(jié)拍器主要是可以設(shè)定不同的速度和節(jié)奏打拍子?？锤鞣N節(jié)拍器，有簡單的，也有復(fù)雜的。

設(shè)定不同的速度，每分鐘多少拍
選擇節(jié)拍，比如4/4拍、3/4拍、6/8拍等等。
選擇節(jié)拍的節(jié)奏型，一拍一個，一拍兩個，一拍三個（三連音），一拍四個，swing，等等。這個很多簡易節(jié)拍器就沒有了。
切換不同的音色，比如敲擊聲、鼓聲、人聲等等。

這里拍速是指一分鐘有多少拍。

而節(jié)拍是以幾分音符為1拍，每小節(jié)幾拍。這個不影響拍速，觀察各種節(jié)拍器，這里會展示幾個小點，每一拍一個點，其中第一拍第一下重聲，后面的輕聲。

節(jié)奏型決定每一拍響幾下，以及這幾下之前的節(jié)奏。比如這一拍響一下、響兩下、響三下、響四下；如果是一個swing就是前8后16分音符的時長；也可能這個節(jié)奏型的時長是兩拍，比如民謠掃弦的下----，下空下上。

2. 素材準(zhǔn)備

這里沒有UI，就簡單的寫下樣式，沒有做什么圖。去找了個節(jié)拍器的圖標(biāo)做favicon，找了幾個不同節(jié)奏型的圖片（截圖->裁剪o(╥﹏╥)o），最后音頻素材扒到一個強(qiáng)一個弱的敲擊聲。

準(zhǔn)備開工。

3. 開發(fā)實現(xiàn)

3.1 框架選型

這里選了 vue3，沒啥特別的原因，就是平常經(jīng)常用vue2和react，vue3沒怎么用過，練練手。試試vue3+vite的開發(fā)體驗。直接用官方腳手架開搞。

配置rem，引入amfe-flexible和ostcss-px2rem-exclude。

ui組件引入nutui。

3.2 模塊設(shè)計

<script setup lang="ts">
  import Speed from "./components/Speed.vue";
  import Rhythm from "./components/Rhythm.vue";
  import Beat from "./components/Beat.vue";
  import Play from "./components/Play.vue";
</script>
<template>
  <p class="title">節(jié)拍器</p>
  <main>
    <Speed></Speed>
    <div class="flex">
      <Beat></Beat>
      <Rhythm></Rhythm>
    </div>
    <Play></Play>
  </main>
</template>

將頁面按照功能模塊劃分了幾個組件，上面是調(diào)節(jié)拍速，中間是選擇節(jié)拍和節(jié)奏型，最下面是播放。

由于播放組件要用到其他組件的設(shè)置，引入pinia狀態(tài)管理，數(shù)據(jù)都存放到store。由于播放組件要獲取其他組件的數(shù)據(jù)，就每個組件都建了一個store，數(shù)據(jù)和計算邏輯都放到里面了。

這里寫組件時遇到vue3的第一個坑，數(shù)據(jù)解構(gòu)失去響應(yīng)性了，后面使用store的數(shù)據(jù)，直接用store.xxx。

3.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

拍速、節(jié)拍、節(jié)奏型組件都很簡單，下拉選擇就行了。重點需要設(shè)計一下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

節(jié)拍我是用一個數(shù)組來存儲，如[3,4]，看數(shù)組第一項知道這一小節(jié)節(jié)拍的數(shù)量。

節(jié)奏型考慮到有的節(jié)奏型不止一拍，用了一個二維數(shù)組來表示，每一項是一拍，然后這一拍由1和0的數(shù)組來表示，如民謠掃弦的↓ ↓ ↓↑，讀作下空空空下空下上，寫成[[1,0,0,0],[1,0,1,1]]。

export const MIN_SPEED = 40
export const MAX_SPEED = 400
export const DEF_SPEED = 120
export const DEF_BEAT = [4,4]
export const BEAT_OPTIONS = [
  [1,4],
  [2,4],
  [3,4],
  [4,4],
  [3,8],
  [6,8],
  [7,8],
]
export const DEF_RHYTHM = 1
export const RHYTHM_OPTIONS = [
  { id: 1, name: '?', value: [[1]], img: './img/1.jpg', rate: 30},
  { id: 2, name: '??', value: [[1,1]], img: './img/2.jpg', rate: 15},
  { id: 3, name: '三連音', value: [[1, 1, 1]], img: './img/3.jpg', rate: 10},
  { id: 4, name: '????', value: [[1,1,1,1]], img: './img/4.jpg', rate: 10},
  { id: 5, name: 'swing', value: [[1, 0, 1]], img: './img/5.jpg', rate: 10},
  { id: 6, name: '民謠掃弦', value: [[1, 0, 0,0], [1,0,1,1]], img: './img/6.png', rate: 10},
  { id: 7, name: '民謠掃弦2', value: [[1, 0, 1, 1], [0,1,1,1]], img: './img/7.png', rate: 10},
]

3.4 播放邏輯

播放組件這里比較復(fù)雜。當(dāng)點擊播放按鈕時，要開始打節(jié)拍。這是先播放一次重聲，然后根據(jù)拍速、節(jié)拍和節(jié)奏型計算下一次聲音的間隔，后續(xù)都按照這個間隔播放輕聲，直到小節(jié)結(jié)束。

// 點擊播放，重置節(jié)拍和節(jié)奏型計數(shù)，狀態(tài)置為true，執(zhí)行播放小節(jié)函數(shù)
function play() {
  beatCount.value = 0
  rhythmCount.value = 0
  isPlaying.value = true
  playBeat()
}

// 播放整個小節(jié)，節(jié)拍計數(shù)重置為0，允許播放重聲，播放節(jié)奏型
function playBeat () {
  if (!isPlaying.value) return false
  beat = useBeatStore().beat
  console.log('播放節(jié)拍：', beat)
  beatCount.value = 0
  heavy = true
  playRhythm()
}

// 播放整個節(jié)奏型(可能多拍), 節(jié)奏型音符計數(shù)重置
  function playRhythm () {
    if (!isPlaying.value) return false
    rhythm = useRhythmStore().rhythm.value
    rhythmRate = useRhythmStore().rhythm.rate
    console.log('播放節(jié)奏型：', rhythm)
    rhythmNotesLen = 0
    rhythmCount.value = 0
    rhythm.forEach(item => {
      rhythmNotesLen += item.length
    })
    playNote()
  }

播放期間，可能在不暫停播放的情況下，修改拍速、節(jié)拍和節(jié)奏型的值。因此在播放音符時，動態(tài)計算拍速，再根據(jù)節(jié)奏型的音符數(shù)量，去計算到下個音符的timeout時間。下個音符如果是1就播放，如果是0就不播放，然后繼續(xù)定時器。注意一個節(jié)奏型或者一個小節(jié)完成去重置計數(shù)。這里就不看單拍完成情況了。

  // 播放單個音符位置，可能是空拍
  function playNote () {
    // 一個節(jié)奏型可能有多拍
    speed = useSpeedStore().speed
    // 調(diào)整播放倍速
      player.playbackRate = Math.max(1, Math.min(10, speed / rhythmRate))
      player2.playbackRate = player.playbackRate
    const rhythmItemIndex = beatCount.value % rhythm.length 
    // 播放音頻
    const rhythmItem = rhythm[rhythmItemIndex]
    const note = rhythmItem[rhythmCount.value]
    console.log('播放音頻：', 
      note ?
        (heavy ? '重' : '輕')
      : '空'
    )
    if (note) {
      // 播放
      if (heavy) {
        player.currentTime = 0;
        player.play()
        heavy = false
      } else {
        player2.currentTime = 0;
        player2.play()
      }
    }
    // 計算間隔時間
    const oneBeatTime = ONE_MINUTE / speed
    const rhythmNoteTime = oneBeatTime / rhythmItem.length
    // 定時器，播放下一個音符
    timer = setTimeout(() => {
      let newRhythmCount = rhythmCount.value + 1
      if (newRhythmCount >= rhythmItem.length) {
        if (newRhythmCount >= rhythmNotesLen) {
          // 新的節(jié)奏型
          newRhythmCount = 0
          rhythmCount.value = newRhythmCount
        } else {
          // 當(dāng)前節(jié)奏型新的一拍
          rhythmCount.value = newRhythmCount
        }
        let newBeatCount = beatCount.value + 1
        if (newBeatCount >= beat[0]) {
          newBeatCount = 0
          // 新的節(jié)拍
          beatCount.value = newBeatCount
          playBeat()
        } else {
          beatCount.value = newBeatCount
          playRhythm()
        }
      } else {
        rhythmCount.value = newRhythmCount
        playNote()
      }
    }, rhythmNoteTime)
    // 呼吸樣式
    if (note) {
      const styleTime = rhythmNoteTime * 0.8
      rhythmCircleStyle.value = `transform: scale(1.5); transition: all linear ${styleTime / 1000}s; opacity: 0.5;`
      timer2 = setTimeout(() => {
        rhythmCircleStyle.value = 'transform: scale(0); transition: none; opacity: 0;'
      }, styleTime)
    }
  }

3.5 音頻控制

音頻的播放，用到了Audio對象。

  const player = new Audio('./audio/beat1.mp3')
  const player2 = new Audio('./audio/beat2.mp3')
// player.play()
// player.pause()

我們找的音頻播放速度和時長是固定的，但是當(dāng)拍速調(diào)快，或者一拍的節(jié)奏型有多個音符，前一次播放還沒結(jié)束，后一次播放就開始了，聽起來無法區(qū)分。這時我們可以調(diào)整播放速度，根據(jù)前面的音符間的間隔時間來調(diào)整倍率，修改player的playbackRate值。

不過實際發(fā)現(xiàn)瀏覽器的倍數(shù)有上限和下限，超出范圍會報錯。而且計算的也不是特別的準(zhǔn)，前面音符數(shù)量我們用[1]表示一拍一下，其實不是很準(zhǔn)，應(yīng)該是[1,0,0,0,...]，但是幾個0也得看節(jié)拍。干脆直接在那幾個節(jié)奏型的選項加了個rate字段，憑感覺調(diào)節(jié)了。

// 調(diào)整播放倍速
player.playbackRate = Math.max(1, Math.min(10, speed / rhythmRate))
player2.playbackRate = player.playbackRate

在每次播放音符重新取值，是可以做到切換后在下一個音符修正的，但是如果前面速度選的過慢，到下一次播放要等很久。改為三個選項切換任意值時，停止播放，再啟動。

watch([
  () => beatStore.beat, 
  () => rhythmStore.rhythm, 
  () => speedStore.speed
], () => {
  console.log('restart')
  restart()
})

3.6 動效

在播放的時候，按照節(jié)拍數(shù)量做了n個小圓點，第幾拍就亮哪一個。

然后做了一個呼吸動效，每個音符播放時，都有一個圓環(huán)從播放按鈕下方向外擴(kuò)散開來。

    // 呼吸樣式
    if (note) {
      const styleTime = rhythmNoteTime * 0.8
      rhythmCircleStyle.value = `transform: scale(1.5); transition: all linear ${styleTime / 1000}s; opacity: 0.5;`
      timer2 = setTimeout(() => {
        rhythmCircleStyle.value = 'transform: scale(0); transition: none; opacity: 0;'
      }, styleTime)
    }

3.7 大屏展示

amfe-flexible會始終按照屏幕寬度計算rem。實際上我們只做了移動端樣式，大屏的時候最好居中固定寬度展示，所以自己寫一個rem.js，設(shè)置最大寬度，超過最大寬度時，只按照最大寬度計算rem，同時給body添加maxWidth屬性。

3.8 新增人聲發(fā)音

增加一個組件，支持下拉選擇聲音類型，暫時有人聲和敲擊聲。選擇人聲時，改為播報1234，,2234...。

import Speech from 'speak-tts' 
const speech = new Speech()
speech.init({
  volume: 1,
  rate: 1,
  pitch: 1,
  lang: 'zh-CN',
})
  function playVoice () {
    const voice = useVoiceStore().voice
    console.log('voice: ', voice)
    if (voice === 'human') {
      const text = rhythmCount.value === 0 ? (beatCount.value + 1) : (rhythmCount.value + 1)
      speech.speak({
        text: '' + text,
        queue: false
      })
      if (heavy) {
        heavy = false
        speech.setPitch(0.5)
      }
    } else {
      if (heavy) {
        player.currentTime = 0;
        player.play()
        heavy = false
        speech.setPitch(0.5)
      } else {
        player2.currentTime = 0;
        player2.play()
      }
    }
  }

4. 部署

用github pages部署項目打包文件。這里找了一個別人提供的配置文件，實現(xiàn)push分支后利用github actions自動部署。

在項目根目錄新建.github/workflows目錄，然后新建一個任意名稱，.yml后綴的文件，填入下面配置推送即可。其中branches指定了main，看實際情況可以改成master。推送后action會自動打包main分支代碼，將dist目錄放到gh-pages分支根目錄，并將settings/pages自動設(shè)置為gh-pages分支根目錄展示。

name: CI
on:
  push:
    branches:
    - main
jobs:
  job:
    name: Deployment
    runs-on: macos-latest
    permissions:
      pages: write
      id-token: write
    environment:
      name: github-pages
      url: ${{ steps.deployment.outputs.page_url }}
    steps:
      - name: Checkout
        uses: actions/checkout@v3
      # setup node
      - name: Setup Node.js
        uses: actions/setup-node@v3 
        with:
          node-version: 16.16.0
      # setup pnpm
      - name: Setup pnpm
        uses: pnpm/action-setup@v2
        id: pnpm-install
        with:
          version: 7
          run_install: false
      # cache
      - name: Get pnpm store directory
        id: pnpm-cache
        shell: bash
        run: |
          echo "STORE_PATH=$(pnpm store path)" >> $GITHUB_OUTPUT
      - name: Setup pnpm cache
        uses: actions/cache@v3
        with:
          path: ${{ steps.pnpm-cache.outputs.STORE_PATH }}
          key: ${{ runner.os }}-pnpm-store-${{ hashFiles('**/pnpm-lock.yaml') }}
          restore-keys: |
            ${{ runner.os }}-pnpm-store-
      # cache fail and install dependencies
      - name: Install dependencies
        if: steps.pnpm-cache.outputs.cache-hit != 'true'
        run: |
          pnpm install
      - name: Build
        run: pnpm run build
      - name: upload production artifacts
        uses: actions/upload-pages-artifact@v1
        with:
          path: dist
      # deploy
      - name: Deploy Page To Release
        id: deployment
        uses: actions/deploy-pages@v1