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android音频学习笔记之wav头文件

一禅-小和尚 2023-04-18 原文

如何存储和解析wav文件
定义：wav格式，就是微软开发的一种文件格式规范，文件分为两部分
（1）第一部分：文件头，记录重要的参数信息，对于音频而言，包括：采样率，通道数，位宽等等
（2）第二部分：数据块，也就是一帧一帧的二进制数据，对于音频而言，就是原始的PCM数据

（一）将采集的PCM音频数据保存到wav文件

文件头

wav格式头，主要分为三个部分
（1）属于最顶层的信息块
ChunkID 来表示这是一个RIFF格式文件
Format 填入WAVE 来标识这是一个wav文件
ChunkSize 记录了整个wav文件的字节数

（2）第二部分 属于fmt信息块
主要记录了本wav音频文件的详细音频参数信息，例如通道数，采样率，位宽

（3）第三部分，数据data信息块，由Subchunk2Size 这个字段来记录后面存储的二进制原始音频数据的长度

其实，格式就是一种规范，告诉你二进制数据是怎么存储的，你应该按照什么样的方式解析
下图就是数据怎么进行二进制存储的

所以可以写一个java类来抽象和描述wav文件头

public class WavFileHeader {

    public static final int WAV_FILE_HEADER_SIZE = 44;
    public static final int WAV_CHUNKSIZE_EXCLUDE_DATA = 36;//第一部分"顶层"和第二部分"fmt"信息块共占36位

    public static final int WAV_CHUNKSIZE_OFFSET = 4; //ChunkSize是第4位开始，占4个byte
    public static final int WAV_SUB_CHUNKSIZE1_OFFSET = 16;//SubChunk1Size是第16位开始，占4个byte
    public static final int WAV_SUB_CHUNKSIZE2_OFFSET = 40;//SubChunk2Size是第40位开始，占4个byte

    public String mChunkID = "RIFF";
    public int mChunkSize = 0;
    public String mFormat = "WAVE";

    public String mSubChunk1ID = "fmt ";
    public int mSubChunk1Size = 16;
    public short mAudioFormat = 1;
    public short mNumChannel = 1; //通道数
    public int mSampleRate = 8000; //采样率
    public int mByteRate = 0;
    public short mBlockAlign = 0;
    public short mBitsPerSample = 8;//数据位宽

    public String mSubChunk2ID = "data";
    public int mSubChunk2Size = 0;

    public WavFileHeader() {

    }

    public WavFileHeader(int sampleRateInHz, int channels, int bitsPerSample) {
        mSampleRate = sampleRateInHz;
        mBitsPerSample = (short) bitsPerSample;
        mNumChannel = (short) channels;
        mByteRate = mSampleRate * mNumChannel * mBitsPerSample / 8;
        mBlockAlign = (short) (mNumChannel * mBitsPerSample / 8);
    }
}

也就是将上图描述的用java代码进行抽象化

读写wav文件
wav文件就是一段“文件头+音频二进制数据”，因此：
（1）写wav文件，其实就是先写入一个wav文件头，然后再继续写入音频二进制数据
（2）读wav文件，其实也就是先读一个wav文件，然后再继续读出音频二进制数据即可

值得注意的是：
（1）wav文件头中，有哪些是变化的，哪些是不变的： 文件头开头的“RIFF”字符串就是“不变的”部分，而用来记录音频数据总长度的“Subchunk2Size”变量就是属于“变化的”部分，因为，再音频数据没有彻底全部写完之前，你是无法知道一共写入了多少字节的音频数据的，因此，这个部分，需要用一个变量记录起来，到全部写完之后，再使用 Java 的“RandomAccessFile”类，将文件指针跳转到“Subchunk2Size”字段，改写一下默认值即可。
（2）如何将int ,short变量与byte[] 的转换

private static byte[] intToByteArray(int data) {
    return ByteBuffer.allocate(4).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).putInt(data).array();
}

private static byte[] shortToByteArray(short data) {
    return ByteBuffer.allocate(2).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).putShort(data).array();
} 

private static short byteArrayToShort(byte[] b) {
    return ByteBuffer.wrap(b).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getShort();
}
    
private static int byteArrayToInt(byte[] b) {
    return ByteBuffer.wrap(b).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getInt();
}

参考文献：Jhuster的博客

android笔记xffxff0cxff0java开发语言

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