【秒懂音视频开发】10_PCM转WAV
播放器是无法直接播放PCM的，因为播放器并不知道PCM的采样率、声道数、位深度等参数。当PCM转成某种特定的音频文件格式后（比如转成WAV），就能够被播放器识别播放了。
本文通过2种方式（命令行、编程）演示一下：如何将PCM转成WAV。
WAV文件格式
在进行PCM转WAV之前，先再来认识一下WAV的文件格式。
- WAV、AVI文件都是基于RIFF标准的文件格式
- RIFF（Resource Interchange File Format，资源交换文件格式）由Microsoft和IBM提出
- 所以WAV、AVI文件的最前面4个字节都是RIFF四个字符
找遍了全网，并没有找到令我十分满意的WAV文件格式图，于是按照自己的理解画了一张表格，个人觉得还是极其通俗易懂的。
每一个chunk（数据块）都由3部分组成：
- id：chunk的标识
- data size：chunk的数据部分大小，字节为单位
- data，chunk的数据部分
整个WAV文件是一个RIFF chunk，它的data由3部分组成：
- format：文件类型
- fmt chunk
- 音频参数相关的chunk
- 它的data里面有采样率、声道数、位深度等参数信息
- data chunk
- 音频数据相关的chunk
- 它的data就是真正的音频数据（比如PCM数据）
RIFF chunk除去data chunk的data（音频数据）后，剩下的内容可以称为：WAV文件头，一般是44字节。
命令行
通过下面的命令可以将PCM转成WAV。
ffmpeg -ar 44100 -ac 2 -f s16le -i out.pcm out.wav
需要注意的是：上面命令生成的WAV文件头有78字节。对比44字节的文件头，它多增加了一个34字节大小的LIST chunk。
关于LIST chunk的参考资料：
加上一个输出文件参数-bitexact可以去掉LIST Chunk。
ffmpeg -ar 44100 -ac 2 -f s16le -i out.pcm -bitexact out2.wav
编程
在PCM数据的前面插入一个44字节的WAV文件头，就可以将PCM转成WAV。
WAV的文件头结构
WAV的文件头结构大概如下所示：
#define AUDIO_FORMAT_PCM 1
#define AUDIO_FORMAT_FLOAT 3
// WAV文件头（44字节）
typedef struct {
// RIFF chunk的id
uint8_t riffChunkId[4] = {'R', 'I', 'F', 'F'};
// RIFF chunk的data大小，即文件总长度减去8字节
uint32_t riffChunkDataSize;
// "WAVE"
uint8_t format[4] = {'W', 'A', 'V', 'E'};
/* fmt chunk */
// fmt chunk的id
uint8_t fmtChunkId[4] = {'f', 'm', 't', ' '};
// fmt chunk的data大小：存储PCM数据时，是16
uint32_t fmtChunkDataSize = 16;
// 音频编码，1表示PCM，3表示Floating Point
uint16_t audioFormat = AUDIO_FORMAT_PCM;
// 声道数
uint16_t numChannels;
// 采样率
uint32_t sampleRate;
// 字节率 = sampleRate * blockAlign
uint32_t byteRate;
// 一个样本的字节数 = bitsPerSample * numChannels >> 3
uint16_t blockAlign;
// 位深度
uint16_t bitsPerSample;
/* data chunk */
// data chunk的id
uint8_t dataChunkId[4] = {'d', 'a', 't', 'a'};
// data chunk的data大小：音频数据的总长度，即文件总长度减去文件头的长度(一般是44)
uint32_t dataChunkDataSize;
} WAVHeader;
PCM转WAV核心实现
封装到了FFmpegs类的pcm2wav函数中。
#include <QFile>
#include <QDebug>
class FFmpegs {
public:
FFmpegs();
static void pcm2wav(WAVHeader &header,
const char *pcmFilename,
const char *wavFilename);
};
void FFmpegs::pcm2wav(WAVHeader &header,
const char *pcmFilename,
const char *wavFilename) {
header.blockAlign = header.bitsPerSample * header.numChannels >> 3;
header.byteRate = header.sampleRate * header.blockAlign;
// 打开pcm文件
QFile pcmFile(pcmFilename);
if (!pcmFile.open(QFile::ReadOnly)) {
qDebug() << "文件打开失败" << pcmFilename;
return;
}
header.dataChunkDataSize = pcmFile.size();
header.riffChunkDataSize = header.dataChunkDataSize
+ sizeof (WAVHeader) - 8;
// 打开wav文件
QFile wavFile(wavFilename);
if (!wavFile.open(QFile::WriteOnly)) {
qDebug() << "文件打开失败" << wavFilename;
pcmFile.close();
return;
}
// 写入头部
wavFile.write((const char *) &header, sizeof (WAVHeader));
// 写入pcm数据
char buf[1024];
int size;
while ((size = pcmFile.read(buf, sizeof (buf))) > 0) {
wavFile.write(buf, size);
}
// 关闭文件
pcmFile.close();
wavFile.close();
}
调用函数
// 封装WAV的头部
WAVHeader header;
header.numChannels = 2;
header.sampleRate = 44100;
header.bitsPerSample = 16;
// 调用函数
FFmpegs::pcm2wav(header, "F:/in.pcm", "F:/out.wav");
