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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

WAV 文件标准格式如下:**
WAV文件格式

我们用一个数据格式使用十六进制展示的大小为 72 字节 WAVE 格式文件举例:
WAV文件格式

下面来一张通俗易懂的图:
WAV文件格式

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 输入文件参数 -i 输入文件 输出文件参数 输出文件
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FFmpegUtil类的pcm2wav方法中。

#include <QFile>
#include <QDebug>
class FFmpegUtil {
public:
FFmpegUtil();
static void pcm2wav(WAVHeader &header,
const char *pcmFilename,
const char *wavFilename);
};
void FFmpegUtil::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)
- sizeof (header.riffChunkId)
- sizeof (header.riffChunkDataSize);
// 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;
header.audioFormat = 1;
// 调用函数
FFmpegUtil::pcm2wav(header, "F:/in.pcm", "F:/out.wav");

代码链接

posted @   咸鱼Jay  阅读(218)  评论(0编辑  收藏  举报
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