原始PCM音频数据转存为WAV文件

1、简介

我们获取到的音频数据，可能是需要存储的。但是不能只存原始的数据，需要一定的格式来存储。比如图片的存储格式有JPEG、PNG、GIF等。视频有mp4、avi、RMVB等。音频的格式有mp3、wav、WMA等。这些文件都是可以在播放器中直接播放的，但是音频录制的时候采样率、声道数等等这些必要的参数是需要让播放器知道的，不然播放器就不能正常的播放音频文件。所以在存储的时候我们会为数据加上指定的“头”，这里面包括了音频的采样率、声道等参数信息。下面我们就学习wav格式。

2、wav格式的文件头

通过参考这个网站：http://soundfile.sapp.org/doc/WaveFormat

image.png

文件头包括三个部分

• 第一部分通过“ChunkID”来表示这是一个 “RIFF”格式的文件，通过“Format”填入“WAVE”来标识这是一个 wav 文件。而“ChunkSize”则记录了整个 wav 文件的字节数。
• 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、位宽等等。
• 第三部分属于“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。

第一部分和第二部分义工占36个字节、第三部分Subchunk2ID、和Subchunk2Size各占4字节，这44字节是文件头固定的长度。后面的字节就是真正的数据部分。所以当我们拿到了原始PCM数据后，加入前44字节文件头，保存为wav格式。这样就可以在其他播放器上播放了。

3、工具代码

/**
 * 原始PCM数据转WAV
 */
public class PcmToWavUtil {

    /**
     * 采样率
     */
    private int mSampleRate;
    /**
     * 声道数
     */
    private int mChannel;


    /**
     * @param sampleRate sample rate、采样率
     * @param channel    channel、声道
     */
    PcmToWavUtil(int sampleRate, int channel) {
        this.mSampleRate = sampleRate;
        this.mChannel = channel;
    }


    /**
     * pcm文件转wav文件
     */
    public ByteArrayOutputStream pcmToWav(ByteArrayOutputStream pcmBaos) {

        //音频数据的长度
        long totalAudioLen;
        //音频数据的长度和文件头中36字节的总和
        long totalDataLen;
        long longSampleRate = mSampleRate;
        int channels = mChannel == AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO ? 1 : 2;
        long byteRate = 16 * mSampleRate * channels / 8;
        ByteArrayOutputStream wavBaos = null;
        try {
            totalAudioLen = pcmBaos.size();
            //由于文件头中，后8个字节也是属于数据部分，所以这里只加上前面的36字节
            totalDataLen = totalAudioLen + 36;

            wavBaos = new ByteArrayOutputStream();

            //添加头
            writeWaveFileHeader(wavBaos, totalAudioLen, totalDataLen,
                    longSampleRate, channels, byteRate);

            wavBaos.write(pcmBaos.toByteArray());
            wavBaos.flush();
            return wavBaos;
        } catch (IOException e) {
            try {
                pcmBaos.close();
            } catch (IOException e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (pcmBaos != null) {
                try {
                    pcmBaos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (wavBaos != null) {
                try {
                    wavBaos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 加入wav文件头
     */
    private void writeWaveFileHeader(ByteArrayOutputStream wavBaos, long totalAudioLen,
                                     long totalDataLen, long longSampleRate, int channels, long byteRate)
            throws IOException {
        byte[] header = new byte[44];
        // RIFF/WAVE header
        header[0] = 'R';
        header[1] = 'I';
        header[2] = 'F';
        header[3] = 'F';
        header[4] = (byte) (totalDataLen & 0xff);
        header[5] = (byte) ((totalDataLen >> 8) & 0xff);
        header[6] = (byte) ((totalDataLen >> 16) & 0xff);
        header[7] = (byte) ((totalDataLen >> 24) & 0xff);
        //Format 'WAVE'
        header[8] = 'W';
        header[9] = 'A';
        header[10] = 'V';
        header[11] = 'E';
        //Subchunk1ID 'fmt'
        header[12] = 'f';
        header[13] = 'm';
        header[14] = 't';
        header[15] = ' ';
        // 4 bytes: size of 'fmt ' chunk
        header[16] = 16;
        header[17] = 0;
        header[18] = 0;
        header[19] = 0;
        // format = 1
        header[20] = 1;
        header[21] = 0;
        //通道数
        header[22] = (byte) channels;
        header[23] = 0;
        //采样率
        header[24] = (byte) (longSampleRate & 0xff);
        header[25] = (byte) ((longSampleRate >> 8) & 0xff);
        header[26] = (byte) ((longSampleRate >> 16) & 0xff);
        header[27] = (byte) ((longSampleRate >> 24) & 0xff);
        //音频数据攒送率
        header[28] = (byte) (byteRate & 0xff);
        header[29] = (byte) ((byteRate >> 8) & 0xff);
        header[30] = (byte) ((byteRate >> 16) & 0xff);
        header[31] = (byte) ((byteRate >> 24) & 0xff);
        // block align
        header[32] = (byte) (channels * 16 / 8);
        header[33] = 0;
        // 每个样本的数据位数
        header[34] = 16;
        header[35] = 0;
        //data
        header[36] = 'd';
        header[37] = 'a';
        header[38] = 't';
        header[39] = 'a';
        header[40] = (byte) (totalAudioLen & 0xff);
        header[41] = (byte) ((totalAudioLen >> 8) & 0xff);
        header[42] = (byte) ((totalAudioLen >> 16) & 0xff);
        header[43] = (byte) ((totalAudioLen >> 24) & 0xff);
        wavBaos.write(header);
    }
}

上面的writeWaveFileHeader()方法就可以很明确的看到前44字节的创建过程。
如果我们需要读取wav文件进行播放，就可以拿出前44字节，然后读出需要的参数使用AudioTrack进行播放。