音视频 Day 09 PCM 转 WAV

1. 在 FFmpeg 的源码中,经常能看到 >>3 是什么意思?

  • 二进制右移三位,表示 除以 8

2. 如何通过命名行得知录音设备的采样率声道数采样格式

  • 让录音设备进行录音 ffmpeg -f avfoundation -i :0 out.wav
Input #0, avfoundation, from ':0':
Duration: N/A, start: 87533.086750, bitrate: 256 kb/s
Stream #0:0: Audio: pcm_f32le, 8000 Hz, mono, flt, 256 kb/s
  • 采样率:8000Hz
  • 声道数 mono(单声道)
  • 采样格式:f32le(浮点 32 位小端模式)

3. 如何在代码中获取录音设备的采样率声道数采样格式

  • ctx → streams → streams → codec → sample_rate = 8000 (采样率)
  • ctx → streams → streams → codec → sample_fmt = 1 (声道数)
  • ctx → streams → streams → codec_id = AV_CODEC_ID_PCM_F32LE (采样格式)

4. RIFF 是什么?哪两个比较主流的音频格式是遵守 RIFF 的?

  • RIFF(Resource Interchange File Format,资源交换文件格式)由 Microsoft 和 IBM 提出
  • WAV、AVI 文件都是基于 RIFF 标准的文件格式,所以 WAV、AVI 文件的最前面 4 个字节都是 RIFF 四个字符

5. chunk 是什么意思?一个 chunk 由哪三部分组成?

  • chunk:数据块的意思
  • 每个 chunk 主要包含三部分: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)

6. 解剖 WVA 文件

  • 使用前面命令行录制音频,可以获得 out.wav 文件,文件大小:348204 字节
  • 我们将 out.wav 使用 vscode 以二进制文件的格式打开,然后我们分析其头部数据
// out.wav 的首部部分16 进制数据
00000000: 52 49 46 46 24 50 05 00 57 41 56 45 66 6D 74 20    RIFF$P..WAVEfmt.
00000010: 10 00 00 00 01 00 02 00 44 AC 00 00 10 B1 02 00    ........D,...1..
00000020: 04 00 10 00 64 61 74 61 00 50 05 00 00 00 0E BB    ....data.P.....;
  • out.wav 的前 44 个字节进行解析如下:
52 49 46 46(ChunkID,4 字节) = ‘RIFF’

24 50 05 00 (ChunkSize,4 字节)=  348196  = 348204 - 8

57 41 56 45 (Format,4 字节) = ‘WAVE’

66 6D 74 20 (Subchunk1ID,4 字节) = ‘fmt ’

10 00 00 00 (Subchunk1 Size,4 字节) = 16

01 00(AudioFormate,2 字节) = 音频格式 = 1

02 00 (NumChannels,2 字节)= 声道数 = 2

44 AC 00 00(SampleRate,4 字节)= 采样率 = 44100

10 B1 02 00(ByteRate,4 字节)= 字节率 = 176400

04 00 (BlockAlign,2 字节)= 内存对齐 = 4

10 00 (BitsPerSample)= 每个样本的位深度 =  16

64 61 74 61(Subchunk2ID,4 字节) = ‘data’

00 50 05 00 (Subchunk2 Size,4 字节) = 音频PCM数据大小 = 348160 = 348204 - 44

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7. 需要理解的三幅图

音视频 Day 09 PCM 转 WAV_第1张图片
音视频 Day 09 PCM 转 WAV_第2张图片
WAV 文件格式
音视频 Day 09 PCM 转 WAV_第3张图片
WAV 文件格式

8. 命令行实现 PCM 转 WAV

ffmpeg -ar 44100 -ac 2 -f s16le -i out.pcm -bitexact out2.wav

9. 代码实现 PCM 转 WAV

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)
                            - 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();
}
  • 调用代码如下:
WAVHeader header;
header.sampleRate = 44100;
header.bitsPerSample = 16;
header.numChannels = 2;

FFmpegs::pcm2wav(header,
              "/Users/linsipei/Documents/ffmpeg_workspcace/05_tmp/in.pcm",
              "/Users/linsipei/Documents/ffmpeg_workspcace/05_tmp/out.wav");

10. 代码实现 录制的PCM 直接转 WAV(包含动态获取录音设备的相关信息操作)

// 获取输入流
AVStream *stream = ctx->streams[0];
// 获取音频参数
AVCodecParameters *params = stream->codecpar;

//pcm 转 wav 文件
WAVHeader header;
header.sampleRate = params->sample_rate;
header.bitsPerSample = av_get_bits_per_sample(params->codec_id);
header.numChannels = params->channels;
if (params->codec_id >= AV_CODEC_ID_PCM_F32BE) {
 header.audioFormat = AUDIO_FORMAT_FLOAT;
}
FFmpegs::pcm2wav(header, filename.toUtf8().data(), wavFilename.toUtf8().data());

作者:carrot__lsp
链接:https://juejin.cn/post/6955032831466684453

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