C++ 将音频PCM数据封装成wav文件

前言

使用声音设备采集的声音数据通常是PCM数据，直接写入文件是无法播放的，通常的做法是将其封装成wav格式，这样播放器就能够识别且播放了。本文将介绍如何将PCM封装成wav的方法。

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一、如何实现？

首先需要构造wav头部，wav文件音频信息全部保存在头部，我们要做的就是在PCM数据的前面加入wav头，并且记录PCM的相关参数。

1.定义头结构

只定义PCM格式的wav文件头

//WAV头部结构-PCM格式
struct WavPCMFileHeader;

2.预留头部空间

创建文件时预留头部空间

FILE*f = fopen(fileName.c_str(), "wb+");
//预留头部位置
fseek(f, sizeof(WavPCMFileHeader), SEEK_SET);

3.写入PCM数据

写入数据，并记录数据总长度。

fwrite(data, 1, dataLength, f);
//录数据总长度
_totalDataLength += dataLength;

4.写入头部信息

关闭文件时，回到起始位置写入头部信息

//写入头部信息
fseek(f, 0, SEEK_SET);
WavPCMFileHeader h(_channels, _sampleRate, _bitsPerSample, _totalDataLength);
fwrite(&h, 1, sizeof(h), f);
fclose(f);

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二、完整代码

WavWapper.h

#pragma once
#include
namespace AC {
	class  WavWapper {
	public:
		WavWapper();
		~WavWapper();
		/// 

		/// 创建wav文件
		/// 
		/// 文件名
		/// 声道数
		/// 采样率，单位hz
		/// 位深
		void CreateWavFile(const std::string &fileName, int channels, int  sampleRate, int  bitsPerSample);
		/// 

		/// 写入PCM数据
		/// 
		/// PCM数据
		/// 数据长度
		void WriteToFile(unsigned char* data, int dataLength);
		/// 

		/// 关闭文件
		/// 
		void CloseFile();
	private:
		void* _file=nullptr;
		uint32_t _totalDataLength=0;
		int _channels;
	    int _sampleRate;
	    int _bitsPerSample;
	};
}

WavWapper.cpp

#include"WavWapper.h"
#include
namespace AC {
	//WAV头部结构-PCM格式
	struct WavPCMFileHeader
	{
		struct RIFF {
			const	char rift[4] = { 'R','I', 'F', 'F' };
			uint32_t fileLength;
			const	char wave[4] = { 'W','A', 'V', 'E' };
		}riff;
		struct Format
		{
			const	char fmt[4] = { 'f','m', 't', ' ' };
			uint32_t blockSize = 16;
			uint16_t formatTag;
			uint16_t channels;
			uint32_t samplesPerSec;
			uint32_t avgBytesPerSec;
			uint16_t blockAlign;
			uint16_t  bitsPerSample;
		}format;
		struct  Data
		{
			const	char data[4] = { 'd','a', 't', 'a' };
			uint32_t dataLength;
		}data;
		WavPCMFileHeader() {}
		WavPCMFileHeader(int nCh, int  nSampleRate, int  bitsPerSample, int dataSize) {
			riff.fileLength = 36 + dataSize;
			format.formatTag = 1;
			format.channels = nCh;
			format.samplesPerSec = nSampleRate;
			format.avgBytesPerSec = nSampleRate * nCh * bitsPerSample / 8;
			format.blockAlign = nCh * bitsPerSample / 8;
			format.bitsPerSample = bitsPerSample;
			data.dataLength = dataSize;
		}
	};
	WavWapper::WavWapper()
	{
	}

	WavWapper::~WavWapper()
	{
		CloseFile();
	}

	void WavWapper::CreateWavFile(const std::string& fileName, int channels, int sampleRate, int bitsPerSample)
	{
		if (!_file)
		{
			_channels = channels;
			_sampleRate = sampleRate;
			_bitsPerSample = bitsPerSample;
			_totalDataLength = 0;
			_file = fopen(fileName.c_str(), "wb+");
			//预留头部位置
			fseek(static_cast<FILE*>(_file), sizeof(WavPCMFileHeader), SEEK_SET);
		}
	}
	void WavWapper::WriteToFile(unsigned char* data, int dataLength)
	{
		fwrite(data, 1, dataLength, static_cast<FILE*>(_file));
		_totalDataLength += dataLength;
	}
	void WavWapper::CloseFile()
	{
		if (_file)
		{
			if (_totalDataLength > 0)
			{
				//写入头部信息
				fseek(static_cast<FILE*>(_file), 0, SEEK_SET);
				WavPCMFileHeader h(_channels, _sampleRate, _bitsPerSample, _totalDataLength);
				fwrite(&h, 1, sizeof(h), static_cast<FILE*>(_file));
			}
			fclose(static_cast<FILE*>(_file));
			_file = nullptr;
		}
	}
}

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三、使用示例

#include "WavWapper.h"
#include
int main()
{	
	AC::WavWapper ww;
	//创建wav文件，确保pcm声音格式与参数一致
	ww.CreateWavFile("sound.wav",2, 44100, 16);
	while (flag)
	{
		//获取PCM数据
		//略
		//获取PCM数据-end
	    //写入PCM数据
		ww.WriteToFile(data, dataLength);
	}
	//关闭文件
	ww.CloseFile();	
}

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总结

以上就是今天要讲的内容，PCM封装成wav还是相对较简单的，只要了解wav头结构,然后自定义其头结构，然后再进行一定的测试，就可以实现这样一个功能。