C# 模拟PCM数据并创建WAV文件

最近由于着手一个无线电接受机信号处理的工作，需要处理解调模式下传递的PCM数据，绘制波形并播放声音，特此记录。

模拟PCM数据，保存到本地

private void button1_Click(object sender, EventArgs e){string fileName = "123.pcm";FileStream fs = new FileStream(fileName, FileMode.Create, FileAccess.Write);//StreamWriter sw = new StreamWriter(fs);//BinaryWriter bw = new BinaryWriter(fs);Random r = new Random();byte[] pcmData = new byte[2048];for (int j = 0; j < 1024; j++){ //for (int i = 0; i < pcmData.Length; i++)r.NextBytes(pcmData);fs.Write(pcmData, 0, pcmData.Length);}fs.Close();}

读取模拟的PCM数据创建WAV文件，并保存到本地

 private void button2_Click(object sender, EventArgs e){InitialStruct();if (readPcm("123.pcm") && InitHeader()){string wavFile = Path.GetRandomFileName() + ".wav";WriteFile(wavFile, databuff);MessageBox.Show(wavFile);//lstMessage.Items.Add("WAVA文件转换成功！" + System.DateTime.Now.ToString());}}/// <summary>/// ERROR MESSAGE/// </summary>const string ERRFILENOTEXITS = "File is Not Exits.";const string ERRFILEISNOTWAVE = "File is not Wava.";/// <summary>/// Wave Hander information/// </summary>struct HeaderType{public byte[] riff;                 /*RIFF类资源文件头部 4byte*/public uint file_len;                /*文件长度4byte*/public byte[] wave;                  /*"WAVE"标志4byte*/public byte[] fmt;                   /*"fmt"标志4byte*/public uint NI1;                     /*过渡字节4byte*/public ushort format_type;           /*格式类别(10H为PCM形式的声音数据)2byte*/public ushort Channels;              /*Channels 1 = 单声道; 2 = 立体声2byte*/public uint frequency;               /*采样频率4byte*/public uint trans_speed;             /*音频数据传送速率4byte*/public ushort dataBlock;             /*数据块的调整数（按字节算的）2byte*/public ushort sample_bits;           /*样本的数据位数(8/16) 2byte*/public byte[] data;                  /*数据标记符"data" 4byte*/public uint wav_len;                 /*语音数据的长度 4byte*/}private HeaderType wavHander;       //定义一个头结构体private byte[] buff = new byte[44]; //header byteprivate byte[] databuff;            //data byte/// <summary>/// 初始化结构体中的数组长度，分配内存/// </summary>private void InitialStruct(){wavHander.riff = new byte[4];//RIFFwavHander.wave = new byte[4];//WAVEwavHander.fmt = new byte[4];//fmt wavHander.data = new byte[4];//data}/// <summary>/// 读取PCM中数据，/// </summary>/// <param name="filepath">文件路径</param>/// <returns>读取成功返回真</returns>private bool readPcm(string filepath){String fileName = filepath;//临时保存文件名if (File.Exists(fileName) == false)//文件不存在{throw new Exception(ERRFILENOTEXITS);}//自读方式打开FileStream file = new FileStream(fileName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.None);if (file == null)//打开成功{file.Close();//关闭文件throw new Exception(ERRFILEISNOTWAVE);}int filelen = (int)file.Length;//获取文件长度databuff = new byte[filelen + 44];//分配 内存file.Read(databuff, 44, filelen);//读取文件，保存在内存中file.Close();//关闭文件return true;}/// <summary>/// 为PCM文件构建文件头，准备转换为WAV文件/// </summary>/// <returns>构建成功返回真</returns>private bool InitHeader(){wavHander.riff = Encoding.ASCII.GetBytes("RIFF");   /*RIFF类资源文件头部 4byte*/wavHander.file_len = (uint)(databuff.Length);              /*文件长度4byte*/wavHander.wave = Encoding.ASCII.GetBytes("WAVE");     /*"WAVE"标志4byte*/wavHander.fmt = Encoding.ASCII.GetBytes("fmt ");      /*"fmt"标志4byte*/wavHander.NI1 = 0x10;                               /*过渡字节4byte*/wavHander.format_type = 0x01;                       /*格式类别(10H为PCM形式的声音数据)2byte*/wavHander.Channels = 0x01;                          /*Channels 1 = 单声道; 2 = 立体声2byte*/wavHander.frequency = 0x1F40;                       /*采样频率4byte*/wavHander.trans_speed = 0x3E80;                     /*音频数据传送速率4byte*/wavHander.dataBlock = 0x02;                         /*数据块的调整数（按字节算的）2byte*/wavHander.sample_bits = 0x10;                       /*样本的数据位数(8/16) 2byte*/wavHander.data = Encoding.ASCII.GetBytes("data");   /*数据标记符"data" 4byte*/wavHander.wav_len = (uint)(databuff.Length - 44);                /*语音数据的长度 4byte*/byte[] byt2;//临时变量 ，保存2位的整数byte[] byt4;//临时变量， 保存4位的整数Encoding.ASCII.GetBytes(Encoding.ASCII.GetString(wavHander.riff), 0, 4, databuff, 0);/*RIFF类资源文件头部 4byte*/byt4 = BitConverter.GetBytes(wavHander.file_len); /*文件长度4byte*/Array.Copy(byt4, 0, databuff, 4, 4);Encoding.ASCII.GetBytes(Encoding.ASCII.GetString(wavHander.wave), 0, 4, databuff, 8);/*"WAVE"标志4byte*/Encoding.ASCII.GetBytes(Encoding.ASCII.GetString(wavHander.fmt), 0, 4, databuff, 12);/*"fmt"标志4byte*/byt4 = BitConverter.GetBytes(wavHander.NI1);/*过渡字节4byte*/Array.Copy(byt4, 0, databuff, 16, 4);byt2 = BitConverter.GetBytes(wavHander.format_type);/*格式类别(10H为PCM形式的声音数据)2byte*/Array.Copy(byt2, 0, databuff, 20, 2);byt2 = BitConverter.GetBytes(wavHander.Channels);/*Channels 1 = 单声道; 2 = 立体声2byte*/Array.Copy(byt2, 0, databuff, 22, 2);byt4 = BitConverter.GetBytes(wavHander.frequency);/*采样频率4byte*/Array.Copy(byt4, 0, databuff, 24, 4);byt4 = BitConverter.GetBytes(wavHander.trans_speed);/*音频数据传送速率4byte*/Array.Copy(byt4, 0, databuff, 28, 4);byt2 = BitConverter.GetBytes(wavHander.dataBlock);/*数据块的调整数（按字节算的）2byte*/Array.Copy(byt2, 0, databuff, 32, 2);byt2 = BitConverter.GetBytes(wavHander.sample_bits);/*样本的数据位数(8/16) 2byte*/Array.Copy(byt2, 0, databuff, 34, 2);Encoding.ASCII.GetBytes(Encoding.ASCII.GetString(wavHander.data), 0, 4, databuff, 36);/*数据标记符"data" 4byte*/byt4 = BitConverter.GetBytes(wavHander.wav_len); /*语音数据的长度 4byte*/Array.Copy(byt4, 0, databuff, 40, 4);return true;}/// <summary>/// 写文件操作/// </summary>/// <param name="filename">文件路径</param>/// <param name="pbuff">文件数据</param>private void WriteFile(string filename, byte[] pbuff){if (File.Exists(filename) == true)File.Delete(filename);FileStream sw = File.OpenWrite(filename);if (pbuff != null && sw != null){sw.Write(pbuff, 0, pbuff.Length);sw.Close();}}

使用NAudio 播放PCM数据

     WaveOut waveOut;            //播放器BufferedWaveProvider bufferedWaveProvider;       //5s缓存区private void button3_Click(object sender, EventArgs e){waveOut = new WaveOut();WaveFormat wf = new WaveFormat(8000, 16, 1);WaveFormat alawFormat = WaveFormat.CreateALawFormat(8000, 1);// ALawChatCodec alaw = new ALawChatCodec();bufferedWaveProvider = new BufferedWaveProvider(wf);bufferedWaveProvider.DiscardOnBufferOverflow = true;waveOut.Init(bufferedWaveProvider);waveOut.Play();readPcm("123.pcm");bufferedWaveProvider.AddSamples(databuff, 0, databuff.Length);}

代码中的bufferedWaveProvider.DiscardOnBufferOverflow = true;设置必须有，不然会报错：buffer null这个问题困扰了我很长时间

参考文章：c# pcm - jasonlai2016 - 博客园

stream - c# - NAudio buffer full exception - Stack Overflow

PCM详解资料参考：PCM数据格式介绍_SuperLi-CSDN博客_pcm数据格式

PCM音量控制 - 剑痴乎

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