【音视频数据数据处理 10】【PCM篇】将PCM转为WAV格式音频

一、WAV头信息
- 1.1 RIFF区块
- 1.2 FORMAT区块
- 1.3 DATA区块
二、PCM 转 WAV 代码实现

PCM转为WAV格式是相对比较简单的，因为WAV格式的内容其实就是PCM数据，
所以在PCM 的基础上加上一个WAV头信息，就成了播放器认识的wav文件了。

好，写代码前，我们来认识一下WAV头信息。

一、WAV头信息

WAV文件遵循RIFF规则，其内容以区块（chunk）为最小单位进行存储。
WAV文件一般由3个区块组成：RIFF chunk、Format chunk 和 Data chunk。
另外，文件中还可能包含一些可选的区块，如：Fact chunk、Cue points chunk、Playlist chunk、Associated data list chunk等。

常见的wave文件的格式图示：

1.1 RIFF区块

大端存储的机器环境上（高位存在低位，低位存在高位）
小端存储的机器环境上（高位存在高位，低位存在低位）

名称	偏移地址	字节数	端序	内容
ID	0x00	4Byte	大端	‘RIFF’ (0x52494646)
Size	0x04	4Byte	小端	fileSize - 8
Type	0x08	4Byte	大端	‘WAVE’(0x57415645)

以’RIFF’为标识
Size是整个文件的长度减去ID和Size的长度
Type是WAVE表示后面需要两个子块：Format区块和Data区块

1.2 FORMAT区块

名称	偏移地址	字节数	端序	内容
ID	0x00	4Byte	大端	'fmt ’ (0x666D7420)
Size	0x04	4Byte	小端	16
AudioFormat	0x08	2Byte	小端	音频格式
NumChannels	0x0A	2Byte	小端	声道数
SampleRate	0x0C	4Byte	小端	采样率
ByteRate	0x10	4Byte	小端	每秒数据字节数
BlockAlign	0x14	2Byte	小端	数据块对齐
BitsPerSample	0x16	2Byte	小端	采样位数

以’fmt '为标识
Size表示该区块数据的长度（不包含ID和Size的长度）
AudioFormat表示Data区块存储的音频数据的格式，PCM音频数据的值为1
NumChannels表示音频数据的声道数，1：单声道，2：双声道
SampleRate表示音频数据的采样率
ByteRate每秒数据字节数 = SampleRate * NumChannels * BitsPerSample / 8
BlockAlign每个采样所需的字节数 = NumChannels * BitsPerSample / 8
BitsPerSample每个采样存储的bit数，8：8bit，16：16bit，32：32bit

1.3 DATA区块

名称	偏移地址	字节数	端序	内容
ID	0x00	4Byte	大端	‘data’ (0x64617461)
Size	0x04	4Byte	小端	N
Data	0x08	NByte	小端	音频数据

好，至此清楚格式了，我们来写代码吧。

二、PCM 转 WAV 代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>char name[]="tiankongzhicheng_44100_2ch_16bit.pcm"; typedef struct wav_riff{__int8  id[4];__int32 size;__int8   type[4];
}wav_riff;typedef struct wav_format{__int8  id[4];__int32 size;__int16 audioformat;__int16 numchannels;__int32 samplerate;__int32 byterate;__int16 blockalign;__int16 bitspersample;
}wav_format;typedef struct wav_data{__int8 id[4];__int32 size;
}wav_data;void split_PCM(int ch, int bit, int bps)
{unsigned char data[2];int size = ch * bit * bps / 8, num;wav_riff riff;wav_format format;wav_data data_;FILE *pcm = fopen(name, "rb+");FILE *wav = fopen("16000_2ch_16bit.wav","wb+");   // 申请两个声道的数据unsigned char *buff = (unsigned char*)malloc(4);// 填充 wav_riff 头信息( ‘RIFF’ (0x52494646) 大端存储，先高位 )riff.id[0] = 'R'; riff.id[1] = 'I';riff.id[2] = 'F';riff.id[3] = 'F';riff.size = sizeof(wav_riff) + sizeof(wav_format) ;       // riff.type[0] = 'W';   // (WAVE  0x57415645)riff.type[1] = 'A'; riff.type[2] = 'V';  riff.type[3] = 'E';num = fwrite(&riff,  sizeof(wav_riff),1, wav);printf("写入wav_riff %d 个字节\n", sizeof(wav_riff)); // 填充 wav_format 头信息  'fmt ’ (0x666D7420)format.id[0] = 'f';format.id[1] = 'm';format.id[2] = 't';format.id[3] = ' ';format.size = 16;format.audioformat = 1;    //pcmformat.numchannels = 2;format.samplerate = 44100;format.byterate = 4 * 44100;  //2 * 44100 * 16 / 8;format.blockalign = 4;          //ch * bit / 8;format.bitspersample = 16;num = fwrite(&format, sizeof(wav_format),1,  wav);printf("写入wav_format %d 个字节\n", sizeof(wav_format)); //写入Data 区块  ‘data’ (0x64617461)data_.id[0] = 'd'; data_.id[1] = 'a';data_.id[2] = 't';data_.id[3] = 'a';data_.size = 0;num = fwrite(&data_,  sizeof(wav_data),1, wav);printf("写入wav_data %d 个字节\n", sizeof(wav_data)); fread(buff, 1, 4, pcm);while(!feof(pcm)){// 写入pcm 数据data_.size += fwrite(buff, 1, 4, wav);   fread(buff, 1, 4, pcm);}printf("写入pcm  %d个字节\n",data_.size);// 配置文件大小 riff.size = data_.size + sizeof(wav_riff) + sizeof(wav_format) + sizeof(wav_data);rewind(wav);      // 设置文件位置为给定流 stream 的文件的开头// 重写 wav 头信息 num = fwrite(&riff,  sizeof(wav_riff),1, wav);printf("写入wav_riff %d 个字节\n", sizeof(wav_riff)); num = fwrite(&format, sizeof(wav_format),1, wav);printf("写入wav_format %d 个字节\n", sizeof(wav_format)); num = fwrite(&data_,  sizeof(wav_data), 1, wav);   // 注意，该重写很重要，如果播放时数据大小 data_.size=0,播放失败 printf("写入wav_data %d 个字节\n", sizeof(wav_data)); free(buff);fclose(wav);fclose(pcm);
}int main(void)
{split_PCM(2, 16, 44100);printf("程序结束\n");return 0;
}

转换完毕，播放 wav 音乐：

《WAV文件格式详解》
《视音频数据处理入门：PCM音频采样数据处理》

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