Android音频开发：PCM转WAV格式音频

一、wav 和 pcm

一般通过麦克风采集的录音数据都是PCM格式的，即不包含头部信息，播放器无法知道音频采样率、位宽等参数，导致无法播放，显然是非常不方便的。pcm转换成wav，我们只需要在pcm的文件起始位置加上至少44个字节的WAV头信息即可。

RIFF

• WAVE文件是以RIFF(Resource Interchange File Format, "资源交互文件格式")格式来组织内部结构的

RIFF文件结构可以看作是树状结构,其基本构成是称为"块"（Chunk）的单元.

• WAVE文件是由若干个Chunk组成的。按照在文件中的出现位置包括：RIFF WAVE Chunk, Format Chunk, Fact Chunk(可选), Data Chunk。

Fact Chunk 在压缩后或在非PCM编码时存在

二、WAV头文件

所有的WAV都有一个文件头，这个文件头记录着音频流的编码参数。数据块的记录方式是little-endian字节顺序。

image.png

偏移地址	命名	内容
00-03	ChunkId	"RIFF"
04-07	ChunkSize	下个地址开始到文件尾的总字节数(此Chunk的数据大小)
08-11	fccType	"WAVE"
12-15	SubChunkId1	"fmt ",最后一位空格。
16-19	SubChunkSize1	一般为16，表示fmt Chunk的数据块大小为16字节，即20-35
20-21	FormatTag	1：表示是PCM 编码
22-23	Channels	声道数，单声道为1，双声道为2
24-27	SamplesPerSec	采样率
28-31	BytesPerSec	码率 ：采样率 * 采样位数 * 声道个数，bytePerSecond = sampleRate * (bitsPerSample / 8) * channels
32-33	BlockAlign	n 每次采样的大小：位宽*声道数/8
34-35	BitsPerSample	位宽
36-39	SubChunkId2	"data"
40-43	SubChunkSize2	音频数据的长度
44-...	data	音频数据

三、java 生成头文件

public static class WavHeader {
    /**
     * RIFF数据块
     */
    final String riffChunkId = "RIFF";
    int riffChunkSize;
    final String riffType = "WAVE";

    /**
     * FORMAT 数据块
     */
    final String formatChunkId = "fmt ";
    final int formatChunkSize = 16;
    final short audioFormat = 1;
    short channels;
    int sampleRate;
    int byteRate;
    short blockAlign;
    short sampleBits;

    /**
     * FORMAT 数据块
     */
    final String dataChunkId = "data";
    int dataChunkSize;

    WavHeader(int totalAudioLen, int sampleRate, short channels, short sampleBits) {
        this.riffChunkSize = totalAudioLen;
        this.channels = channels;
        this.sampleRate = sampleRate;
        this.byteRate = sampleRate * sampleBits / 8 * channels;
        this.blockAlign = (short) (channels * sampleBits / 8);
        this.sampleBits = sampleBits;
        this.dataChunkSize = totalAudioLen - 44;
    }

    public byte[] getHeader() {
        byte[] result;
        result = ByteUtils.merger(ByteUtils.toBytes(riffChunkId), ByteUtils.toBytes(riffChunkSize));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(riffType));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(formatChunkId));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(formatChunkSize));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(audioFormat));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(channels));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(sampleRate));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(byteRate));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(blockAlign));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(sampleBits));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(dataChunkId));
        result = ByteUtils.merger(result, ByteUtils.toBytes(dataChunkSize));
        return result;
    }
}

四、PCM转Wav

public class WavUtils {
    private static final String TAG = WavUtils.class.getSimpleName();
        /**
         * 生成wav格式的Header
         * wave是RIFF文件结构，每一部分为一个chunk，其中有RIFF WAVE chunk，
         * FMT Chunk，Fact chunk（可选）,Data chunk
         *
         * @param totalAudioLen 不包括header的音频数据总长度
         * @param sampleRate    采样率,也就是录制时使用的频率
         * @param channels      audioRecord的频道数量
         * @param sampleBits    位宽
         */
        public static byte[] generateWavFileHeader(int totalAudioLen, int sampleRate, int channels, int sampleBits) {
            WavHeader wavHeader = new WavHeader(totalAudioLen, sampleRate, (short) channels, (short) sampleBits);
            return wavHeader.getHeader();
        }
    }

    /**
     * 将header写入到pcm文件中 不修改文件名
     *
     * @param file   写入的pcm文件
     * @param header wav头数据
     */
    public static void writeHeader(File file, byte[] header) {
        if (!FileUtils.isFile(file)) {
            return;
        }

        RandomAccessFile wavRaf = null;
        try {
            wavRaf = new RandomAccessFile(file, "rw");
            wavRaf.seek(0);
            wavRaf.write(header);
            wavRaf.close();
        } catch (Exception e) {
            Logger.e(e, TAG, e.getMessage());
        } finally {
            try {
                if (wavRaf != null) {
                    wavRaf.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                Logger.e(e, TAG, e.getMessage());
            }
        }

private void makeFile() {
    mergePcmFiles(recordFile, files);

    //这里实现上一篇未完成的工作
    byte[] header = WavUtils.generateWavFileHeader((int) resultFile.length(), currentConfig.getSampleRate(), currentConfig.getChannelCount(), currentConfig.getEncoding());
    WavUtils.writeHeader(resultFile, header);
    
    Logger.i(TAG, "录音完成！ path: %s ； 大小：%s", recordFile.getAbsoluteFile(), recordFile.length());
    }

参考链接：

1. http://soundfile.sapp.org/doc/WaveFormat/