Android音频开发（4）：如何存储和解析wav文件
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無論是文字、圖像還是聲音，都必須以一定的格式來組織和存儲起來，這樣播放器才知道以怎樣的方式去解析這一段數據，例如，對于原始的圖像數據，我們常見的格式有 YUV、Bitmap，而對于音頻來說，最簡單常見的格式就是 wav 格式了。
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wav 格式，與 bitmap 一樣，都是微軟開發的一種文件格式規范，它們都有一個相似之處，就是整個文件分為兩部分，第一部分是“文件頭”，記錄重要的參數信息，對于音頻而言，就包括：采樣率、通道數、位寬等等，對于圖像而言，就包括：圖像的寬高、色彩位數等等；第二部分是“數據塊”，即一幀一幀的二進制數據，對于音頻而言，就是原始的 PCM 數據；對于圖像而言，就是 RGB 數據。
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前面幾篇文章講了如何利用?Android?平臺的 API 完成原始音頻信號的采集和播放，而本文則重點關注如何在 Android 平臺上，將采集到的 PCM 音頻數據保存到 wav 文件，同時，也介紹如何讀取和解析 wav 文件。
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而文章最后，我還會給出一段 AudioDemo 程序，該程序將最近的幾篇文章涉及到的代碼綜合起來了，演示了一個完整的 Android 音頻從采集到播放的全過程。
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下面言歸正傳，講講如何讀寫 wav 文件格式。
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1. 文件頭
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首先，我們了解一下 wav 格式的“文件頭”，可以參考這篇文章：《WAVE PCM soundfile format》
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我們可以簡單地分析一下這個 wav 格式頭，它主要分為三個部分：
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第一部分，屬于最“頂層”的信息塊，通過“ChunkID”來表示這是一個 “RIFF”格式的文件，通過“Format”填入“WAVE”來標識這是一個 wav 文件。而“ChunkSize”則記錄了整個 wav 文件的字節數。
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第二部分，屬于“fmt”信息塊，主要記錄了本 wav 音頻文件的詳細音頻參數信息，例如：通道數、采樣率、位寬等等（含義請參考我的第一篇文章《Android音頻開發（1）：基礎知識》）
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第三部分，屬于“data”信息塊，由“Subchunk2Size”這個字段來記錄后面存儲的二進制原始音頻數據的長度。
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分析到這里，我想大家應該就明白了，其實，做一種多媒體格式的解析，也不是一件特別復雜的事，說白了，格式就是一種規范，告訴你，我的二進制數據是怎么存儲的，你應該按照什么樣的方式來解析。
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具體而言，我們可以定義一個如下的?Java?類來抽象和描述 wav 文件頭：
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 | /* ?*??COPYRIGHT?NOTICE?? ?*??Copyright?(C)?2016,?Jhuster?<lujun.hust@gmail.com> ?*??https://github.com/Jhuster/AudioDemo ?*??? ?*??@license?under?the?Apache?License,?Version?2.0? ?* ?*??@file????WavFileHeader.java ?*?? ?*??@version?1.0????? ?*??@author??Jhuster ?*??@date????2016/03/19 ?*/ package?com.jhuster.audiodemo.api; ? public?class?WavFileHeader?{???? ???? ????public?String?mChunkID?=?"RIFF"; ????public?int?mChunkSize?=?0;???? ????public?String?mFormat?=?"WAVE"; ? ????public?String?mSubChunk1ID?=?"fmt?"; ????public?int?mSubChunk1Size?=?16; ????public?short?mAudioFormat?=?1;???? ????public?short?mNumChannel?=?1; ????public?int?mSampleRate?=?8000; ????public?int?mByteRate?=?0; ????public?short?mBlockAlign?=?0; ????public?short?mBitsPerSample?=?8; ? ????public?String?mSubChunk2ID?=?"data"; ????public?int?mSubChunk2Size??=?0; ????? ????public?WavFileHeader()?{ ????????? ????} ????? ????public?WavFileHeader(int?sampleRateInHz,?int?bitsPerSample,?int?channels)?{?????????? ????????mSampleRate?=?sampleRateInHz; ????????mBitsPerSample?=?(short)bitsPerSample; ????????mNumChannel?=?(short)channels;???????????????? ????????mByteRate?=?mSampleRate*mNumChannel*mBitsPerSample/8; ????????mBlockAlign?=?(short)(mNumChannel*mBitsPerSample/8); ????} } |
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具體每一個字段的含義，可以參考我上面給出的鏈接，下面我們再看看如何讀寫 wav 文件。
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2. 讀寫 wav 文件
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文章開頭已經說過，其實說白了，wav 文件就是一段“文件頭”+“音頻二進制數據”，因此：
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（1）寫 wav 文件，其實就是先寫入一個 wav 文件頭，然后再繼續寫入音頻二進制數據即可
（2）讀 wav 文件，其實也就是先讀一個 wav 文件頭，然后再繼續讀出音頻二進制數據即可
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那么，在動手寫代碼之前，有兩點你需要搞清楚：
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（1） wav 文件頭中，有哪些是“變化的”，哪些是“不變的”？
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比如：文件頭開頭的“RIFF”字符串就是“不變的”部分，而用來記錄音頻數據總長度的“Subchunk2Size”變量就是屬于“變化的”部分，因為，再音頻數據沒有徹底全部寫完之前，你是無法知道一共寫入了多少字節的音頻數據的，因此，這個部分，需要用一個變量記錄起來，到全部寫完之后，再使用 Java 的“RandomAccessFile”類，將文件指針跳轉到“Subchunk2Size”字段，改寫一下默認值即可。
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（2） 如何把 int、short 變量與 byte[] 的轉換
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因為 wav 文件都是二進制的方式讀寫，因此，“WavFileHeader”類中定義的變量都需要轉換為byte字節流，具體轉換方法如下：
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | private?static?byte[]?intToByteArray(int?data)?{ ????return?ByteBuffer.allocate(4).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).putInt(data).array(); } ? private?static?byte[]?shortToByteArray(short?data)?{ ????return?ByteBuffer.allocate(2).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).putShort(data).array(); }? ? private?static?short?byteArrayToShort(byte[]?b)?{ ????return?ByteBuffer.wrap(b).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getShort(); } ????? private?static?int?byteArrayToInt(byte[]?b)?{ ????return?ByteBuffer.wrap(b).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getInt(); } |
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關于 wav 文件讀寫的類我已經幫大家“封裝”好了，并且結合著前面幾篇文章給出的音頻采集和播放的代碼，完成了一個 AudioDemo 程序，放在我的 Github 上了，歡迎大家下載運行測試，然后結合著代碼具體學習 Android 音頻相關技術，代碼地址：
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https://github.com/Jhuster/AudioDemo
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注：本系列文章的所有代碼，以后都會并入到該 demo 項目中。
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3. 小結
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本文出自 “Jhuster的專欄” 博客，請務必保留此出處http://ticktick.blog.51cto.com/823160/1750593
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的Android音频开发（4）：如何存储和解析wav文件的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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