android 二进制音频播放_数据

android 二进制音频播放_数组_02

一、字符串与整型数字的转换介绍

根据上图WAV格式，数据头里面的数据有大端数据有小端数据，python读出的文件都是字符串，所以处理这个二进制文件，就需要将字符转换为整型了。

（1）按小端模式将字符串转为short类型（转hex默认是小端）

>>> struct.unpack('h','\x01\x02')
(513,)            #  相当于0x0201  0x02*256+0x01

（2）按大端模式将字符串转为short类型

>>> struct.unpack('>h','\x01\x02')
(258,)            #  相当于0x0102  0x01*256+0x02

二、操作一个wav文件（txt为文本文件，其他一般都为二进制文件）

1、打开一个wav文件(以二进制打开)，根据wav数据格式，前44字节为此文件的相关信息数据

>>> f = open(r'C:\视频\python高效实践技巧笔记\08-海棠酒满.wav','rb')
>>> info = f.read(44)
>>> info
'RIFF{\x0bK\x03WAVEfmt \x12\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00D\xac\x00\x00\x10\xb1\x02\x00\x04\x00\x10\x00\x00\x00data`\x06'

2、根据wav格式文件文件头获取相关数据

（1）第22和23字节 为小端数据 的声道数,因为两个字节转成short,所以用”h”(转为short)或”H”(转为unsigned short)

>>> soundNum = struct.unpack('h',info[22:24])
>>> soundNum
(2,)

（2）第24到27字节为小端数据的 采样频率,因为是四个字节转为int,所以用”i”(转为int)或”I”(转为unsigned int)

>>> sampfre = struct.unpack('i',info[24:28])
>>> sampfre
(44100,)

（3）第34和35字节是小端数据的 编码宽度

>>> bitspersample = struct.unpack('h',info[34:36])
>>> bitspersample
(16,)

3、根据wav格式文件data数据部分获取相关数据

读取44字节之后的data数据部分时,不希望是读出的字符串形式,字符串不能支持数学运算,不方便数学处理。读入到类似C语言的每种数据类型的数组中，比如根据每个采样的位宽两个字节，创建short类型的数组，将数据都传入到数组中去。

（1）要生成一个数组，先计算数据的大小。计算文件的大小，其中一个小算法是把文件指针移到文件末尾，再显示文件指针位置，即为文件的字节数。

>>> f.seek(0,2)        #将文件指针移到末尾
>>> f.tell()            #将显示文件指针位置
55249796L

>>> n = (f.tell() - 44) / 2
>>> n
27624876L

这里因为要保存到short类型的数组，所以创建数组的大小（长度）就要是字节数除以2。

（2）创建一个数组,利用生成式将数组的元素都清为0

>>> import array
uwArrBuf = array.array('h',(0 for _ in xrange(n)))

（3）创建好数组后,将文件的数据读入到数组中

>>> help(f.readinto)
Help on built-in function readinto:

readinto(...)
readinto() -> Undocumented.  Don't use this; it may go away.

help(f.readinto)

>>> f.seek(44)        #刚才将文件指针移到了末尾,现将文件指针移到数据的位置来
>>> 
>>> f.readinto(uwArrBuf)  #将文件中的数据读入到数组中.
55249752
>>> 

>>> uwArrBuf[100]
8
>>> uwArrBuf[200]
-6
>>>

4、对文件数据操作

接下来就可以对文件数据进行操作了。如我们可以把每个采样数据变小，就能减小声音了。

>>> for i in xrange(n):

uwArrBuf[i] /=8

5、新建一个文件，把文件数据另存

>>> f2 = open(r'C:\视频\python高效实践技巧笔记\08-demo.wav','wb')
>>> f2.write(info) #将音频信息写入文件中
>>> uwArrBuf.tofile(f2)  #将数组中的数据写入文件中
>>> f2.close()
>>> help(uwArrBuf.tofile)
Help on built-in function tofile:

tofile(...)
    tofile(f)
    
    Write all items (as machine values) to the file object f.  Also called as
    write.

help(uwArrBuf.tofile)

三、相关知识

Python使用struct处理二进制 


有的时候需要用python处理二进制数据，比如，存取文件，socket操作时.这时候，可以使用python的struct模块来完成.可以用 struct来处理c语言中的结构体.

 

struct模块中最重要的三个函数是pack(), unpack(), calcsize()

 

pack(fmt, v1, v2, ...)     按照给定的格式(fmt)，把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)

 

unpack(fmt, string)       按照给定的格式(fmt)解析字节流string，返回解析出来的tuple

 

calcsize(fmt)                 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存

 

struct中支持的格式如下表：

Format

C Type

Python

字节数

x

pad byte

no value

1

c

char

string of length 1

1

b

signed char

integer

1

B

unsigned char

integer

1

?

_Bool

bool

1

h

short

integer

2

H

unsigned short

integer

2

i

int

integer

4

I

unsigned int

integer or long

4

l

long

integer

4

L

unsigned long

long

4

q

long long

long

8

Q

unsigned long long

long

8

f

float

float

4

d

double

float

8

s

char[]

string

1

p

char[]

string

1

P

void *

long

 

注1.q和Q只在机器支持64位操作时有意思

注2.每个格式前可以有一个数字，表示个数

注3.s格式表示一定长度的字符串，4s表示长度为4的字符串，但是p表示的是pascal字符串

注4.P用来转换一个指针，其长度和机器字长相关

注5.最后一个可以用来表示指针类型的，占4个字节
 

为了同c中的结构体交换数据，还要考虑有的c或c++编译器使用了字节对齐，通常是以4个字节为单位的32位系统，故而struct根据本地机器字节顺序转换.可以用格式中的第一个字符来改变对齐方式.定义如下：

Character

Byte order

Size and alignment

@

native

native            凑够4个字节

=

native

standard        按原字节数

<

little-endian

standard        按原字节数

>

big-endian

standard       按原字节数

!

network (= big-endian)

standard       按原字节数

使用方法是放在fmt的第一个位置，就像'@5s6sif'
 

示例一：

比如有一个结构体

struct Header
{
    unsigned short id;
    char[4] tag;
    unsigned int version;
    unsigned int count;
}

通过socket.recv接收到了一个上面的结构体数据，存在字符串s中，现在需要把它解析出来，可以使用unpack()函数.

import struct

id, tag, version, count = struct.unpack("!H4s2I", s)

上面的格式字符串中，!表示我们要使用网络字节顺序解析，因为我们的数据是从网络中接收到的，在网络上传送的时候它是网络字节顺序的.后面的H表示 一个unsigned short的id,4s表示4字节长的字符串，2I表示有两个unsigned int类型的数据.


就通过一个unpack，现在id, tag, version, count里已经保存好我们的信息了.

同样，也可以很方便的把本地数据再pack成struct格式.

ss = struct.pack("!H4s2I", id, tag, version, count);

pack函数就把id, tag, version, count按照指定的格式转换成了结构体Header，ss现在是一个字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)，可以通过 socket.send(ss)把这个字符串发送出去.


示例二：

import struct

a=12.34

#将a变为二进制

bytes=struct.pack('i',a)

此时bytes就是一个string字符串，字符串按字节同a的二进制存储内容相同。

再进行反操作

现有二进制数据bytes，（其实就是字符串），将它反过来转换成python的数据类型：

a,=struct.unpack('i',bytes)

注意，unpack返回的是tuple

所以如果只有一个变量的话：

bytes=struct.pack('i',a)

那么，解码的时候需要这样

a,=struct.unpack('i',bytes) 或者 (a,)=struct.unpack('i',bytes)

如果直接用a=struct.unpack('i',bytes)，那么 a=(12.34,) ，是一个tuple而不是原来的浮点数了。

如果是由多个数据构成的，可以这样：

a='hello'

b='world!'

c=2

d=45.123

bytes=struct.pack('5s6sif',a,b,c,d)

此时的bytes就是二进制形式的数据了，可以直接写入文件比如 binfile.write(bytes)

然后，当我们需要时可以再读出来，bytes=binfile.read()

再通过struct.unpack()解码成python变量

a,b,c,d=struct.unpack('5s6sif',bytes)

'5s6sif'这个叫做fmt，就是格式化字符串，由数字加字符构成，5s表示占5个字符的字符串，2i，表示2个整数等等，下面是可用的字符及类型，ctype表示可以与python中的类型一一对应。


注意：二进制文件处理时会碰到的问题

我们使用处理二进制文件时，需要用如下方法

binfile=open(filepath,'rb')    读二进制文件

binfile=open(filepath,'wb')    写二进制文件

那么和binfile=open(filepath,'r')的结果到底有何不同呢？

不同之处有两个地方：

第一，使用'r'的时候如果碰到'0x1A'，就会视为文件结束，这就是EOF。使用'rb'则不存在这个问题。即，如果你用二进制写入再用文本读出的话，如果其中存在'0X1A'，就只会读出文件的一部分。使用'rb'的时候会一直读到文件末尾。

第二，对于字符串x='abc\ndef'，我们可用len(x)得到它的长度为7，\n我们称之为换行符，实际上是'0X0A'。当我们用'w'即文本方式写的时候，在windows平台上会自动将'0X0A'变成两个字符'0X0D'，'0X0A'，即文件长度实际上变成8.。当用'r'文本方式读取时，又自动的转换成原来的换行符。如果换成'wb'二进制方式来写的话，则会保持一个字符不变，读取时也是原样读取。所以如果用文本方式写入，用二进制方式读取的话，就要考虑这多出的一个字节了。'0X0D'又称回车符。linux下不会变。因为linux只使用'0X0A'来表示换行。