WAV转成PCM JAVA

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mob64ca12eb7baf 2024-10-08 04:08:24 ©著作权

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WAV 转 PCM 的 Java 实现指南

在数字音频处理中，WAV（Waveform Audio File Format）是一种广泛使用的音频文件格式，而PCM（Pulse Code Modulation）是一种具体的音频编码方式。在许多情境中，我们需要将WAV文件转换成PCM格式。本文将详细介绍如何在Java中实现这一转换，适合刚入行的小白。

转换流程

在开始编程之前，首先我们需要明确整个转换过程的步骤。下面的表格展示了实现WAV转PCM的简要流程：

步骤编号	步骤描述	细节
1	读取WAV文件	使用Java的I/O类读取WAV格式音频文件。
2	解析WAV文件头	获取WAV的相关信息，如采样率、位深、通道数等。
3	提取PCM数据	从WAV文件中提取PCM音频数据部分。
4	将PCM数据写入新文件	创建一个新的PCM格式文件，并将提取的PCM数据写入其中。

每一步的详细实现

接下来，我们将逐步深入每个步骤，并附上相应的Java代码示例。

1. 读取WAV文件

使用Java的FileInputStream和BufferedInputStream来读取WAV文件。

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class WavToPcmConverter {
    private static byte[] readWavFile(String filePath) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        
        byte[] wavData = bis.readAllBytes(); // 读取文件所有字节
        bis.close(); // 关闭流
        return wavData; // 返回WAV文件字节数组
    }
}

2. 解析WAV文件头

WAV文件有一个固定的头部，包含有关音频格式的信息。我们需要解析这些信息。

public class WavHeader {
    private int sampleRate; // 采样率
    private int byteRate; // 字节率
    private int bitsPerSample; // 每个样本的位数
    private int numChannels; // 通道数

    public WavHeader(byte[] header) {
        this.sampleRate = ((header[24] & 0xff) | (header[25] & 0xff) << 8 | 
                           (header[26] & 0xff) << 16 | (header[27] & 0xff) << 24);
        this.bitsPerSample = header[34] & 0xff; // 位数
        this.numChannels = header[22] & 0xff; // 通道数
        this.byteRate = sampleRate * numChannels * bitsPerSample / 8; // 字节率
    }

    // 其他getter方法
}

3. 提取PCM数据

PCM数据通常紧随在WAV文件头之后。我们可以利用WAV头的大小来定位PCM数据的开始位置。

private static byte[] extractPcmData(byte[] wavData) {
    int dataStartIndex = 44; // WAV文件头的大小，为44字节
    int pcmDataLength = wavData.length - dataStartIndex; // PCM数据的长度
    byte[] pcmData = new byte[pcmDataLength];
    
    System.arraycopy(wavData, dataStartIndex, pcmData, 0, pcmDataLength); // 提取PCM数据
    return pcmData;
}

4. 将PCM数据写入新文件

最后，使用FileOutputStream将PCM数据写入指定的文件。

import java.io.FileOutputStream;

private static void writePcmFile(String outputPath, byte[] pcmData) throws IOException {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outputPath);
    fos.write(pcmData); // 写入PCM数据
    fos.close(); // 关闭流
}

总整合代码

下面是整合了以上步骤的完整示例代码：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class WavToPcmConverter {
    
    public static void main(String[] args) {
        String wavFilePath = "input.wav"; // 输入的WAV文件
        String pcmFilePath = "output.pcm"; // 输出的PCM文件
        
        try {
            byte[] wavData = readWavFile(wavFilePath);
            WavHeader header = new WavHeader(wavData);
            byte[] pcmData = extractPcmData(wavData);
            writePcmFile(pcmFilePath, pcmData);
            System.out.println("WAV 转 PCM 完成。");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static byte[] readWavFile(String filePath) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        
        byte[] wavData = bis.readAllBytes();
        bis.close();
        return wavData;
    }

    private static byte[] extractPcmData(byte[] wavData) {
        int dataStartIndex = 44;
        int pcmDataLength = wavData.length - dataStartIndex;
        byte[] pcmData = new byte[pcmDataLength];
        
        System.arraycopy(wavData, dataStartIndex, pcmData, 0, pcmDataLength);
        return pcmData;
    }

    private static void writePcmFile(String outputPath, byte[] pcmData) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outputPath);
        fos.write(pcmData);
        fos.close();
    }
}

旅行图

通过mermaid的journey语法，可以生成一个简单的流程图来帮助理解：

journey
    title WAV to PCM Conversion Journey
    section Step 1
      Read WAV file: 5: Me
    section Step 2
      Parse WAV header: 5: Me
    section Step 3
      Extract PCM data: 5: Me
    section Step 4
      Write PCM file: 5: Me