【移动应用开发技术】 Android音频开发（4）：如何存储和解析wav文件

【移动应用开发技术】Android音频开发（4）：如何存储和解析wav文件

无论是文字、图像还是声音，都必须以一定的格式来组织和存储起来，这样播放器才知道以怎样的方式去解析这一段数据，例如，对于原始的图像数据，我们常见的格式有YUV、Bitmap，而对于音频来说，最简单常见的格式就是wav格式了。wav格式，与bitmap一样，都是微软开发的一种文件格式规范，它们都有一个相似之处，就是整个文件分为两部分，第一部分是“文件头”，记录重要的参数信息，对于音频而言，就包括：采样率、通道数、位宽等等，对于图像而言，就包括：图像的宽高、色彩位数等等；第二部分是“数据块”，即一帧一帧的二进制数据，对于音频而言，就是原始的PCM数据；对于图像而言，就是RGB数据。前面几篇文章讲了如何利用Android平台的API完成原始音频信号的采集和播放，而本文则重点关注如何在Android平台上，将采集到的PCM音频数据保存到wav文件，同时，也介绍如何读取和解析wav文件。而文章最后，我还会给出一段AudioDemo程序，该程序将最近的几篇文章涉及到的代码综合起来了，演示了一个完整的Android音频从采集到播放的全过程。下面言归正传，讲讲如何读写wav文件格式。1.文件头首先，我们了解一下wav格式的“文件头”，可以参考这篇文章：《WAVEPCMsoundfileformat》我们可以简单地分析一下这个wav格式头，它主要分为三个部分：第一部分，属于最“顶层”的信息块，通过“ChunkID”来表示这是一个“RIFF”格式的文件，通过“Format”填入“WAVE”来标识这是一个wav文件。而“ChunkSize”则记录了整个wav文件的字节数。第二部分，属于“fmt”信息块，主要记录了本wav音频文件的详细音频参数信息，例如：通道数、采样率、位宽等等（含义请参考我的第一篇文章《Android音频开发（1）：基础知识》）第三部分，属于“data”信息块，由“Subchunk2Size”这个字段来记录后面存储的二进制原始音频数据的长度。分析到这里，我想大家应该就明白了，其实，做一种多媒体格式的解析，也不是一件特别复杂的事，说白了，格式就是一种规范，告诉你，我的二进制数据是怎么存储的，你应该按照什么样的方式来解析。具体而言，我们可以定义一个如下的Java类来抽象和描述wav文件头：/*

*

COPYRIGHT

NOTICE

*

Copyright

(C)

2016,

Jhuster

<lujun.hust@>

*

/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);

}

}具体每一个字段的含义，可以参考我上面给出的链接，下面我们再看看如何读写wav文件。2.读写wav文件文章开头已经说过，其实说白了，wav文件就是一段“文件头”+“音频二进制数据”，因此：（1）写wav文件，其实就是先写入一个wav文件头，然后再继续写入音频二进制数据即可（2）读wav文件，其实也就是先读一个wav文件头，然后再继续读出音频二进制数据即可那么，在动手写代码之前，有两点你需要搞清楚：（1）wav文件头中，有哪些是“变化的”，哪些是“不变的”？比如：文件头开头的“RIFF”字符串就是“不变的”部分，而用来记录音频数据总长度的“Subchunk2Size”变量就是属于“变化的”部分，因为，再音频数据没有彻底全部写完之前，你是无法知道一共写入了多少字节的音频数据的，因此，这个部分，需要用一个变量记录起来，到全部写完之后，再使用Java的“RandomAccessFile”类，将文件指针跳转到“Subchunk2Size”字段，改写一下默认值即可。（2）如何把int、short变量与byte[]的转换因为wav文件都是二进制的方式读写，因此，“WavFileHeader”类中定义的变量都需要转换为byte字节流，具体转换方法如下：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();

}关于wav文件读写的类我已经帮大家“封装”好了，并且结合着前面几篇文章给出的音频采集和播放的代码，完成了一个AudioDemo程序，放在我的Github上了，欢迎大家下载运行测试，然后结合着代码具体学习Android