【Android -- 音频】存储和解析 wav 文件

前言

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。

文件头

首先，我们了解一下 wav 格式的“文件头”： 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
• 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。

Java 代码：

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);
    }
}

读写 wav 文件

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

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();
}