C++ 读取wav文件中的PCM数据

2024-08-29 05:48
文章标签 c++ 数据 读取 pcm wav

本文主要是介绍C++ 读取wav文件中的PCM数据，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言

wav文件通常会使用PCM格式数据存储音频，这种格式的数据读取出来直接就可以播放，要在wav文件中读取数据，我们首先要获取头部信息，wav的文件结构里面分为多个chunk，我们要做的就是识别这些chunk的信息，获取音频的格式以及数据。

一、如何实现？

首先需要构造wav头部，wav文件音频信息全部保存在头部，我们要做的就是读取wav头部信息，并且记录PCM的相关参数。

1.定义头结构

只定义PCM格式的wav文件头，对于PCM格式的数据只需要下面3个结构体即可。

struct WaveRIFF;
struct WaveFormat;
struct WaveData;

2.读取头部信息

打开文件后需要读取头部信息，需要获取声音的格式以及数据长度。

WaveRIFF riff;
WaveFormat format;
WaveData data;
int userDataSize;
f= fopen(fileName.c_str(), "rb+");
//读取头部信息
fread(&riff, 1, sizeof(riff), f);
fread(&format, 1, sizeof(format),f);

3.读取数据

获取头部信息后，就知道数据在位置及长度了，只需要直接读文件即可。

//跳到数据起始位置
seek(f, _dataOffset, SEEK_SET);

//读取数据
fread(buf, 1, bufLength, f);

二、完整代码

完整代码总用有3部分，头结构、WavFileReader.h、WavFileReader.cpp。

1.头结构

#pragma pack(push,1)struct WaveRIFF {const	char id[4] = { 'R','I', 'F', 'F' };uint32_t fileLength;const	char waveFlag[4] = { 'W','A', 'V', 'E' };};struct WaveFormat{const	char id[4] = { 'f','m', 't', ' ' };uint32_t blockSize = 16;uint16_t formatTag;uint16_t channels;uint32_t samplesPerSec;uint32_t avgBytesPerSec;uint16_t blockAlign;uint16_t  bitsPerSample;};struct  WaveData{const	char id[4] = { 'd','a', 't', 'a' };uint32_t dataLength;};
#pragma pack(pop)

2.WavFileReader.h

#pragma once
#include<string>
/************************************************************************
* @Project:  	AC.WavFileWriter
* @Decription:  wav文件读取工具
* 本版本只支持pcm读取，且未处理字节顺序。	riff文件是小端，通常在intel的设备上是没问题的，在java虚拟机上则需要处理。
* @Verision:  	v1.0.0.0
* @Author:  	Xin Nie
* @Create:  	2019/4/10 11:10:17
* @LastUpdate:  2019/4/16 10:45:00
************************************************************************
* Copyright @ 2019. All rights reserved.
************************************************************************/
namespace AC {/// <summary>/// wav文件读取对象/// </summary>class WavFileReader {public:/// <summary>/// 构造方法/// </summary>WavFileReader();/// <summary>/// 析构方法/// </summary>~WavFileReader();/// <summary>/// 打开wav文件/// </summary>/// <param name="fileName">文件名</param>/// <returns>是否打开成功</returns>bool OpenWavFile(const std::string& fileName);/// <summary>/// 关闭文件/// </summary>void CloseFlie();/// <summary>/// 读取音频数据/// </summary>/// <param name="buf">外部缓存</param>/// <param name="bufLength">缓存长度</param>/// <returns>读取长度</returns>int ReadData(unsigned char* buf, int bufLength);/// <summary>/// 设置读取位置/// </summary>/// <param name="position"> 读取位置</param>void SetPosition(int position);/// <summary>/// 获取读取位置/// </summary>/// <returns>读取位置</returns>int GetPosition();/// <summary>/// 获取文件长度/// </summary>/// <returns>文件长度</returns>int GetFileLength();/// <summary>/// 获取音频数据长度/// </summary>/// <returns>音频数据长度</returns>int GetDataLength();/// <summary>/// 获取声道数/// </summary>/// <returns>声道数</returns>int GetChannels();/// <summary>/// 获取采样率/// </summary>/// <returns>采样率，单位：hz</returns>int GetSampleRate();/// <summary>/// 获取位深/// </summary>/// <returns>位深，单位：bits</returns>int GetBitsPerSample();private:void* _file = nullptr;uint32_t _fileLength = 0;uint32_t _dataLength = 0;int _channels = 0;int  _sampleRate = 0;int  _bitsPerSample = 0;int _dataOffset = 0;};
}

3.WavFileReader.cpp

#include"WavFileReader.h"
namespace AC {WavFileReader::WavFileReader(){}WavFileReader::~WavFileReader(){CloseFlie();}bool WavFileReader::OpenWavFile(const std::string& fileName){if (_file){printf("已经打开了文件!\n");return false;}WaveRIFF riff;WaveFormat format;WaveData data;int userDataSize;_file = fopen(fileName.c_str(), "rb+");if (!_file){printf("打开文件失败!\n");return false;}//读取头部信息if (fread(&riff, 1, sizeof(riff), static_cast<FILE*>(_file)) != sizeof(riff)){printf("文件读取错误，读取riff失败!\n");goto error;}if (std::string(riff.id, 4) != "RIFF" || std::string(riff.waveFlag, 4) != "WAVE"){printf("头部信息不正确，不是wav文件!\n");goto error;}if (fread(&format, 1, sizeof(format), static_cast<FILE*>(_file)) != sizeof(format)){printf("文件读取错误，读取format失败!\n");goto error;}if (std::string(format.id, 4) != "fmt "){printf("头部信息不正确，缺少fmt!\n");goto error;}if (format.formatTag != 1){printf("程序不支持，数据格式非pcm，只支持pcm格式的数据!\n");goto error;}userDataSize = format.blockSize - sizeof(format) + 8;if (userDataSize < 0){printf("头部信息不正确，blockSize大小异常!\n");goto error;}else if (userDataSize > 0){if (fseek(static_cast<FILE*>(_file), userDataSize, SEEK_CUR) != 0){printf("文件读取错误!\n");goto error;}}while (1){if (fread(&data, 1, sizeof(data), static_cast<FILE*>(_file)) != sizeof(data)){printf("文件读取错误!\n");goto error;};if (std::string(data.id, 4) != "data"){if (fseek(static_cast<FILE*>(_file), data.dataLength, SEEK_CUR) != 0){printf("文件读取错误!\n");goto error;}continue;}break;}_dataOffset = ftell(static_cast<FILE*>(_file));_fileLength = riff.fileLength+8;_dataLength = data.dataLength;_channels = format.channels;_sampleRate = format.samplesPerSec;_bitsPerSample = format.bitsPerSample;return true;error:if (fclose(static_cast<FILE*>(_file)) == EOF){printf("文件关闭失败!\n");}_file = nullptr;return false;}void WavFileReader::CloseFlie(){if (_file){if (fclose(static_cast<FILE*>(_file)) == EOF){printf("文件关闭失败!\n");}_file = nullptr;}}int WavFileReader::ReadData(unsigned char* buf, int bufLength){if (ftell(static_cast<FILE*>(_file)) >= _dataOffset + _dataLength)return 0;return fread(buf, 1, bufLength, static_cast<FILE*>(_file));}void WavFileReader::SetPosition(int postion){if (fseek(static_cast<FILE*>(_file), _dataOffset + postion, SEEK_SET) != 0){printf("定位失败!\n");}}int WavFileReader::GetPosition(){return ftell(static_cast<FILE*>(_file)) - _dataOffset;}int WavFileReader::GetFileLength(){return _fileLength;}int WavFileReader::GetDataLength(){return _dataLength;}int WavFileReader::GetChannels(){return _channels;}int WavFileReader::GetSampleRate(){return _sampleRate;}int WavFileReader::GetBitsPerSample(){return _bitsPerSample;}
}

三、使用示例

1、播放

#include "WavFileReader.h"
int main(int argc, char** argv) {AC::WavFileReader read;unsigned char buf[1024];if (read.OpenWavFile("test_music.wav")){int channels, sampleRate, bitsPerSample;//获取声音格式channels = read.GetChannels();sampleRate = read.GetSampleRate();bitsPerSample = read.GetBitsPerSample();//打开声音设备(channels,sampleRate,bitsPerSample)int size;do {//读取音频数据size = read.ReadData(buf,1024);if (size > 0){//播放(buf,1024)}} while (size);read.CloseFlie();}return 0;
}

2、循环播放

#include "WavFileReader.h"
int main(int argc, char** argv) {AC::WavFileReader read;unsigned char buf[1024];bool exitFlag = false;if (read.OpenWavFile("test_music.wav")){int channels, sampleRate, bitsPerSample;//获取声音格式channels = read.GetChannels();sampleRate = read.GetSampleRate();bitsPerSample = read.GetBitsPerSample();//打开声音设备(channels,sampleRate,bitsPerSample)int size;while (!exitFlag){//读取音频数据size = read.ReadData(buf, 1024);if (size > 0){//播放(buf,1024)}else{   //回到数据起始位置read.SetPosition(0);		}} read.CloseFlie();}return 0;
}

总结

以上就是今天要讲的内容，wav文件中读取PCM还是相对较简单的，只要了解wav头结构,然后自定义其头结构，读取头部信息，校验头部信息，然后再读取数据所在的chunk，就可以实现这样一个功能。

这篇关于C++ 读取wav文件中的PCM数据的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1117021。

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