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。

相关文章

解决pandas无法读取csv文件数据的问题

解决pandas无法读取csv文件数据的问题

《解决pandas无法读取csv文件数据的问题》本文讲述作者用Pandas读取CSV文件时因参数设置不当导致数据错位,通过调整delimiter和on_bad_lines参数最终解决问题,并强调正确参... 目录一、前言二、问题复现1. 问题2. 通过 on_bad_lines=‘warn’ 跳过异常数据3
阅读更多...
C++11范围for初始化列表auto decltype详解

C++11范围for初始化列表auto decltype详解

《C++11范围for初始化列表autodecltype详解》C++11引入auto类型推导、decltype类型推断、统一列表初始化、范围for循环及智能指针,提升代码简洁性、类型安全与资源管理效... 目录C++11新特性1. 自动类型推导auto1.1 基本语法2. decltype3. 列表初始化3
阅读更多...
C++11右值引用与Lambda表达式的使用

C++11右值引用与Lambda表达式的使用

《C++11右值引用与Lambda表达式的使用》C++11引入右值引用,实现移动语义提升性能,支持资源转移与完美转发；同时引入Lambda表达式,简化匿名函数定义,通过捕获列表和参数列表灵活处理变量... 目录C++11新特性右值引用和移动语义左值 / 右值常见的左值和右值移动语义移动构造函数移动复制运算符
阅读更多...
C#监听txt文档获取新数据方式

C#监听txt文档获取新数据方式

《C#监听txt文档获取新数据方式》文章介绍通过监听txt文件获取最新数据,并实现开机自启动、禁用窗口关闭按钮、阻止Ctrl+C中断及防止程序退出等功能,代码整合于主函数中,供参考学习... 目录前言一、监听txt文档增加数据二、其他功能1. 设置开机自启动2. 禁止控制台窗口关闭按钮3. 阻止Ctrl +
阅读更多...
java如何实现高并发场景下三级缓存的数据一致性

java如何实现高并发场景下三级缓存的数据一致性

《java如何实现高并发场景下三级缓存的数据一致性》这篇文章主要为大家详细介绍了java如何实现高并发场景下三级缓存的数据一致性,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 下面代码是一个使用Java和Redisson实现的三级缓存服务，主要功能包括：1.缓存结构：本地缓存：使
阅读更多...
C++中detach的作用、使用场景及注意事项

C++中detach的作用、使用场景及注意事项

《C++中detach的作用、使用场景及注意事项》关于C++中的detach,它主要涉及多线程编程中的线程管理,理解detach的作用、使用场景以及注意事项,对于写出高效、安全的多线程程序至关重要,下... 目录一、什么是join()？它的作用是什么？类比一下：二、join()的作用总结三、join()怎么
阅读更多...
在MySQL中实现冷热数据分离的方法及使用场景底层原理解析

在MySQL中实现冷热数据分离的方法及使用场景底层原理解析

《在MySQL中实现冷热数据分离的方法及使用场景底层原理解析》MySQL冷热数据分离通过分表/分区策略、数据归档和索引优化,将频繁访问的热数据与冷数据分开存储,提升查询效率并降低存储成本,适用于高并发... 目录实现冷热数据分离1. 分表策略2. 使用分区表3. 数据归档与迁移在mysql中实现冷热数据分
阅读更多...
C#解析JSON数据全攻略指南

C#解析JSON数据全攻略指南

《C#解析JSON数据全攻略指南》这篇文章主要为大家详细介绍了使用C#解析JSON数据全攻略指南,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录一、为什么jsON是C#开发必修课？二、四步搞定网络JSON数据1. 获取数据 - HttpClient最佳实践2. 动态解析 - 快速
阅读更多...
Python使用openpyxl读取Excel的操作详解

Python使用openpyxl读取Excel的操作详解

《Python使用openpyxl读取Excel的操作详解》本文介绍了使用Python的openpyxl库进行Excel文件的创建、读写、数据操作、工作簿与工作表管理,包括创建工作簿、加载工作簿、操作... 目录1 概述1.1 图示1.2 安装第三方库2 工作簿 workbook2.1 创建：Workboo
阅读更多...
MyBatis-Plus通用中等、大量数据分批查询和处理方法

MyBatis-Plus通用中等、大量数据分批查询和处理方法

《MyBatis-Plus通用中等、大量数据分批查询和处理方法》文章介绍MyBatis-Plus分页查询处理,通过函数式接口与Lambda表达式实现通用逻辑,方法抽象但功能强大,建议扩展分批处理及流式... 目录函数式接口获取分页数据接口数据处理接口通用逻辑工具类使用方法简单查询自定义查询方法总结函数式接口
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2