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PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)，PCM音频数据是指经过采样、量化、编码转换成的未压缩数字音频数据。
WAV最常见的声音文件格式之一，是微软公司专门为Windows开发的一种标准数字音频文件，该文件能记录各种单声道或立体声的声音信息，并能保证声音不失真。
WAV格式组成
- RIFF(Resource Interchange File Format，资源交换档案标准)，是一种把资料储存在被标记的区块（tagged chunks）中的档案格式(meta-format)，不同编码的音频/视频流按照RIFF所定义的存储规则保存，在读取播放时，就可以按照RIFF规则分析文件，正常解析出音频/视频流。

示例代码

按照上述定义，声明如下数据结构

struct RIFF_t {char        ID[4];uint32_t    size;char        format[4];
};struct FMT_t {char        ID[4];uint32_t    size;uint16_t    audio_format;uint16_t    channels;uint32_t    sample_rate;uint32_t    byte_rate;uint16_t    block_align;uint16_t    bits_per_sample;
};struct DATA_t {char        ID[4];uint32_t    size;//void      *data;      //此处因为数据需要从文件中边读取边存储，因此为了方便操作，不声明data
};struct PCM_to_WAV_t {char        *in_file_name;char        *out_file_name;FILE        *in_file;FILE        *out_file;uint16_t    pcm_data;    //保存从PCM文件中读取的数据，因为PCM数据大小必然是16的倍数，所以声明为uint16_tstruct RIFF_t   riff;struct FMT_t    fmt;struct DATA_t   data;
};

初始化操作

int PCM_to_WAV_Init(PCM_to_WAV_t *p2w, int argc, char** argv)
{if (argc == 3) {p2w->in_file_name        = argv[1];p2w->fmt.sample_rate     = 44100;p2w->fmt.channels        = 2;p2w->fmt.bits_per_sample = 16;p2w->out_file_name       = argv[2];} else if (argc == 6) {p2w->in_file_name        = argv[1];p2w->fmt.sample_rate     = atoi(argv[2]);p2w->fmt.channels        = atoi(argv[3]);p2w->fmt.bits_per_sample = atoi(argv[4]);p2w->out_file_name       = argv[5];} else {printf("$.exe $.pcm $sample_rate $channels $bits_per_sample $.wav\n");printf("Example: $.exe in.pcm 44100 2 16 out.wav\n");printf("$.exe $.pcm $.wav\n");printf("Example: $.exe in.pcm out.wav\n");return -1;}p2w->pcm_data = 0;p2w->in_file  = NULL;p2w->out_file = NULL;memcpy(p2w->riff.ID, "RIFF", 4);memcpy(p2w->riff.format, "WAVE", 4);p2w->riff.size = 36;memcpy(p2w->fmt.ID, "fmt ", 4);p2w->fmt.size           = 16;p2w->fmt.audio_format   = 1;p2w->fmt.byte_rate      = p2w->fmt.sample_rate * p2w->fmt.channels * p2w->fmt.bits_per_sample / 8;p2w->fmt.block_align    = p2w->fmt.channels * p2w->fmt.bits_per_sample / 8;memcpy(p2w->data.ID, "data", 4);p2w->data.size = 0;return 0;
}

转换过程

int PCM_to_WAV(PCM_to_WAV_t *p2w)
{p2w->in_file  = fopen(p2w->in_file_name, "rb+");p2w->out_file = fopen(p2w->out_file_name, "wb+");if (p2w->in_file == NULL || p2w->out_file == NULL) {printf("open file error\n");return -1;}fseek(p2w->out_file, sizeof(struct RIFF_t), 1);fwrite(&p2w->fmt, sizeof(struct FMT_t), 1, p2w->out_file);fseek(p2w->out_file, sizeof(struct DATA_t), 1);fread(&p2w->pcm_data, sizeof(uint16_t), 1, p2w->in_file);while (! feof(p2w->in_file) ) {p2w->data.size += 2;fwrite(&p2w->pcm_data, sizeof(uint16_t), 1, p2w->out_file);fread(&p2w->pcm_data, sizeof(uint16_t), 1, p2w->in_file);}p2w->riff.size += p2w->data.size;rewind(p2w->out_file);fwrite(&p2w->riff, sizeof(struct RIFF_t), 1, p2w->out_file);fseek(p2w->out_file, sizeof(struct FMT_t), 1);fwrite(&p2w->data, sizeof(struct DATA_t), 1, p2w->out_file);fclose(p2w->in_file);fclose(p2w->out_file);return 0;
}

打印块信息

void PCM_to_WAV_Info(PCM_to_WAV_t *p2w)
{printf("in file: %s\nout file: %s\n", p2w->in_file_name, p2w->out_file_name);printf("RIFF: \n\tID: %4.4s\n\tsize: %d\n\tformat: %4.4s\n",p2w->riff.ID, p2w->riff.size, p2w->riff.format);printf("FMT: \n\tID: %4.4s\n\tSize: %d\n\tAudio fmt: %d\n\tChannels: %d\n",p2w->fmt.ID, p2w->fmt.size, p2w->fmt.audio_format, p2w->fmt.channels);printf("\tsample rate: %d\n\tByte Rate: %d\n\tBlock Align: %d\n\tBits Per Sample: %d\n",p2w->fmt.sample_rate, p2w->fmt.byte_rate, p2w->fmt.block_align, p2w->fmt.bits_per_sample);printf("DATA: \n\tID: %4.4s\n\tSize: %d\n", p2w->data.ID, p2w->data.size);
}

调用

int main(int argc, char **argv)
{struct PCM_to_WAV_t pcm2wav;if (PCM_to_WAV_Init(&pcm2wav, argc, argv) != 0)return -1;if (PCM_to_WAV(&pcm2wav) != 0)return -1;PCM_to_WAV_Info(&pcm2wav);return 0;
}

参考资料
- WaveFormat
- 视音频数据处理入门：PCM音频采样数据处理
- RIFF文件浅析

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