C++如何读取wav文件中的PCM数据

这篇文章主要介绍C++如何读取wav文件中的PCM数据，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

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);//判读头部信息是否正确//略//查找data chunk//略//记录数据起始位置

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/************************************************************************* @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 {    /// 
    /// wav文件读取对象    /// 
    class WavFileReader {    public:        /// 
        /// 构造方法        /// 
        WavFileReader();        /// 
        /// 析构方法        /// 
        ~WavFileReader();        /// 
        /// 打开wav文件        /// 
        /// 文件名        /// 是否打开成功        bool OpenWavFile(const std::string& fileName);        /// 
        /// 关闭文件        /// 
        void CloseFlie();        /// 
        /// 读取音频数据        /// 
        /// 外部缓存        /// 缓存长度        /// 读取长度        int ReadData(unsigned char* buf, int bufLength);        /// 
        /// 设置读取位置        /// 
        ///  读取位置        void SetPosition(int position);        /// 
        /// 获取读取位置        /// 
        /// 读取位置        int GetPosition();        /// 
        /// 获取文件长度        /// 
        /// 文件长度        int GetFileLength();        /// 
        /// 获取音频数据长度        /// 
        /// 音频数据长度        int GetDataLength();        /// 
        /// 获取声道数        /// 
        /// 声道数        int GetChannels();        /// 
        /// 获取采样率        /// 
        /// 采样率，单位：hz        int GetSampleRate();        /// 
        /// 获取位深        /// 
        /// 位深，单位：bits        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)) != 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)) != 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), 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)) != sizeof(data))            {                printf("文件读取错误!\n");                goto error;            };            if (std::string(data.id, 4) != "data")            {                if (fseek(static_cast(_file), data.dataLength, SEEK_CUR) != 0)                {                    printf("文件读取错误!\n");                    goto error;                }                continue;            }            break;        }        _dataOffset = ftell(static_cast(_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)) == EOF)        {            printf("文件关闭失败!\n");        }        _file = nullptr;        return false;    }    void WavFileReader::CloseFlie()    {        if (_file)        {            if (fclose(static_cast(_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)) >= _dataOffset + _dataLength)            return 0;        return fread(buf, 1, bufLength, static_cast(_file));    }    void WavFileReader::SetPosition(int postion)    {        if (fseek(static_cast(_file), _dataOffset + postion, SEEK_SET) != 0)        {            printf("定位失败!\n");        }    }    int WavFileReader::GetPosition()    {        return ftell(static_cast(_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;}

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