软件解码方式读写/裁剪Wav文件

Wav文件结构

Wav文件大致结构、文件头各字节数据如上图所示。

其中文件头尺寸为44字节。

读取文件

根据上图中的数据格式，读取输入文件的前44字节来获取音频的属性。

获取时间与字节的对应关系

根据时间来裁剪音频文件时，需要知道音频时间对应的字节位置。

要想获取这个数值，有两个需要关心的值：ByteRate和BlockAlign。

• ByteRate（比特率）

  ByteRate记录了每秒钟对应的字节数量，可以从文件头的 $[24, 28)$ 字节中读取。

• BlockAlign

  BlockAlign记录了一个音频采样数据的字节尺寸，用于在读写时进行对齐，防止读取或写入错误的数据。

计算字节位置

成功获取ByteRate和BlockAlign后，我们就可以开始计算对应时间的字节起始位置了。

对于一个确定的时间点time（以ms为单位），计算方式如下：

根据这个公式分别计算起始位置和结束位置

将两点间的字节复制到新的文件，就获得了一个截取片段的PCM文件

计算文件头

因为在截取过程中没有进行任何音频格式的改变，所以除了data长度（音频数据的字节数）外，不需要重新计算文件头的其他数据。

文件头中，各个数据的计算方式如下：

位置	示例值	计算方式
[1, 4]	“RIFF”	固定值"RIFF"
[5, 8]	文件大小	整个文件的大小（包括数据和头的总大小）
[9, 12]	“WAVE”	固定值"WAVE"
[13, 16]	“fmt ”	固定值"fmt "（有一个空格）
[17, 20]	16	上述信息的大小，固定值16
[21, 22]	1	音频数据格式，PCM时为1
[23, 24]	2	音频声道数量
[25, 28]	44100	音频采样率
[29, 32]	176400	$\mathit{SampleRate}\times\mathit{BitsPerSample}\times\mathit{Channels}\div 8$
[33, 34]	4	$\mathit{BitsPerSample}\times\mathit{Channels}\div 8$
[35, 36]	16	当个采样的采样位数
[37, 40]	“data”	固定值"data"
[41, 44]	数据大小	文件内部的数据大小

裁剪流程

             Source File             Clip File
            +-----------+          +-----------+
            |           |          |           |
            |           |          |           |
            +-----------+          +-----------+
            | File size |=========>| New size  |
            +-----------+          +-----------+
            |           |          |           |
            |           |          |           |
            +-----------+          +-----------+
 Header end | Data size |=========>| New size  |
- - - - - - +-----------+- - - - - +-----------+
            |           |          | Data to   |
 Clip start |           |     .--->| Clip      |
------------+-----------+    /     |           |
     [1]    | Data to   |   /      +-----------+
            | Clip      +--.
 Clip end   |           |
------------+-----------+

备注：

1. 使用比特率*时间分别计算起始和结束字节的位置