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本文记录一点工作经历，探讨音频文件的格式更多访问我的博客
前言
最近在整理音视频编程的知识，回忆起半年多，有一次需求是在后台播放某来源的 pcm 文件，当时处理方法用了点技巧，记录下来
背景：业务需求，在 web 后台里播放 pcm 文件，文件不大 (约 300KB，已知 pcm 的参数采样率 16000，采样位数 16，声道数 1
如何播放
浏览器是无法直接播放 pcm 音频的，因为 pcm 是比较原始的音频格式:
PCM（Puls Code Modulation）全称脉码调制录音，PCM 录音就是将声音的模拟信号表示成 0,1 标识的数字信号，未经任何编码和压缩处理，所以可以认为 PCM 是未经压缩的音频原始格式。PCM 格式文件中不包含头部信息，播放器无法知道采样率，声道数，采样位数，音频数据大小等信息，导致无法播放。
如何让浏览器识别 pcm
浏览器可以播放另一种音频格式：WAV 格式全称为 WAVE，前面提到只需要在 PCM 文件的前面添加 WAV 文件头，就可以生成 WAV 格式文件
所以我的解决方法是给 pcm 添加 wav header，接下来就是 browser javascript 的实践编码了
javascript 如何处理文件流
js 在处理文件流、网络数据，常用到 ArrayBuffer 类型，关于 ArrayBuffer 类型的 API 调用方法，需要事先多了解。
第一步，ajax 异步获取网络 pcm 文件的 ArrayBuffer
const getWebFileArrayBuffer = async (url) => {
return await fetch(url).then(response => response.arrayBuffer())
}
第二步，对获取的 pcm 文件流 ArrayBuffer 添加 wav header，下面以代码注释为大家解释
const getWebPcm2WavArrayBuffer = async (url) => {
const bytes = await getWebFileArrayBuffer(url)
return addWavHeader(bytes, 16000, 16, 1) // 这里是当前业务需求，特定的参数，采样率 16000，采样位数 16，声道数 1
}
const addWavHeader = function (samples, sampleRateTmp, sampleBits, channelCount) {
let dataLength = samples.byteLength
let buffer = new ArrayBuffer(44 + dataLength)
let view = new DataView(buffer)
function writeString (view, offset, string) {
for (let i = 0; i < string.length; i++) {
view.setUint8(offset + i, string.charCodeAt(i))
}
}
let offset = 0
/* 资源交换文件标识符 */
writeString(view, offset, ‘RIFF’); offset += 4
/* 下个地址开始到文件尾总字节数, 即文件大小 -8 */
view.setUint32(offset, /* 32 */ 36 + dataLength, true); offset += 4
/* WAV 文件标志 */
writeString(view, offset, ‘WAVE’); offset += 4
/* 波形格式标志 */
writeString(view, offset, ‘fmt ‘); offset += 4
/* 过滤字节, 一般为 0x10 = 16 */
view.setUint32(offset, 16, true); offset += 4
/* 格式类别 (PCM 形式采样数据) */
view.setUint16(offset, 1, true); offset += 2
/* 通道数 */
view.setUint16(offset, channelCount, true); offset += 2
/* 采样率, 每秒样本数, 表示每个通道的播放速度 */
view.setUint32(offset, sampleRateTmp, true); offset += 4
/* 波形数据传输率 (每秒平均字节数) 通道数×每秒数据位数×每样本数据位 /8 */
view.setUint32(offset, sampleRateTmp * channelCount * (sampleBits / 8), true); offset += 4
/* 快数据调整数 采样一次占用字节数 通道数×每样本的数据位数 /8 */
view.setUint16(offset, channelCount * (sampleBits / 8), true); offset += 2
/* 每样本数据位数 */
view.setUint16(offset, sampleBits, true); offset += 2
/* 数据标识符 */
writeString(view, offset, ‘data’); offset += 4
/* 采样数据总数, 即数据总大小 -44 */
view.setUint32(offset, dataLength, true); offset += 4
function floatTo32BitPCM (output, offset, input) {
input = new Int32Array(input)
for (let i = 0; i < input.length; i++, offset += 4) {
output.setInt32(offset, input[i], true)
}
}
function floatTo16BitPCM (output, offset, input) {
input = new Int16Array(input)
for (let i = 0; i < input.length; i++, offset += 2) {
output.setInt16(offset, input[i], true)
}
}
function floatTo8BitPCM (output, offset, input) {
input = new Int8Array(input)
for (let i = 0; i < input.length; i++, offset++) {
output.setInt8(offset, input[i], true)
}
}
if (sampleBits == 16) {
floatTo16BitPCM(view, 44, samples)
} else if (sampleBits == 8) {
floatTo8BitPCM(view, 44, samples)
} else {
floatTo32BitPCM(view, 44, samples)
}
return view.buffer
}
第三步，在浏览器播放 pcm 转出的 wav 的文件流 ArrayBuffer
先转成 base64 格式
const getWebPcm2WavBase64 = async (url) => {
let bytes = await getWebPcm2WavArrayBuffer(url)
return `data:audio/wav;base64,${btoa(new Uint8Array(bytes).reduce((data, byte) => {
return data + String.fromCharCode(byte)
}, ”))}`
}
将 base64 字符串放入 <audio> 组件中，这里以 react/ant design 的组件为例，封装一个方法
const playWebPcm = async (url) => {
try {
let pcmBase64 = await fileServer.getWebPcm2WavBase64(url)
Modal.info({
title: ‘ 播放音频 ’,
content: (
<audio controls src={pcmBase64} type=”audio/wav” autoPlay />
),
onOk () {},
okText: ‘ 关闭 ’,
})
} catch (err) {
console.error(err)
message.error(‘ 预载音频文件失败 ’)
}
}
Reference
音频格式简介和 PCM 转换成 WAV，Java 版本
