• C# 将音频PCM数据封装成wav文件



    前言

    之前实现了《C++ 将音频PCM数据封装成wav文件》,最近将其改成了C#版本。使用C#实现录音功能时还是需要写wav文件的,直接用C#实现也是比较简单的,这样可以免去不必要的依赖。


    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,我们要做的就是在PCM数据的前面加入wav头,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,包含3部分riff、format、data。需要使用[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]描述结构体,确保内存连续。
    WAV头部

    //WAV头部结构-PCM格式
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    struct WavPCMFileHeader
    {
        RIFF riff=new RIFF();
        Format format = new Format();
        Data data = new Data();
        public WavPCMFileHeader() { }
    }
    
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    RTTF部分

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    struct RIFF
    {
        byte r = (byte)'R';
        byte i = (byte)'I';
        byte f = (byte)'F';
        byte t = (byte)'F';
        public uint fileLength = 0;
        byte w = (byte)'W';
        byte a = (byte)'A';
        byte v = (byte)'V';
        byte e = (byte)'E';
        public RIFF() { }
    }
    
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    Format部分

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    struct Format
    {
        byte f = (byte)'f';
        byte m = (byte)'m';
        byte t = (byte)'t';
        byte s = (byte)' ';
        public uint blockSize = 16;
        public ushort formatTag=0;
        public ushort channels = 0;
        public uint samplesPerSec = 0;
        public uint avgBytesPerSec = 0;
        public ushort blockAlign = 0;
        public ushort bitsPerSample = 0;
        public Format() { }
    }
    
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    Data部分

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    struct Data
    {
        byte d = (byte)'d';
        byte a = (byte)'a';
        byte t = (byte)'t';
        byte a2 = (byte)'a';
        public uint dataLength=0;
        public Data() { }
    }
    
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    2.预留头部空间

    创建文件时预留头部空间

    _stream = File.Open(fileName, FileMode.Create);
    _stream!.Seek(Marshal.SizeOf<WavPCMFileHeader>(), SeekOrigin.Begin);
    
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    3.写入PCM数据

    写入数据

    _stream!.Write(data);
    
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    4.写入头部信息

    关闭文件时,回到起始位置写入头部信息

    //写入头部信息
    _stream!.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
    WavPCMFileHeader h = new WavPCMFileHeader(_channels, _sampleRate, _bitsPerSample, (uint)(_stream.Length - Marshal.SizeOf<WavPCMFileHeader>()));
    _stream!.Write(StructToBytes(h));
    _stream!.Close();
    _stream = null;
    
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    二、完整代码

    .net6.0
    WavWriter.cs

    using System.Runtime.InteropServices;
    /************************************************************************
    * @Project:  	AC::WavWriter
    * @Decription:  wav文件写入工具
    * @Verision:  	v1.0.0.0
    * @Author:  	Xin Nie
    * @Create:  	2023/10/8 09:27:00
    * @LastUpdate:  2023/10/8 18:28:00
    ************************************************************************
    * Copyright @ 2025. All rights reserved.
    ************************************************************************/
    namespace AC
    {  
        /// 
        /// wav写入工具,目前只支持pcm格式
        /// 
        public class WavWriter:IDisposable
        {
            ushort _channels;
            uint _sampleRate;
            ushort _bitsPerSample;
            FileStream? _stream;
            /// 
            /// 创建对象
            /// 
            /// 文件名
            /// 声道数
            /// 采样率,单位hz
            /// 位深
            public static WavWriter Create(string fileName, ushort channels, uint sampleRate, ushort bitsPerSample)
            {
              return new WavWriter(fileName, channels, sampleRate, bitsPerSample);       
            }
    
            /// 
            /// 构造方法
            /// 
            /// 文件名
            /// 声道数
            /// 采样率,单位hz
            /// 位深
              WavWriter(string fileName, ushort channels, uint sampleRate, ushort bitsPerSample)
            {
                _stream = File.Open(fileName, FileMode.Create);
                _channels = channels;
                _sampleRate = sampleRate;
                _bitsPerSample = bitsPerSample;
                _stream!.Seek(Marshal.SizeOf<WavPCMFileHeader>(), SeekOrigin.Begin);
            }
            /// 
            /// 写入PCM数据
            /// 
            /// PCM数据
            public void Write(byte[] data)
            {
                _stream!.Write(data);
            }
            /// 
            /// 写入PCM数据
            /// 
            /// PCM数据
            public void Write(Stream stream)
            {
                stream.CopyTo(_stream!);
            }
            /// 
            /// 关闭文件
            /// 
            public void Close()
            {
                //写入头部信息
                _stream!.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                WavPCMFileHeader h = new WavPCMFileHeader(_channels, _sampleRate, _bitsPerSample, (uint)(_stream.Length - Marshal.SizeOf<WavPCMFileHeader>()));
                _stream!.Write(StructToBytes(h));
                _stream!.Close();
                _stream = null;
            }
            public void Dispose()
            {
                Close();
            }
            static byte[] StructToBytes<T>(T obj)
            {
                int size = Marshal.SizeOf(typeof(T));
                IntPtr bufferPtr = Marshal.AllocHGlobal(size);
                try
                {
                    Marshal.StructureToPtr(obj!, bufferPtr, false);
                    byte[] bytes = new byte[size];
                    Marshal.Copy(bufferPtr, bytes, 0, size);
                    return bytes;
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    throw new Exception("Error in StructToBytes ! " + ex.Message);
                }
                finally
                {
                    Marshal.FreeHGlobal(bufferPtr);
                }
            }     
        }
    
        //WAV头部结构-PCM格式
        [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
        struct WavPCMFileHeader
        {
            [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
            struct RIFF
            {
                byte r = (byte)'R';
                byte i = (byte)'I';
                byte f = (byte)'F';
                byte t = (byte)'F';
                public uint fileLength = 0;
                byte w = (byte)'W';
                byte a = (byte)'A';
                byte v = (byte)'V';
                byte e = (byte)'E';
                public RIFF() { }
            }
    
            [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
            struct Format
            {
    
                byte f = (byte)'f';
                byte m = (byte)'m';
                byte t = (byte)'t';
                byte s = (byte)' ';
                public uint blockSize = 16;
                public ushort formatTag=0;
                public ushort channels = 0;
                public uint samplesPerSec = 0;
                public uint avgBytesPerSec = 0;
                public ushort blockAlign = 0;
                public ushort bitsPerSample = 0;
                public Format() { }
            }
            [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
            struct Data
            {
                byte d = (byte)'d';
                byte a = (byte)'a';
                byte t = (byte)'t';
                byte a2 = (byte)'a';
                public uint dataLength=0;
                public Data() { }
            }
            RIFF riff=new RIFF();
            Format format = new Format();
            Data data = new Data();
    
            public WavPCMFileHeader() { }
            public WavPCMFileHeader(ushort nCh, uint nSampleRate, ushort bitsPerSample, uint dataSize)
            {
                riff.fileLength = (uint)(36 + dataSize);
                format.formatTag = 1;
                format.channels = nCh;
                format.samplesPerSec = nSampleRate;
                format.avgBytesPerSec = nSampleRate * nCh * bitsPerSample / 8;
                format.blockAlign = (ushort)(nCh * bitsPerSample / 8);
                format.bitsPerSample = bitsPerSample;
                data.dataLength = dataSize;
            }
        };
    }
    
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    三、使用示例

    using AC;
    try
    {
        using (var ww = WavWriter.Create("test.wav", 2, 44100, 16))
        {
            byte[]data;
            //获取PCM数据
    		//略
    		//获取PCM数据-end
    	    //写入PCM数据
    	    ww.Write(data);
        }
    }
    catch (Exception e)
    {
        Console.WriteLine(e.Message);
    }
    
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    总结

    以上就是今天要讲的内容,PCM封装成wav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,然后再进行一定的测试,就可以实现这样一个功能。

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/u013113678/article/details/133700563