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Jader/PcmToWav

Jader/PcmToWav

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Last Updated: 2021-06-15 08:34:30

:musical_note: PHP 实现 PCM 格式音波文件转 WAV 格式音频文件

License: MIT License

Languages: PHP

PHP 实现PCM转WAV

License Php Version Latest Stable Version

此扩展能快速将PCM格式的音波文件转换成WAV格式的音频文件,目前只为公司项目提供解决方案。

扩展参考于 helviojunior/WaveGenerator ,在此特别感谢!

安装

composer require jade/pcm-to-wav

使用

use PcmToWave\PcmToWave;

$input_file = './file/test.pcm'; // 准备输入的文件
$output_file = './file/test.wav'; // 预计输出的文件
$data = PcmToWave::init($pcm_file, $wav_file); // 调用转换

测试Demo使用

进入扩展包目录
cd vendor/jade/pcm-to-wav
composer install
cd test
php Test.php

原理介绍

什么是 PCMWAV

PCM :PCM(Pulse Code Modulation----脉码调制录音)。所谓 PCM 录音就是将声音等模拟信号变成符号化的脉冲列,再予以记录。 PCM 信号是由 10 等符号构成的数字信号,而未经过任何编码和压缩处理。与模拟信号比,它不易受传送系统的杂波及失真的影响。动态范围宽,可得到音质相当好的影响效果。

WAVWAV 是一种无损的音频文件格式, WAV 符合 PIFF(Resource Interchange File Format) 规范。所有的 WAV 都有一个文件头,这个文件头音频流的编码参数。WAV对音频流的编码没有硬性规定,除了 PCM 之外,还有几乎所有支持 ACM 规范的编码都可以为WAV的音频流进行编码。

PCMWAV 的关系

简单地说, PCM 是音频的原始数据, WAV 则是一种封装音频数据的容器, 而且它的格式还很简单, 只是在数据开头添加一些和音频数据相关的头信息。

首先我们看一下WAV的格式规则, 如下图

了解这些规则后,我们就可以撸代码吧

1、 ChunkID 占4byte, 固定值"RIFF"

$ChunkID = array(0x52, 0x49, 0x46, 0x46); // RIFF 16进制的0x52等于10进制中的82,82对应的ASCII码为R

2、 ChunkSize 占4byte, 值为4 + (8 + SubChunk1Size) + (8 + SubChunk2Size), 其中如果原始数据是PCM, 简化为36 + SubChunk2Size

$ChunkSize = array(0x0, 0x0, 0x0, 0x0);
$ChunkSize = self::getLittleEndianByteArray(36 + $dataSize);

3、 Format 占4byte, 固定值"WAVE"

$FileFormat = array(0x57, 0x41, 0x56, 0x45); // WAVE

4、 Subchunk1ID 占4byte, 固定值"ftm "(注意空格补全4位)

$Subchunk1ID = array(0x66, 0x6D, 0x74, 0x20); // fmt

5、 Subchunk1Size 占4byte, 数据为PCM时, 值为16

$Subchunk1Size = array(0x10, 0x0, 0x0, 0x0); // 16 little endian

6、 AudioFormat 占2byte, 数据为PCM时, 值为1, 其他值表示数据进行过某种压缩

$AudioFormat = array(0x1, 0x0); // PCM = 1 little endian

7、 NumChannels 占2byte, 对应AudioRecord中的channelConfig, 单声道Mono = 1, 立体声Stereo = 2

if ($numchannels == 2) {
    $fmt->NumChannels = array(0x2, 0x0); // 立体声为2
} else {
    $fmt->NumChannels = array(0x1, 0x0); // 单声道为1
}

8、 SampleRate 占4byte, 对应AudioRecord中的sampleRateInHz, 即采样频率, 例如8000, 16000, 44100

$SampleRate = self::getLittleEndianByteArray($samplerate);

9、 ByteRate 占4byte, 值为SampleRate * BlockAlign

self::getLittleEndianByteArray($samplerate * $numchannels * ($bitspersample / 8));

10、 BlockAlign 占2byte, 值为NumChannels * BitsPerSample / 8

self::getLittleEndianByteArray($numchannels * ($bitspersample / 8), true);

11、 BitsPerSample 占2byte, 对应AudioRecord中的audioFormat, 8bits = 8, 16bits = 16

self::getLittleEndianByteArray($bitspersample, true);

12、 Subchunk2ID 占4byte, 固定值"data", 即

$Subchunk2ID = array(0x64, 0x61, 0x74, 0x61); // data

13、 Subchunk2Size 占4byte, 描述音频数据的长度, 就是pcm文件大小

self::getLittleEndianByteArray(filesize($filename));

14、 Data 占pcm文件大小个byte, 表示原始的PCM音频数据

getLittleEndianByteArray 方法说明

getLittleEndianByteArray主要是将传递过来的数进行处理已转换成需要使用的数据,站几字节,就返回多少长度的数组

private static function getLittleEndianByteArray($lValue, $short = false)
    {
        $b = array(0, 0, 0, 0);
        $running = $lValue / pow(16, 6);
        $b[3] = floor($running);
        $running -= $b[3];
        $running *= 256;
        $b[2] = floor($running);
        $running -= $b[2];
        $running *= 256;
        $b[1] = floor($running);
        $running -= $b[1];
        $running *= 256;
        $b[0] = round($running);

        if ($short) { // 为 `true` 时返回长度为2的数组
            $tmp = array_slice($b, 0, 2);
            $b = $tmp;
        }

        return $b;
    }

整个文件的开头44字节信息也基本说明完了,下面就说下处理类文件的实现,这边处理的逻辑先临时创建一个只有44字节的文件,然后将 PCM 文件的数据追加进该文件,最终根据WAV的格式规则实际计算出真实的头部44字节信息并将文件修改指针指向文件开头,然后修改为新产生的数据

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