c语言如何将数据写入wav文件

C语言如何将数据写入WAV文件的关键步骤包括：创建并打开文件、写入WAV文件头、写入音频数据、关闭文件。 其中，写入WAV文件头是最重要的一步，因为WAV文件有特定的格式要求，必须按照规范来写入头信息，才能让音频播放器正确识别文件内容。

在详细描述写入WAV文件头之前，首先要理解WAV文件的基本结构。WAV文件由三个主要部分组成：RIFF文件头、格式块、数据块。RIFF文件头定义了文件类型和文件大小，格式块描述了音频数据的格式（如采样率、通道数、位深等），数据块则包含实际的音频数据。

以下将详细讲解如何在C语言中实现上述步骤：

一、创建并打开文件

在C语言中，可以使用标准库函数fopen来创建并打开文件。需要以二进制写入模式打开文件，以便正确写入所有数据类型。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
FILE *create_wav_file(const char *filename) {
    FILE *file = fopen(filename, "wb");
    if (!file) {
        perror("Failed to create file");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return file;
}

二、写入WAV文件头

WAV文件头是文件结构的关键部分，它定义了音频文件的格式信息。以下是WAV文件头的基本结构：

RIFF文件头
- Chunk ID: "RIFF"
- Chunk Size: 4 bytes (文件大小 – 8)
- Format: "WAVE"
格式块（fmt chunk）
- Subchunk1 ID: "fmt "
- Subchunk1 Size: 16 bytes (PCM格式)
- Audio Format: 1 (PCM)
- Number of Channels: 1 (单声道)或2 (立体声)
- Sample Rate: 采样率（如44100 Hz）
- Byte Rate: 采样率 × 通道数 × 每个样本的字节数
- Block Align: 通道数 × 每个样本的字节数
- Bits per Sample: 每个样本的位数（如16位）
数据块（data chunk）
- Subchunk2 ID: "data"
- Subchunk2 Size: 音频数据的字节数

void write_wav_header(FILE *file, int sample_rate, int bits_per_sample, int channels, int data_size) {
    int byte_rate = sample_rate * channels * bits_per_sample / 8;
    short block_align = channels * bits_per_sample / 8;
    fwrite("RIFF", 1, 4, file);  // ChunkID
    int chunk_size = 36 + data_size;  // ChunkSize
    fwrite(&chunk_size, 4, 1, file);
    fwrite("WAVE", 1, 4, file);  // Format
    fwrite("fmt ", 1, 4, file);  // Subchunk1ID
    int subchunk1_size = 16;  // Subchunk1Size
    fwrite(&subchunk1_size, 4, 1, file);
    short audio_format = 1;  // AudioFormat (PCM)
    fwrite(&audio_format, 2, 1, file);
    fwrite(&channels, 2, 1, file);  // NumChannels
    fwrite(&sample_rate, 4, 1, file);  // SampleRate
    fwrite(&byte_rate, 4, 1, file);  // ByteRate
    fwrite(&block_align, 2, 1, file);  // BlockAlign
    fwrite(&bits_per_sample, 2, 1, file);  // BitsPerSample
    fwrite("data", 1, 4, file);  // Subchunk2ID
    fwrite(&data_size, 4, 1, file);  // Subchunk2Size
}

三、写入音频数据

音频数据可以是从其他来源（如录音设备或其他音频文件）读取的PCM数据。以下是一个示例，演示如何写入简单的正弦波数据：

void write_audio_data(FILE *file, int sample_rate, int bits_per_sample, int channels, int duration) {
    int samples = sample_rate * duration;
    short amplitude = 32760;  // 最大振幅
    double frequency = 440.0;  // A4音符频率
    for (int i = 0; i < samples; i++) {
        double sample = amplitude * sin((2 * M_PI * frequency) / sample_rate * i);
        short sample_value = (short)sample;
        fwrite(&sample_value, sizeof(short), 1, file);
    }
}

四、关闭文件

文件写入完成后，使用fclose关闭文件以确保数据正确写入磁盘。

void close_wav_file(FILE *file) {
    fclose(file);
}

五、完整示例

将上述步骤整合在一起，形成一个完整的示例程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
FILE *create_wav_file(const char *filename);
void write_wav_header(FILE *file, int sample_rate, int bits_per_sample, int channels, int data_size);
void write_audio_data(FILE *file, int sample_rate, int bits_per_sample, int channels, int duration);
void close_wav_file(FILE *file);
int main() {
    const char *filename = "output.wav";
    int sample_rate = 44100;
    int bits_per_sample = 16;
    int channels = 1;
    int duration = 5;  // 5秒钟
    FILE *file = create_wav_file(filename);
    int data_size = sample_rate * duration * bits_per_sample / 8 * channels;
    write_wav_header(file, sample_rate, bits_per_sample, channels, data_size);
    write_audio_data(file, sample_rate, bits_per_sample, channels, duration);
    close_wav_file(file);
    printf("WAV file '%s' created successfully.n", filename);
    return 0;
}
FILE *create_wav_file(const char *filename) {
    FILE *file = fopen(filename, "wb");
    if (!file) {
        perror("Failed to create file");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return file;
}
void write_wav_header(FILE *file, int sample_rate, int bits_per_sample, int channels, int data_size) {
    int byte_rate = sample_rate * channels * bits_per_sample / 8;
    short block_align = channels * bits_per_sample / 8;
    fwrite("RIFF", 1, 4, file);  // ChunkID
    int chunk_size = 36 + data_size;  // ChunkSize
    fwrite(&chunk_size, 4, 1, file);
    fwrite("WAVE", 1, 4, file);  // Format
    fwrite("fmt ", 1, 4, file);  // Subchunk1ID
    int subchunk1_size = 16;  // Subchunk1Size
    fwrite(&subchunk1_size, 4, 1, file);
    short audio_format = 1;  // AudioFormat (PCM)
    fwrite(&audio_format, 2, 1, file);
    fwrite(&channels, 2, 1, file);  // NumChannels
    fwrite(&sample_rate, 4, 1, file);  // SampleRate
    fwrite(&byte_rate, 4, 1, file);  // ByteRate
    fwrite(&block_align, 2, 1, file);  // BlockAlign
    fwrite(&bits_per_sample, 2, 1, file);  // BitsPerSample
    fwrite("data", 1, 4, file);  // Subchunk2ID
    fwrite(&data_size, 4, 1, file);  // Subchunk2Size
}
void write_audio_data(FILE *file, int sample_rate, int bits_per_sample, int channels, int duration) {
    int samples = sample_rate * duration;
    short amplitude = 32760;  // 最大振幅
    double frequency = 440.0;  // A4音符频率
    for (int i = 0; i < samples; i++) {
        double sample = amplitude * sin((2 * M_PI * frequency) / sample_rate * i);
        short sample_value = (short)sample;
        fwrite(&sample_value, sizeof(short), 1, file);
    }
}
void close_wav_file(FILE *file) {
    fclose(file);
}

这段代码实现了创建一个包含5秒钟A4音符的WAV文件。通过理解和应用这些步骤，你可以根据需要生成和写入不同类型的音频数据。