如何用java写wav文件头

如何用Java写WAV文件头

用Java写WAV文件头的关键步骤包括：了解WAV文件结构、使用Java的I/O操作、正确设置文件头信息、验证文件的合法性。 在这其中，了解WAV文件的结构是最为关键的一步，因为它决定了我们如何正确地设置和写入文件头信息。WAV文件头包含了关于音频数据的详细信息，如文件大小、音频格式、采样率、字节率、块对齐和比特深度等。接下来我们将详细介绍如何在Java中实现这一过程。

一、WAV文件结构

在编写代码之前，我们需要了解WAV文件的基本结构。WAV文件由三个主要部分组成：RIFF头、FMT子块和DATA子块。

RIFF头：包含文件标识和文件大小信息。
FMT子块：包含音频格式信息，如采样率、比特率等。
DATA子块：包含实际的音频数据。

1、RIFF头

RIFF头的结构如下：

ChunkID: 4字节，固定为"RIFF"
ChunkSize: 4字节，文件大小减去8字节
Format: 4字节，固定为"WAVE"

2、FMT子块

FMT子块的结构如下：

Subchunk1ID: 4字节，固定为"fmt "
Subchunk1Size: 4字节，固定为16（PCM格式）
AudioFormat: 2字节，固定为1（PCM格式）
NumChannels: 2字节，音频通道数（单声道=1，立体声=2）
SampleRate: 4字节，采样率（如44100）
ByteRate: 4字节，字节率（SampleRate * NumChannels * BitsPerSample/8）
BlockAlign: 2字节，块对齐（NumChannels * BitsPerSample/8）
BitsPerSample: 2字节，每个样本的比特数（如16）

3、DATA子块

DATA子块的结构如下：

Subchunk2ID: 4字节，固定为"data"
Subchunk2Size: 4字节，音频数据的大小（NumSamples * NumChannels * BitsPerSample/8）
Data: 实际音频数据

二、使用Java的I/O操作

我们将使用Java的FileOutputStream和DataOutputStream来写入文件头信息。

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.DataOutputStream;
public class WavFileWriter {
    private static final int SAMPLE_RATE = 44100; // 采样率
    private static final int BITS_PER_SAMPLE = 16; // 每个样本的比特数
    private static final int CHANNELS = 2; // 通道数，1=单声道，2=立体声
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.wav");
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos);
            // 写入RIFF头
            dos.writeBytes("RIFF"); // ChunkID
            dos.writeInt(0); // ChunkSize, 需要在最后填上实际大小
            dos.writeBytes("WAVE"); // Format
            // 写入FMT子块
            dos.writeBytes("fmt "); // Subchunk1ID
            dos.writeInt(Integer.reverseBytes(16)); // Subchunk1Size, 固定为16
            dos.writeShort(Short.reverseBytes((short) 1)); // AudioFormat, 固定为1
            dos.writeShort(Short.reverseBytes((short) CHANNELS)); // NumChannels
            dos.writeInt(Integer.reverseBytes(SAMPLE_RATE)); // SampleRate
            dos.writeInt(Integer.reverseBytes(SAMPLE_RATE * CHANNELS * BITS_PER_SAMPLE / 8)); // ByteRate
            dos.writeShort(Short.reverseBytes((short) (CHANNELS * BITS_PER_SAMPLE / 8))); // BlockAlign
            dos.writeShort(Short.reverseBytes((short) BITS_PER_SAMPLE)); // BitsPerSample
            // 写入DATA子块
            dos.writeBytes("data"); // Subchunk2ID
            dos.writeInt(0); // Subchunk2Size, 需要在最后填上实际大小
            // 在这里写入音频数据...
            // 最后填上ChunkSize和Subchunk2Size
            fos.getChannel().position(4);
            dos.writeInt(Integer.reverseBytes(36 + audioDataLength)); // ChunkSize
            fos.getChannel().position(40);
            dos.writeInt(Integer.reverseBytes(audioDataLength)); // Subchunk2Size
            dos.close();
            fos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、正确设置文件头信息

在上述代码中，我们需要特别注意以下几点：

大小端问题：WAV文件头中的数值需要使用小端格式（Little Endian），Java默认使用大端格式（Big Endian），因此我们需要使用Integer.reverseBytes和Short.reverseBytes方法来转换字节顺序。
文件大小：我们在写入文件头时，无法预先知道音频数据的大小，因此需要在写入音频数据后回填文件大小信息。

四、验证文件的合法性

为了确保我们生成的WAV文件是合法的，我们可以使用一些音频编辑软件（如Audacity）或编程库（如Python的wave库）来验证文件的合法性。

import wave
with wave.open('output.wav', 'rb') as wav_file:
    print(wav_file.getparams())

通过上述步骤，我们就可以用Java生成一个合法的WAV文件。希望这篇文章对你有所帮助，如果有任何问题，欢迎在评论区留言讨论。