用C处理音频wav文件

我正在处理 wav 文件的幅度并按某个小数因子缩放它。我正在努力思考如何以节省内存的方式读取和重写文件，同时也尝试解决该语言的细微差别（我是 C 语言的新手）。该文件可以是 8 位或 16 位格式。我想到这样做的方法是首先阅读标头数据到一些预定义的结构中，然后在循环中处理实际数据，在循环中我将把一大块数据读入缓冲区，执行所需的操作，然后将其写入输出。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


typedef struct header 
{
    char chunk_id[4];
    int chunk_size;
    char format[4];
    char subchunk1_id[4];
    int subchunk1_size;
    short int audio_format;
    short int num_channels;
    int sample_rate;
    int byte_rate;
    short int block_align;
    short int bits_per_sample;
    short int extra_param_size;
    char subchunk2_id[4];
    int subchunk2_size;
} header;

typedef struct header* header_p;

void scale_wav_file(char * input, float factor, int is_8bit)
{
    FILE * infile = fopen(input, "rb");
    FILE * outfile = fopen("outfile.wav", "wb");

    int BUFSIZE = 4000, i, MAX_8BIT_AMP = 255, MAX_16BIT_AMP = 32678;

    // used for processing 8-bit file
    unsigned char inbuff8[BUFSIZE], outbuff8[BUFSIZE];

    // used for processing 16-bit file
    short int inbuff16[BUFSIZE], outbuff16[BUFSIZE];

    // header_p points to a header struct that contains the file's metadata fields
    header_p meta = (header_p)malloc(sizeof(header));

    if (infile)
    {

        // read and write header data
        fread(meta, 1, sizeof(header), infile);
        fwrite(meta, 1, sizeof(meta), outfile);

        while (!feof(infile))
        {
            if (is_8bit)
            {
                fread(inbuff8, 1, BUFSIZE, infile);   
            } else {
                fread(inbuff16, 1, BUFSIZE, infile);      
            }

            // scale amplitude for 8/16 bits
            for (i=0; i < BUFSIZE; ++i)
            {
                if (is_8bit)
                {
                    outbuff8[i] = factor * inbuff8[i];
                    if ((int)outbuff8[i] > MAX_8BIT_AMP)
                    {
                        outbuff8[i] = MAX_8BIT_AMP;
                    }
                } else {
                    outbuff16[i] = factor * inbuff16[i];
                    if ((int)outbuff16[i] > MAX_16BIT_AMP)
                    {
                        outbuff16[i] = MAX_16BIT_AMP;
                    } else if ((int)outbuff16[i] < -MAX_16BIT_AMP) {
                        outbuff16[i] = -MAX_16BIT_AMP;
                    }
                }
            }

            // write to output file for 8/16 bit
            if (is_8bit)
            {
                fwrite(outbuff8, 1, BUFSIZE, outfile);
            } else {
                fwrite(outbuff16, 1, BUFSIZE, outfile);
            }
        }
    }

    // cleanup
    if (infile) { fclose(infile); }
    if (outfile) { fclose(outfile); }
    if (meta) { free(meta); }
}

int main (int argc, char const *argv[])
{
    char infile[] = "file.wav";
    float factor = 0.5;
    scale_wav_file(infile, factor, 0);
    return 0;
}

我最后得到的文件大小不同（对于 40Mb 文件，文件大小为 1k 左右），我怀疑这是因为我将整个缓冲区写入输出，即使文件可能已终止在填充整个缓冲区大小之前。另外，输出文件很混乱 - 无法播放或打开 - 所以我可能做错了整个事情。任何关于我搞砸的地方的提示都会很棒。谢谢！

1您在此 else 分支中读取的是字节而不是 16 位样本：

while (!feof(infile))
    {
        if (is_8bit)
        {
            fread(inbuff8, 1, BUFSIZE, infile);   
        } else {
            fread(inbuff16, 1, BUFSIZE, infile); // <-- should be BUFSIZE*2     
        }

2缩放时不会使值饱和，例如原始 16 位样本 = 32000 且因子 = 1.5 将环绕整数值，而不是将其限制为最大值 32767。

3你根本不看 RIFF 和其他标题。在 WAV 文件中，音频数据后面可能是一些信息页脚，或者前面是附加标头。或者换句话说：你的header结构体过于静态。您还应该从文件中读取 WAV 格式，而不是使用参数说明它是 8 位样本。

4这不会发生：

                outbuff16[i] = factor * inbuff16[i];
                if ((int)outbuff16[i] > MAX_16BIT_AMP)

8 位/16 位值永远不会大于 255/32768，除非您的计算机在整数溢出时将一些魔术位插入内存:P

并且音频样本已签名，因此范围为 -128;127 和 -32768;32767。溢出检查必须发生在乘法表达式中。您还对浮点到整数舍入模式做出假设，该模式是可配置的并且应该予以考虑。就像是if(roundf(factor * inbuff16[i]) > 32767 || roundf(factor * inbuff16[i]) < -32768), maybe.

5您不存储结果fread，因此您将向输出文件写入太多样本。

6最后一点，你正在重新发明轮子。只要是为了学习，就没问题。否则你应该使用现有的库。