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iOS的音频文件的格式转换示例

背景

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因为我的公司需要设计到app与硬件的通信，所以去年深入的研究了一下音频各种格式的转换，曾写过一篇简书，现在搬过来丰富下自己的blog。

首先介绍一下常用的音频文件格式

  • .amr：体积很小，1秒到约为1kb，所以音质缩水也很厉害，一般用于手机铃声或彩信
  • .mp3：比较流行的，有损音频，某些部分失真，，音质随码率的提高，越高越好
  • .wav：为无损音频
  • .pcm：无损的wav文件中音频数据的一种编码方式

由于App是通过AVAudioRecorder录制音频，默认格式为pcm,文件比较大,所以不适合用于聊天通信的文件格式，所以最优的选择是转换成amr格式

音频格式转换方式

.pcm-->.wav-->.amr

a)将pcm转成wav

什么是WAV和PCM？

WAV：wav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。

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[1]、[0]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。

简单来说：wav是一种无损的音频文件格式，pcm是没有压缩的编码方式。

WAV和PCM的关系

WAV可以使用多种音频编码来压缩其音频流，不过我们常见的都是音频流被PCM编码处理的WAV，但这不表示WAV只能使用PCM编码，MP3编码同样也可以运用在WAV中，和AVI一样，只要安装好了相应的Decode，就可以欣赏这些WAV了。在Windows平台下，基于PCM编码的WAV是被支持得最好的音频格式，所有音频软件都能完美支持，由于本身可以达到较高的音质的要求，因此，WAV也是音乐编辑创作的首选格式，适合保存音乐素材。因此，基于PCM编码的WAV被作为了一种中介的格式，常常使用在其他编码的相互转换之中，例如MP3转换成WMA。

简单来说：pcm是无损wav文件中音频数据的一种编码方式，但wav还可以用其它方式编码。

这里详细写了pcm和wav的区别，我简单概括成pcm少了一个wav头描述信息。为此我从讯飞语音的sdk中移植出填写wav头的函数并修改了一下

// 为pcm文件写入wav头
+ (NSData*) writeWavHead:(NSData *)audioData {
 long sampleRate = [[self GetAudioRecorderSettingDict][AVSampleRateKey] longValue];
 long numOfChannelsKey = [[self GetAudioRecorderSettingDict][AVNumberOfChannelsKey] longValue];
 Byte waveHead[44];
 waveHead[0] = 'R';
 waveHead[1] = 'I';
 waveHead[2] = 'F';
 waveHead[3] = 'F';
 
 long totalDatalength = [audioData length] + 44;
 waveHead[4] = (Byte)(totalDatalength & 0xff);
 waveHead[5] = (Byte)((totalDatalength >> 8) & 0xff);
 waveHead[6] = (Byte)((totalDatalength >> 16) & 0xff);
 waveHead[7] = (Byte)((totalDatalength >> 24) & 0xff);
 
 waveHead[8] = 'W';
 waveHead[9] = 'A';
 waveHead[10] = 'V';
 waveHead[11] = 'E';
 
 waveHead[12] = 'f';
 waveHead[13] = 'm';
 waveHead[14] = 't';
 waveHead[15] = ' ';
 
 waveHead[16] = 16; //size of 'fmt '
 waveHead[17] = 0;
 waveHead[18] = 0;
 waveHead[19] = 0;
 
 waveHead[20] = 1; //format
 waveHead[21] = 0;
 
 waveHead[22] = numOfChannelsKey; //chanel
 waveHead[23] = 0;
 
 waveHead[24] = (Byte)(sampleRate & 0xff);
 waveHead[25] = (Byte)((sampleRate >> 8) & 0xff);
 waveHead[26] = (Byte)((sampleRate >> 16) & 0xff);
 waveHead[27] = (Byte)((sampleRate >> 24) & 0xff);
 
 long byteRate = sampleRate * 2 * (16 >> 3);;
 waveHead[28] = (Byte)(byteRate & 0xff);
 waveHead[29] = (Byte)((byteRate >> 8) & 0xff);
 waveHead[30] = (Byte)((byteRate >> 16) & 0xff);
 waveHead[31] = (Byte)((byteRate >> 24) & 0xff);
 
 waveHead[32] = 2*(16 >> 3);
 waveHead[33] = 0;
 
 waveHead[34] = 16;
 waveHead[35] = 0;
 
 waveHead[36] = 'd';
 waveHead[37] = 'a';
 waveHead[38] = 't';
 waveHead[39] = 'a';
 
 long totalAudiolength = [audioData length];
 
 waveHead[40] = (Byte)(totalAudiolength & 0xff);
 waveHead[41] = (Byte)((totalAudiolength >> 8) & 0xff);
 waveHead[42] = (Byte)((totalAudiolength >> 16) & 0xff);
 waveHead[43] = (Byte)((totalAudiolength >> 24) & 0xff);
 
 NSMutableData *pcmData = [[NSMutableData alloc]initWithBytes:&waveHead length:sizeof(waveHead)];
 [pcmData appendData:audioData];
 
 
 return pcmData;
 // [pcmData writeToFile:kVoiceWav atomically:true];
 
}

同时还需把关键的属性抽取出来(如:采样率,通道数…)

//录音格式的设置
+ (NSDictionary*)GetAudioRecorderSettingDict{
 NSDictionary *recordSetting = [[NSDictionary alloc] initWithObjectsAndKeys:
         [NSNumber numberWithFloat: 8000],AVSampleRateKey, //采样率
         [NSNumber numberWithInt: kAudioFormatLinearPCM],AVFormatIDKey,
         [NSNumber numberWithInt:16],AVLinearPCMBitDepthKey,//采样位数 默认 16
         [NSNumber numberWithInt: 2], AVNumberOfChannelsKey,//通道的数目
         nil];
 return recordSetting;
}

b)将wav转成amr

使用VoiceConvert(by:Tang Xiaoping)库能将wav转成amr，后来发现环信的EaseUI框架中也使用了这个

反过来转换也是差不多的

pcm<--->mp3

这个就很简单了，用lame的框架进行转换，这个框架网上资料一大堆

本人为此花了不少时间整理了一下这些文件格式的转换方法

/**
 * 转换wav到amr
 *
 * @param wavPath wav文件路径
 * @param isDelete 转换成功后是否删除源文件
 *
 * @return NO 失败 YES成功
 */
+ (BOOL) wav2Amr:(NSString *)wavPath isDeleteSourchFile:(BOOL)isDelete;
 
/**
 * 转换amr到wav
 *
 * @param amrPath amr文件路径
 * @param isDelete 转换成功后是否删除源文件
 *
 * @return NO 失败 YES成功
 */
+ (BOOL) amr2Wav:(NSString *)amrPath isDeleteSourchFile:(BOOL)isDelete;
 
/**
 * 转换pcm到mp3
 *
 * @param pcmPath pcm文件路径
 * @param isDelete 转换成功后是否删除源文件
 *
 * @return NO 失败 YES成功
 */
+ (BOOL) pcm2Mp3: (NSString *)pcmPath isDeleteSourchFile:(BOOL)isDelete;
/**
 * 转换pcm到wav
 *
 * @param pcmPath pcm文件路径
 * @param isDelete 转换成功后是否删除源文件
 *
 * @return NO 失败 YES成功
 */
+ (BOOL) pcm2Wav: (NSString *)pcmPath isDeleteSourchFile:(BOOL)isDelete;
 
/**
 * 转换pcm到amr
 *
 * @param pcmPath pcm文件路径
 * @param isDelete 转换成功后是否删除源文件
 *
 * @return NO 失败 YES成功
 */
+ (BOOL) pcm2Amr:(NSString *)pcmPath isDeleteSourchFile:(BOOL)isDelete;
 
/**
 * 为pcm文件写入wav头 
 */
+ (NSData*) writeWavHead:(NSData *)audioData;
void conventToMp3(NSString *pcmFile,NSString *mp3File);
 
/**
 录音格式设置,转换的时候需要获取.(如:采样率、采样位数、通道的数目)
 建议使用此设置，如有修改，则转换amr时也要对应修改参数，比较麻烦
 
 @returns 录音设置
 */
+ (NSDictionary*)GetAudioRecorderSettingDict;

demo的下载地址https://github.com/qq631192328/PFAudio.git，如果觉得好麻烦点下星，如果有什么问题欢迎指正

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持创新互联。


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