如何在 Java 中将音频从一种格式转换为 wav 或 raw？

Question

我试图弄清楚如何使用java.sound api 将 WAV 文件转换为 RAW/PCM 格式。我需要将 WAV 文件从某种给定的音频格式转换为编码如下的 RAW 文件：

• 16 kHz
• 16 位
• 单声道
• 已签名
• 小端序

我在这里找到的许多帖子都是相反的，即如何从 RAW 获取 WAV。作为音频新手，我希望有人可以发布一个示例来说明如何做到这一点。

Answer 1

据我所知，Java 声音 api 不会转换为 RAW 音频。它确实转换为 WAV，即RAW audio with a 44-byte header。一旦你理解了这一点，你就可以把问题分解成两部分：

1.将音频从任何格式转换为 WAV 格式。

下面的代码示例仅在 WAV 到 WAV（不同的音频格式）之间进行了测试，但理论上对 AudioSystem.getAudioInputStream(audioFormat, originalAudioStream); 的调用应该会找到合适的编解码器（如果有的话）。

此方法会将音频字节转换为给定的格式，并生成一个 byte[] 结果作为 WAV。

 private static final AudioFormat EXAMPLE_FORMAT = new AudioFormat(
        16_000,
        16,
        1,
        true,
        false
    );

    public byte[] formatAudioToWav(@NotNull final byte[] audioFileContent,
                                   @NotNull final AudioFormat audioFormat) throws
                                                                           IOException,
                                                                           UnsupportedAudioFileException {

        try (
            final AudioInputStream originalAudioStream = AudioSystem.getAudioInputStream(new ByteArrayInputStream(audioFileContent));
            final AudioInputStream formattedAudioStream = AudioSystem.getAudioInputStream(audioFormat, originalAudioStream);
            final AudioInputStream lengthAddedAudioStream = new AudioInputStream(formattedAudioStream, audioFormat, audioFileContent.length);
            final ByteArrayOutputStream convertedOutputStream = new ByteArrayOutputStream()
        ) {
            AudioSystem.write(lengthAddedAudioStream, AudioFileFormat.Type.WAVE, convertedOutputStream);
            return convertedOutputStream.toByteArray();
        }
    }

2。从步骤 1 中创建的 WAV 文件中去除标题。

   public byte[] formatWavToRaw(@NotNull final byte[] audioFileContent) {
        return Arrays.copyOfRange(audioFileContent, 44, audioFileContent.length);
    }

备注

• 该代码的优点是可以正确关闭所有流，但缺点是直接使用 byte[]，因此不适用于大文件。它可以转换为纯流，但请注意，在对new AudioInputStream(formattedAudioStream, audioFormat, audioFileContent.length); 的调用中，您需要其中一个流的长度。
• 另一个缺点是，即使代码清晰易读，也需要创建/包装 3 个 AudioInputStream 才能使其工作，这有点令人费解。我找不到更好的解决方案。

进一步阅读

• What is raw audio?
• Are there usage examples?
• 如果我们上采样/下采样，我们会丢失精度吗？ A, B
• Is there an online converter to compare results with?

Answer 2

您可以通过使用AudioInputStream 读取WAV 文件轻松获取PCM 数据（以原始字节为单位），或许将数据存储在ByteBuffer 中。

Java 确实有一些内置的格式转换器。我不确定是否支持您想要的特定转换。有关支持的格式转换的文档位于 Audio Trail: Using Files and Format Converters

如果您必须进行某种抽取，例如，从 44.1kHz 采样率的 wav 到 16kHz，我猜使用线性插值会很好。

1. 将传入字节转换为 PCM 数据值（可能标准化为浮点数）
2. 以 2.76625 的增量（源自 44.1 / 16）迭代生成的数组，使用线性插值来获取新值
3. 将新的 PCM 值转换回字节

如果没有任何标题信息，可以使用FileOutputStream 将生成的字节数组写入文件。 Java Tutorials: Byte Streams

具有浮点精度的线性插值通常被认为足以保持音频保真度。