PCM文件怎么打开

一、文件结构和格式

PCM（Pulse-code modulation）是一种音频文件格式，它以数字形式存储模拟声音信号。PCM 格式的音频文件包括一个头文件和一个数据文件，其中头文件描述了音频数据的特性。这些特性包括采样率、采样深度、通道数和编码格式。

下面是一个 PCM 文件头的基本结构：

struct WAVE_HEADER {
    char chunk_id[4]{ 'R', 'I', 'F', 'F' };
    long chunk_size;
    char format[4]{ 'W', 'A', 'V', 'E' };
    char fmt_chunk_id[4]{ 'f', 'm', 't', ' ' };
    long fmt_chunk_size;
    short format_tag;
    short channels;
    long sample_rate;
    long avg_bytes_sec;
    short block_align;
    short bits_per_sample;
    char data_chunk_id[4]{ 'd', 'a', 't', 'a' };
    long data_size;

PCM 文件头部分包含 RIFF 标识、文件大小、WAVE 标识、fmt 标志、fmt 区块大小、音频格式、通道数、采样率、每秒字节数、块对齐字节数、采样精度、data 区块标识符和数据区块大小。

二、使用已有软件打开PCM文件

使用已有软件打开 PCM 文件非常容易，只需要双击文件或右键选择“打开方式”，选择一个合适的媒体播放器即可打开文件。有一些流行的媒体播放器，如 Windows Media Player、VLC 或 iTunes，都支持 PCM 格式文件的播放。这些软件已经能够识别 PCM 的文件格式和文件头信息，能够正确解析数据文件并播放其所含音频内容。

以下是使用 Python 语言的 librosa 库读取 PCM 文件例子：

import librosa
filename = 'test.pcm'
y, sr = librosa.load(filename, sr=8000, mono=True, dtype='float32')

这段 Python 代码使用 librosa 库的 load 函数读取文件 ‘test.pcm’ ，指定采样率为 8000 Hz ，mono=True 表示采样单通道音频，dtype=’float32′ 表示返回的音频数据类型为 float32。

三、使用自己编写的程序打开PCM文件

如果想使用自己编写的程序打开 PCM 文件，需要用到文件 I/O 机制，读取文件头和音频数据。以下是使用 C++ 语言编写的读取 PCM 文件头的示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
#define FILENAME "test.pcm"
using namespace::std;

typedef struct WAVE_HEADER {
    char chunk_id[4];
    long chunk_size;
    char format[4];
    char fmt_chunk_id[4];
    long fmt_chunk_size;
    short format_tag;
    short channels;
    long sample_rate;
    long avg_bytes_sec;
    short block_align;
    short bits_per_sample;
    char data_chunk_id[4];
    long data_size;
}WAVE_HEADER;

int main() {
    ifstream pcmfile;
    pcmfile.open(FILENAME, ios::binary);
    WAVE_HEADER header;
    pcmfile.read((char *)&header, sizeof(header));
    cout << "Format: " << header.format << endl;
    cout << "Channels: " << header.channels << endl;
    cout << "Sample rate: " << header.sample_rate << endl;
    pcmfile.close();
    return 0;
}

这段 C++ 代码打开 ‘test.pcm’ 文件，使用 ifstream 类型文件对象读取文件头部分内容，同时输出 PCM 文件的格式，通道数和采样率三个参数的值。

四、PCM文件预处理

由于 PCM 文件的数据文件通常较大，直接读取可能会导致内存不足或读取效率较低。在使用自己编写的程序分析 PCM 文件之前，可能需要进行一些预处理，以减少数据量并提高读写效率。以下是一个简单的 Python 代码段，使用 librosa 库将 PCM 文件处理成 Mel 频谱信息，从而方便进行音频信号分析和建模：

import librosa
import numpy as np
filename = 'test.pcm'

with open(filename, 'rb') as pcmfile:
    pcmdata = np.frombuffer(pcmfile.read(), dtype='int16')
    pcmdata = pcmdata.astype(np.float32)
    pcmdata /= np.iinfo(np.int16).max
    
    #预加重
    pcmdata = librosa.preemphasis(pcmdata)
    
    #进行短时傅里叶变化
    stft = librosa.core.stft(pcmdata, hop_length=512, n_fft=2048)
    
    #进行Mel变换
    mel_basis = librosa.filters.mel(sr=8000, n_fft=2048, n_mels=80)
    mel = np.dot(mel_basis, np.abs(stft)**2)
    
    #取log ，使数据更加稳定
    mel = librosa.core.amplitude_to_db(mel)

这段 Python 代码打开文件 ‘test.pcm’ ，读取文件内容，进行预加重处理，然后将其转换为浮点数形式，并进行短时傅里叶变换和 Mel 变换。最后取log，制作 Mel 频谱信息。

五、结论

本文从文件格式和结构、使用已有软件、使用自己编写的程序、 PCM 文件预处理等多个方面介绍了 PCM 文件怎么打开。通过双击或使用 Python 语言的 librosa 库，我们可以方便地打开 PCM 文件并读取相关信息。使用 C++ 或 Python 语言编写自己的程序，可以更灵活地处理 PCM 数字音频信号并进行相应的信号处理。

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