WAV轉PCM詳解

一、介紹

有時候我們需要將音頻文件從WAV格式轉換成PCM格式，以便於後續的處理。WAV是一種常見的音頻文件格式，但PCM是一種更加純粹的音頻數據格式方便後續處理。

在本篇文章中，我們將會介紹如何使用Python將WAV文件轉換成PCM格式。我們將從文件結構開始，一步步地使用代碼實現轉換。該方式基於Python標準庫，使用簡便，本文將詳細介紹轉換流程。

二、文件結構

在開始之前，我們需要先了解一下WAV文件的結構。WAV文件由頭信息和數據兩部分組成。頭信息包含了音頻文件的基本信息，如採樣率、聲道數、採樣精度等等。數據部分則包含了實際的音頻數據。

我們可以使用Python標準庫中的wave模塊獲取WAV文件的頭信息。

import wave

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

上述代碼可以獲得WAV文件test.wav的頭信息，getparams()方法將返迴音頻文件的信息元組，包含了採樣率、聲道數、採樣精度等詳細信息。

三、轉換流程

1.讀取WAV文件

我們可以使用Python標準庫中的wave模塊讀取WAV文件。打開文件後，我們可以使用readframes()方法逐幀讀取音頻數據。

import wave

with wave.open('test.wav', 'rb') as wav_file:
    nchannels, sampwidth, framerate, nframes, comptype, compname = wav_file.getparams()
    frames = wav_file.readframes(nframes)

上述代碼將讀取WAV文件test.wav，並將頭信息保存在變量中，音頻數據保存在變量frames中。

2.將音頻數據轉換成PCM格式

在此之前，我們需要先了解一下PCM格式。PCM格式是一種“裸露”的音頻數據格式，沒有頭信息，只有純粹的數據。所以，我們需要將WAV格式中的頭信息去除，只保留音頻數據。

在PCM格式中，採樣精度與字節數相關。例如，如果採樣精度為16bit，則每個採樣值將佔用2個字節（16 / 8）。因此，我們需要將從WAV文件中讀取到的音頻數據進行轉換。

import struct

raw_data = struct.unpack("<{}h".format(len(frames) // 2), frames)

上述代碼將讀取到的音頻數據frames解壓縮，並將其轉換成了Python中的數列。

3.將PCM數據寫入文件

一旦拿到了PCM格式的音頻數據，我們就可以將其寫入文件。以下代碼將PCM格式音頻數據寫入pcm格式文件。

import wave

with wave.open('test.pcm', 'wb') as pcm_file:
    pcm_file.setparams((nchannels, sampwidth, framerate, nframes, comptype, compname))
    pcm_file.writeframes(frames)

四、總結

本文詳細介紹了怎樣使用Python將WAV文件轉換成PCM格式。我們先了解了WAV文件的結構，並使用Python標準庫中的wave模塊獲取了文件頭信息。接着，我們將音頻數據轉換成了PCM格式，並將其保存在PCM文件中。這其中，我們還詳細介紹了PCM格式的底層細節。

總的來說，本文的代碼簡單易懂，易於掌握。如果您需要將WAV文件轉換成PCM格式，這篇文章將是一個不錯的參考。