PCM文件怎麼打開

一、文件結構和格式

PCM（Pulse-code modulation）是一種音頻文件格式，它以數字形式存儲模擬聲音信號。PCM 格式的音頻文件包括一個頭文件和一個數據文件，其中頭文件描述了音頻數據的特性。這些特性包括採樣率、採樣深度、通道數和編碼格式。

下面是一個 PCM 文件頭的基本結構：

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 文件頭部分包含 RIFF 標識、文件大小、WAVE 標識、fmt 標誌、fmt 區塊大小、音頻格式、通道數、採樣率、每秒字節數、塊對齊字節數、採樣精度、data 區塊標識符和數據區塊大小。

二、使用已有軟件打開PCM文件

使用已有軟件打開 PCM 文件非常容易，只需要雙擊文件或右鍵選擇“打開方式”，選擇一個合適的媒體播放器即可打開文件。有一些流行的媒體播放器，如 Windows Media Player、VLC 或 iTunes，都支持 PCM 格式文件的播放。這些軟件已經能夠識別 PCM 的文件格式和文件頭信息，能夠正確解析數據文件並播放其所含音頻內容。

以下是使用 Python 語言的 librosa 庫讀取 PCM 文件例子：

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

這段 Python 代碼使用 librosa 庫的 load 函數讀取文件 ‘test.pcm’ ，指定採樣率為 8000 Hz ，mono=True 表示採樣單通道音頻，dtype=’float32′ 表示返回的音頻數據類型為 float32。

三、使用自己編寫的程序打開PCM文件

如果想使用自己編寫的程序打開 PCM 文件，需要用到文件 I/O 機制，讀取文件頭和音頻數據。以下是使用 C++ 語言編寫的讀取 PCM 文件頭的示例：

#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;
}

這段 C++ 代碼打開 ‘test.pcm’ 文件，使用 ifstream 類型文件對象讀取文件頭部分內容，同時輸出 PCM 文件的格式，通道數和採樣率三個參數的值。

四、PCM文件預處理

由於 PCM 文件的數據文件通常較大，直接讀取可能會導致內存不足或讀取效率較低。在使用自己編寫的程序分析 PCM 文件之前，可能需要進行一些預處理，以減少數據量並提高讀寫效率。以下是一個簡單的 Python 代碼段，使用 librosa 庫將 PCM 文件處理成 Mel 頻譜信息，從而方便進行音頻信號分析和建模：

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
    
    #預加重
    pcmdata = librosa.preemphasis(pcmdata)
    
    #進行短時傅里葉變化
    stft = librosa.core.stft(pcmdata, hop_length=512, n_fft=2048)
    
    #進行Mel變換
    mel_basis = librosa.filters.mel(sr=8000, n_fft=2048, n_mels=80)
    mel = np.dot(mel_basis, np.abs(stft)**2)
    
    #取log ，使數據更加穩定
    mel = librosa.core.amplitude_to_db(mel)

這段 Python 代碼打開文件 ‘test.pcm’ ，讀取文件內容，進行預加重處理，然後將其轉換為浮點數形式，並進行短時傅里葉變換和 Mel 變換。 最後取log，製作 Mel 頻譜信息。

五、結論

本文從文件格式和結構、使用已有軟件、使用自己編寫的程序、 PCM 文件預處理等多個方面介紹了 PCM 文件怎麼打開。通過雙擊或使用 Python 語言的 librosa 庫，我們可以方便地打開 PCM 文件並讀取相關信息。 使用 C++ 或 Python 語言編寫自己的程序，可以更靈活地處理 PCM 數字音頻信號並進行相應的信號處理。