Python写入WAV头文件

导言

WAV是一种无损音频文件格式，广泛应用于音乐、语音和音效等领域。在Python中，我们可以使用一些库来读取和写入WAV文件。本文将介绍如何使用Python写入WAV头文件，并提供相应的代码示例。

WAV文件结构

在了解如何写入WAV头文件之前，我们首先需要了解WAV文件的结构。WAV文件由两部分组成：头文件和音频数据。

头文件

WAV文件的头文件包含了描述音频文件的元数据信息，如采样率、声道数、样本位数等。头文件的结构如下所示：

字节范围 长度（字节） 描述
0-3 4 RIFF标识符
4-7 4 文件总大小
8-15 8 WAV格式标识符
16-19 4 fmt标识符
20-23 4 fmt块大小
24-25 2 音频格式
26-27 2 声道数
28-31 4 采样率
32-35 4 数据速率
36-37 2 块对齐
38-39 2 位深度
40-43 4 数据标识符
44-47 4 数据大小

音频数据

WAV文件的音频数据紧跟在头文件之后。音频数据以采样为单位进行存储，每个采样表示音频信号的一个样本。采样位数决定了每个采样的位数，常见的有8位、16位和32位。

写入WAV头文件

下面是使用Python写入WAV头文件的步骤：

  1. 创建一个空的WAV文件对象。
  2. 设置文件的元数据信息，如采样率、声道数、样本位数等。
  3. 写入头文件数据。
  4. 写入音频数据。
import wave

# 创建WAV文件对象
with wave.open('output.wav', 'wb') as wav_file:
    # 设置元数据信息
    num_channels = 2
    sample_width = 2
    sample_rate = 44100
    num_frames = 44100

    wav_file.setnchannels(num_channels)
    wav_file.setsampwidth(sample_width)
    wav_file.setframerate(sample_rate)
    wav_file.setnframes(num_frames)

    # 写入头文件数据
    wav_file.writeframes(b'')

    # 写入音频数据
    # ...

在上面的代码中，我们使用wave.open函数创建了一个WAV文件对象。通过调用setnchannels、setsampwidth、setframerate和setnframes函数，我们设置了文件的元数据信息。

接下来，我们使用writeframes函数写入头文件数据。由于头文件的大小是固定的，我们可以传入一个空字节串b''来占位。

最后，我们可以通过调用writeframes函数写入音频数据。音频数据应该以字节串的形式传递给writeframes函数。

示意图

为了更好地理解写入WAV头文件的过程，下面是一个示意图，展示了整个过程的流程。

sequenceDiagram
    participant App
    participant WAV File
    App->>WAV File: 创建WAV文件对象
    App->>WAV File: 设置元数据信息
    App->>WAV File: 写入头文件数据
    App->>WAV File: 写入音频数据

总结

本文介绍了如何使用Python写入WAV头文件。我们首先了解了WAV文件的结构，包括头文件和音频数据。然后，我们提供了写入WAV头文件的代码示例，并解释了每个步骤的作用。最后，我们使用序列图展示了整个过程的流程