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采集PCM，将base64片段转换为wav音频文件

news 来源：原创 2024/9/22 23:19:28

需求

开始录音——监听录音数据——结束录音

在监听录音数据过程中：客户端每100ms给前端传输一次数据（pcm数据转成base64），前端需要将base64片段解码、合并、添加WAV头、转成File、上传到 OSS之后将 url 给到服务端处理。

{numberOfChannels: 1, // 声道数// sampleRate: 16000, // 采样率sampleRate: 44100, // 更改采样率为 44100 HzbitsPerChannel: 16, // 位深format: 'PCM',
}

概念

pcm是原始音频，mac上可以使用audacity软件播放pcm原始音频文件；
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base64编码：将二进制编码成文本格式
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atob 将二进制转为 unicode 字符序列，charCodeAt 获取每个字符的unicode编码
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Uint8Array 是包含8位（一个字节）的无符号整数序列，用于处理二进制数据
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ArrayBuffer 在内存中分配一段连续的空间，存储二进制数据，如数字、图像、音频文件等
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new Blob([wavHeader, pcmData], { type: ‘audio/wav’ }); 给PCM数据添加wav头信息
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Blob 是浏览器内部生成的二进制数据，包括数据和类型信息
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File 是 Blob 的子类，除了数据和类型信息，还包括文件名和最后修改时间，通常表示用户从本地文件系统选择的文件

将base64片段转为WAV文件

/*** 将base64片段转为WAV文件* @param base64Segments* @returns*/
export function base64ToAudio(base64Segments) {// 合并PCM数据const pcmData = mergeBase64SegmentsIntoPCM(base64Segments);// 创建WAV头const dataLength = pcmData.length;const wavHeader = createWavHeader(dataLength, 44100);// 合并WAV文件头和PCM数据const blob = new Blob([wavHeader, pcmData], { type: 'audio/wav' });const file = new File([blob], 'output.wav', { type: 'audio/wav' });return file;
}

将一系列Base64编码的音频段合并成一个PCM数据流

/*** 将一系列Base64编码的音频段合并成一个PCM数据流* @param segments 包含Base64编码音频段的数组* @returns*/
function mergeBase64SegmentsIntoPCM(segments) {let mergedData = new Uint8Array();segments.forEach((base64Segment) => {const binarySegment = atob(base64Segment);const binaryArray = new Uint8Array(binarySegment.length);for (let i = 0; i < binarySegment.length; i++) {binaryArray[i] = binarySegment.charCodeAt(i);}mergedData = mergeArrays(mergedData, binaryArray);});// 合并后的PCM数据return mergedData;
}

合并两个TypedArray（类型化数组）


/*** 合并两个TypedArray（类型化数组）* @param segments* @returns*/
function mergeArrays(a, b) {// 类型化数组，确保类型一致const c = new a.constructor(a.length + b.length);// 类型化数组的set方法直接在底层内存中操作，不需要逐个元素拷贝，效率高c.set(a, 0);// 保障合并后的数组在内存中是连续的，提高访问速度c.set(b, a.length);return c;
}

创建一个WAV文件的头部信息

/*** 创建一个WAV文件的头部信息* 包含了RIFF格式标识、文件大小、WAVE标识、格式子块fmt的ID和大小、音频格式、* 声道数、采样率、字节率、块对齐、每样本位数以及数据子块data的ID和大小* @param dataSize 文件大小* @param sampleRate 采样率* @returns*/
function createWavHeader(dataSize, sampleRate) {// 创建一个大小为44字节的ArrayBuffer，用于存储WAV文件头const buffer = new ArrayBuffer(44);// 创建一个DataView，用于操作buffer中的数据const view = new DataView(buffer);view.setUint32(0, 0x52494646, false); // 设置Chunk ID为"RIFF"view.setUint32(4, dataSize + 36, true); // 设置文件大小（不包括前8个字节）view.setUint32(8, 0x57415645, false); // 设置格式标识为"WAVE"view.setUint32(12, 0x666d7420, false); // 设置第一个子块ID为"fmt "view.setUint32(16, 16, true); // 设置第一个子块大小为16字节view.setUint16(20, 1, true); // 设置音频格式为PCM（1表示PCM）view.setUint16(22, 1, true); // 设置声道数（单声道为1）view.setUint32(24, sampleRate, true); // 设置采样率view.setUint32(28, sampleRate * 2, true); // 设置字节率（采样率 * 每帧字节数）view.setUint16(32, 2, true); // 设置每帧字节数（块对齐）view.setUint16(34, 16, true); // 设置每样本位数view.setUint32(36, 0x64617461, false); // 设置第二个子块ID为"data"view.setUint32(40, dataSize, true); // 设置第二个子块大小（即音频数据大小）// 返回填充了WAV文件头信息的bufferreturn buffer;
}

异步获取音频文件的时长

/*** 异步获取音频文件的时长* @param file 音频文件* @returns 返回音频的时长（秒）*/
export const getAudioDuration = async (file) => {try {const audio = new Audio(URL.createObjectURL(file));await new Promise((resolve) => (audio.onloadedmetadata = resolve));const { duration } = audio;return duration;} catch (error) {console.error('获取音频时长时发生错误:', error);return 0;}
};

将文件上传到oss

export const uploadFile = (data: UploadTokenData, file: File) => {console.log('uploadFile开始了', data, '====', file);const bodyFormData = new FormData();const url = `${data.host}/${data.dir}${file.name}`;bodyFormData.append('OSSAccessKeyId', data.accessId);bodyFormData.append('policy', data.policy);bodyFormData.append('signature', data.signature);bodyFormData.append('key', `${data.dir}${file.name}`);bodyFormData.append('dir', data.dir);bodyFormData.append('success_action_status', '200');bodyFormData.append('file', file);console.log('uploadFile上传的url: ', url);return new Promise((resolve, reject) => {const xhr = new XMLHttpRequest();xhr.onerror = function error(e) {console.log('upload error', e);reject(e);};xhr.onload = async () => {// allow success when 2xx status see https://github.com/react-component/upload/issues/34if (xhr.status < 200 || xhr.status >= 300) {reject('上传异常');}console.log('upload success');resolve({...data,ossUrl: url,});};xhr.open('post', data.host, true);xhr.setRequestHeader('X-Requested-With', 'XMLHttpRequest');xhr.send(bodyFormData);});
};