16-bit PCM 音频格式转换
一、认识
16-bit PCM 音频格式转换: 将经过 16kHz 将采样的 浮点音频数据 转换为 16-bit PCM 格式。这是为了将音频数据转化为更加通用、标准的格式，便于存储、传输或进一步处理。另外, 16-bit PCM 能够表示从 -32768 到 32767 的整数范围，这足以容纳大部分音频信号的动态范围, 也是最常见的音频存储格式之一, 提供了足够的精度来处理大多数音频录制和播放任务。而且, 使用 16-bit PCM 格式相比于浮点数格式（如 32-bit float）能够显著减少存储空间和带宽需求，并且在处理音频时具有较好的性能，尤其是在低延迟和实时处理场景中。具体思路为: 将浮动的音频信号（通常在范围 -1 到 1 之间）映射到 16 位整数的音频格式。具体转换逻辑为: 根据输入的浮点音频数据计算出转换后的 16-bit 数据所需的字节数长度, 这个长度创建一个新的 ArrayBuffer，这个缓冲区将用来存储最终的 16-bit PCM 数据。ArrayBuffer 是一种用于存储原始二进制数据的对象。在根据 ArrayBuffer 创建一个 DataView 对象, 允许你以不同的数据类型读取和写入 ArrayBuffer 中的数据。遍历输入的浮点音频数据, 并将每个样本值转换为 16-bit PCM 格式, 注意, 每次迭代, offset 增加 2，因为每个 16-bit PCM 样本占 2 字节。遍历过程中, 首先将输入的浮动音频数据限制在 -1 到 1 的范围内, 这样做是为了确保音频信号不会超过正常的范围，避免发生溢出。通过 dataView.setInt16 将一个 16-bit 整数值写入到 ArrayBuffer 中指定的偏移位置 offset。s < 0 ? s * 0x8000 : s * 0x7fff： 表示如果 s 为负数，乘以 0x8000（即 32768）；如果 s 为正数，乘以 0x7fff（即 32767）。这将浮点数映射到 16-bit PCM 范围内的整数值。浮点数被乘以 32767 或 -32768 来保证其能够正确表示在 16-bit PCM 的有符号整数范围内。true 表示使用小端字节序（little-endian），这在许多音频格式（如 WAV）中是常见的字节顺序。
二、实现
function to16BitPCM(input) {
const dataLength = input.length * (16 / 8);
const dataBuffer = new ArrayBuffer(dataLength);
const dataView = new DataView(dataBuffer);
let offset = 0;
for (let i = 0; i < input.length; i++, offset += 2) {
const s = Math.max(-1, Math.min(1, input[i]));
dataView.setInt16(offset, s < 0 ? s * 0x8000 : s * 0x7fff, true);
}
return dataView;
}