使用Java进行WAV音频处理：剪辑、音量修改与文件合并

import java.io.File;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import javax.sound.sampled.*;
import java.io.IOException;
import java.io.SequenceInputStream;

// 假设 StdAudio 类已导入或在同一包中
// import edu.princeton.cs.algs4.StdAudio; // 如果您使用的是Princeton的StdAudio

public class AudioEditor {

    // 假设 StdAudio.read() 和 StdAudio.save() 方法可用
    // 实际项目中可能需要自己实现或使用其他库来读写 double[] 数组

    /**
     * 模拟 StdAudio.read() 方法，实际项目中需替换为真实实现
     * 将 WAV 文件读取为 double 数组。
     * @param filename WAV 文件路径
     * @return 包含音频样本的 double 数组
     */
    public static double[] read(String filename) {
        // 实际实现会使用 javax.sound.sampled.AudioSystem 来读取
        // 这里仅为示例，假设它能工作
        System.out.println("Reading " + filename + "...");
        // 模拟读取一个包含多个样本的数组
        // 实际应用中，这里会解析WAV文件，将字节数据转换为double样本
        // 假设音乐长度为10秒，采样率为44100，立体声则样本数为 10 * 44100 * 2
        // 这里简化为模拟数据
        int totalSamples = 44100 * 10 * 2; // 10秒，立体声
        double[] samples = new double[totalSamples];
        for (int i = 0; i < totalSamples; i++) {
            samples[i] = Math.sin(i / 100.0) * 0.5; // 模拟波形
        }
        return samples;
    }

    /**
     * 模拟 StdAudio.save() 方法，实际项目中需替换为真实实现
     * 将 double 数组保存为 WAV 文件。
     * @param filename 要保存的文件路径
     * @param samples 包含音频样本的 double 数组
     */
    public static void save(String filename, double[] samples) {
        System.out.println("Saving " + filename + " with " + samples.length + " samples.");
        // 实际实现会使用 javax.sound.sampled.AudioSystem 来写入
        // 这里仅为示例，假设它能工作
        // 伪代码：
        // AudioFormat format = new AudioFormat(44100.0f, 16, 2, true, false);
        // byte[] audioBytes = convertDoubleToByteArray(samples, format);
        // AudioInputStream ais = new AudioInputStream(new ByteArrayInputStream(audioBytes), format, audioBytes.length / format.getFrameSize());
        // AudioSystem.write(ais, AudioFileFormat.Type.WAVE, new File(filename));
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 假设 music.wav 是原始文件
        double[] music = read("music.wav");

        // 假设 "Hi" 部分的结束样本索引和 "there" 部分的开始样本索引
        // 这些索引需要通过音频分析工具（如Audacity）精确获取
        // 这里我们使用示例值，假设原始音乐有足够长度
        int hiEndSample = 792478 * 2; // 假设 "Hi" 结束的样本点 (立体声需要乘以2)
        int thereEndSample = 1118153 * 2; // 假设 "there" 结束的样本点

        // 1. 截取 "Hi" 部分
        double[] hiSegment = new double[hiEndSample];
        for (int i = 0; i < hiEndSample; i++) {
            hiSegment[i] = music[i];
        }
        save("hi.wav", hiSegment); // 保存 "Hi" 部分到 hi.wav

        // 2. 截取 "there" 部分
        double[] thereSegment = new double double[thereEndSample - hiEndSample];
        for (int i = hiEndSample; i < thereEndSample; i++) {
            thereSegment[i - hiEndSample] = music[i];
        }
        // 此时 thereSegment 包含原始 "there" 的音频数据
        // 我们将对其进行音量修改，所以暂时不保存原始 there.wav
        // save("there_original.wav", thereSegment); // 如果需要保存原始there部分
    }
}

// 承接上文 main 方法中的代码...

        // 3. 调整 "there" 部分的音量/振幅
        double volumeMultiplier = 0.5; // 将音量减半
        for (int i = 0; i < thereSegment.length; i++) {
            thereSegment[i] = volumeMultiplier * thereSegment[i];
        }
        save("there_modified.wav", thereSegment); // 保存修改音量后的 "there" 部分

// 承接上文 main 方法中的代码...

        // 4. 合并 "hi.wav" 和 "there_modified.wav"
        ArrayList<File> joinedAudioFiles = new ArrayList<>();
        joinedAudioFiles.add(new File("hi.wav"));
        joinedAudioFiles.add(new File("there_modified.wav"));

        // 定义音频格式，确保所有待合并文件格式一致
        float sampleRate = 44100.0f; // 采样率
        AudioFormat format = new AudioFormat(
            AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED, // 编码方式，PCM有符号
            sampleRate,                       // 采样率
            16,                               // 每样本位数 (16位是常见CD音质)
            2,                                // 声道数 (2为立体声)
            4,                                // 帧大小 (字节), 2声道 * 16位/8 = 4字节
            sampleRate,                       // 帧率 (通常等于采样率)
            false                             // 是否大端序 (false为小端序，Windows/Intel常用)
        );

        File outputMergedFile = new File("hi_there_edited.wav");
        joinAudioFiles(format, joinedAudioFiles, outputMergedFile);

        System.out.println("Audio editing complete. Merged file saved to " + outputMergedFile.getAbsolutePath());
    }

    /**
     * 将多个音频文件合并为一个 WAV 文件。
     *
     * @param audioFormat 合并后文件的音频格式。所有输入文件应与此格式兼容。
     * @param audioFiles 待合并的音频文件列表。
     * @param output 合并后输出的 WAV 文件。
     * @throws IOException 如果发生 I/O 错误。
     * @throws UnsupportedAudioFileException 如果输入文件不是支持的音频文件类型。
     */
    public static void joinAudioFiles(AudioFormat audioFormat,
                                      java.util.List<File> audioFiles, File output)
            throws IOException, UnsupportedAudioFileException {
        // 确保输出目录存在
        if (output.getParentFile() != null) {
            output.getParentFile().mkdirs();
        }
        output.delete(); // 如果文件已存在，则删除
        output.createNewFile(); // 创建新文件

        List<AudioInputStream> audioInputStreams = new ArrayList<>();
        long totalFrameLength = 0;

        // 遍历所有输入文件，创建 AudioInputStream 并计算总帧长
        for (File audioFile : audioFiles) {
            AudioInputStream fileAudioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(audioFile);
            // 确保输入流的格式与目标格式兼容
            if (!fileAudioInputStream.getFormat().matches(audioFormat)) {
                // 如果格式不完全匹配，尝试转换
                fileAudioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(audioFormat, fileAudioInputStream);
            }
            audioInputStreams.add(fileAudioInputStream);
            totalFrameLength += fileAudioInputStream.getFrameLength();
        }

        // 使用 SequenceInputStream 将所有 AudioInputStream 串联起来
        AudioInputStream sequenceInputStream = new AudioInputStream(
                new SequenceInputStream(Collections.enumeration(audioInputStreams)),
                audioFormat,
                totalFrameLength
        );

        // 将合并后的流写入新的 WAV 文件
        AudioSystem.write(sequenceInputStream, AudioFileFormat.Type.WAVE, output);

        // 关闭所有输入流
        for (AudioInputStream ais : audioInputStreams) {
            ais.close();
        }
        sequenceInputStream.close();
    }
}