WasapiLoopbackCapture采样最后字节固定值及32位采样数据异常问题

• 开发程序用于在时间/振幅图表显示音频采样数据，通过CSCore的WasapiLoopbackCapture获取电脑实时播放音频，但图表数据始终错误。
• 按32位深度读取音频流缓冲区时，输出的_sample数组最后一个字节固定为3B、3C、3D、3E、BC、BC或BE这类值。
• capture.WaveFormat.BitsPerSample返回32，但按32位读取时振幅完全错误；手动设为16位并用ReadInt16BigEndian读取时，采样数据相对准确。

用户代码：

capture = new WasapiLoopbackCapture();

_bitDepth = capture.WaveFormat.BitsPerSample;
_byteDepth = bitDepth / 8;

Debug.WriteLine(bitDepth);

capture.DataAvailable += (s, a) =>
    {
        //for loop where i steps through each sample (each sample is multiple bytes)
        for(int i = 0; i < a.Buffer.Length; i += _byteDepth)
        {
            //creates new byte array with 4 bytes / 32 bits
            var _sample = new byte[_byteDepth];

            //copies 1 sample from the buffer into the _sample byte array
            Buffer.BlockCopy(a.Buffer, i, _sample,0,_byteDepth);

            Debug.WriteLine(BitConverter.ToString(_sample));
            
            //reads the byte array to an int
            var _intSample = BinaryPrimitives.ReadInt32BigEndian(_sample);

            currentData.Add(_intSample);
        }
    }; 

问题核心是对音频格式的编码类型和字节序理解错误：

1. WASAPI Loopback捕获的32位音频几乎都是IEEE单精度浮点数（float），而非32位有符号整数。用ReadInt32BigEndian读取浮点字节流，必然得到错误数值。
2. Windows平台音频数据默认是小端字节序，你使用大端读取方法，进一步放大了数据错误。

修正步骤：

• 先通过capture.WaveFormat.WaveFormatTag确认编码类型，32位音频通常对应WaveFormatTag.IeeeFloat。
• 32位浮点采样需转换为float类型，其范围为[-1.0f, 1.0f]，再映射到适合图表显示的振幅值。
• 使用小端字节序读取（Windows平台默认），直接用BitConverter处理即可。

修正后的代码示例：

capture = new WasapiLoopbackCapture();

_bitDepth = capture.WaveFormat.BitsPerSample;
_byteDepth = _bitDepth / 8;
_isFloat = capture.WaveFormat.WaveFormatTag == WaveFormatTag.IeeeFloat;

Debug.WriteLine($"位深度：{_bitDepth}，是否浮点格式：{_isFloat}");

capture.DataAvailable += (s, a) =>
{
    for(int i = 0; i < a.Buffer.Length; i += _byteDepth)
    {
        var sampleBytes = new byte[_byteDepth];
        Buffer.BlockCopy(a.Buffer, i, sampleBytes, 0, _byteDepth);
        
        float amplitude;
        if(_isFloat && _bitDepth == 32)
        {
            // 32位浮点采样，小端字节序转换
            amplitude = BitConverter.ToSingle(sampleBytes, 0);
        }
        else if(_bitDepth == 16)
        {
            // 16位整数采样，转换为[-1.0f, 1.0f]范围
            short intSample = BitConverter.ToInt16(sampleBytes, 0);
            amplitude = intSample / (float)short.MaxValue;
        }
        else
        {
            // 其他格式的兼容处理（如24位整数等）
            amplitude = 0;
        }

        // 将浮点振幅转换为适合图表显示的整数（可根据需求调整缩放系数）
        int displayValue = (int)(amplitude * 10000);
        currentData.Add(displayValue);
    }
};

补充说明：

• 你手动用16位读取得到相对准确的结果，是因为缓冲区低16位恰好包含有效数据（可能是音频设备内部格式转换导致），但这并非正确的处理方式，无法适配真正的32位浮点音频流。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rufus