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重采样（Resampling）是音频处理中最常见的需求之一：混音前要把不同采样率的文件统一，ASIO 等设备输出前要把数据转换到设备当前的采样率。本文以 NAudio 仓库中的 Docs/Resampling.md 为骨架，系统讲解 NAudio 提供的四种重采样方案（Windows 的 Media Foundation、macOS 的 AudioConverter、跨平台的 WDL、遗留的 ACM），逐一给出可直接复制的代码示例、参数取值范围与质量档位说明，并结合仓库源码（MediaFoundationResampler.cs、MacAudioConverter.cs、WdlResamplingSampleProvider.cs 等）解释每种方案的底层工作原理、适用平台与限制。读完本文，你将能够在混音、设备播放、文件转码等场景中准确选择并正确使用 NAudio 的重采样器。

什么时候需要重采样

在 NAudio 中，几乎所有下游处理环节都对 WaveFormat（采样率、位深度、声道数）有严格要求，因此重采样通常出现在以下两类场景：

• 混音前的统一采样率：将两个采样率不同的文件（例如一个 44.1kHz、一个 48kHz）混合到一起，必须先通过重采样让它们处于同一采样率，否则混音结果会出现音高与节奏错位。
• 设备输出前的格式匹配：通过 ASIO 这类 API 播放时，数据必须以设备当前的采样率送入设备。若源文件采样率与设备不匹配，就必须先重采样。

需要注意的是，重采样并非简单的"插值补点"，它暗藏一个经典陷阱——混叠（Aliasing）。

重采样前必须了解：混叠（Aliasing）问题

根据奈奎斯特定理，某采样率能正确表示的频率上限为采样率的一半。当降低采样率时，源音频中高于目标采样率一半的高频成分无法被正确表示，它们不会消失，而是会"折叠"回可听频段，形成失真，这就是混叠。

文档给出的核心结论是：

如果降低采样率，应当先使用低通滤波器滤除在低采样率下无法正确表示的高频，然后再做重采样。

好消息是：NAudio 提供的几个官方重采样器（Media Foundation、AudioConverter、WDL）内部都内置了高质量的滤波/抗混叠处理，因此日常使用时你通常无需手动挂低通滤波器；但如果你选择"自己动手"写重采样算法，就必须自行处理低通滤波，否则几乎必然产生明显的混叠。

Option 1：MediaFoundationResampler（Windows）

这是 NAudio 中功能最强大的重采样器，包装了 Windows 自带的 Media Foundation 重采样 MFT（CLSID_CResamplerMediaObject，GUID 为f447b69e-1884-4a7e-8055-346f74d6edb3，见 MediaFoundationResampler.cs），在 Windows 10 及之后所有受支持的 Windows 版本上均可使用。

能力与特点

• 可调质量：ResamplerQuality取值 1～60，60 为最高质量，1 为线性插值；默认已是 60。它对应底层 MFT 的IWMResamplerProps.SetHalfFilterLength，即半滤波器长度（见 MediaFoundationResampler.cs）。
• 足够快：官方文档说明其速度足以在最高质量档位下实时运行。
• 灵活：可以在重采样同时改变声道数与位深度（仅限 PCM 与 IEEE float 输入/输出，源码中IsPcmOrIeeeFloat会校验这一点并抛出ArgumentException，见 MediaFoundationResampler.cs）。
• 输入输出约束：构造函数要求输入输出均为 PCM 或 IEEE float；若传入非此类格式会立即抛异常，同时会在构造时探测 COM 对象，若系统缺少重采样 DLL 会快速失败（fail fast），而不是等到第一次 Read 才报错（见 MediaFoundationResampler.cs）。

使用示例：MP3（44.1kHz）重采样到 16kHz

using NAudio.Wave; int outRate = 16000; var inFile = @"test.mp3"; var outFile = @"test resampled MF.wav"; using var reader = new MediaFoundationReader(inFile); var outFormat = new WaveFormat(outRate, reader.WaveFormat.Channels); using var resampler = new MediaFoundationResampler(reader, outFormat); // resampler.ResamplerQuality = 60; // default 已经是 60（最高质量） WaveFileWriter.CreateWaveFile(outFile, resampler);

要点说明：

• 它接受IWaveProvider作为输入，输出格式由传入的WaveFormat决定。示例中outFormat保持源文件的声道数，只改采样率。
• 构造器还有一个便捷重载MediaFoundationResampler(sourceProvider, outputSampleRate)，只指定目标采样率，会按源格式自动构造输出 WaveFormat（PCM 保持位深度、IEEE float 输出 float 格式，见 MediaFoundationResampler.cs）。
• 若同时想改变位深度或声道数，把outFormat改成对应的WaveFormat(sampleRate, bitsPerSample, channels)即可，例如输出 16kHz/16bit/单声道。
• 需要在重采样开始前设置ResamplerQuality，其 setter 会对 1～60 范围做校验（见 MediaFoundationResampler.cs）。

Option 2：MacAudioConverter（macOS）

macOS 的 wrappers 包（NAudio.MacOS）中提供了与MediaFoundationResampler同等强大的平台级重采样器MacAudioConverter，它包装了 macOS Audio Toolbox 的 AudioConverter。文档明确提示该包目前仅以预发布（pre-release）形式提供，安装时需要--prerelease参数：

dotnet add package NAudio.MacOS --prerelease

前提：此方案必须运行在 macOS 上（源码以[SupportedOSPlatform("ios2.0")]与[SupportedOSPlatform("macos10.2")]标注，见 MacAudioConverter.cs）。

能力与特点

• 质量与 Windows Media 重采样器相当，并且更灵活：可以显式选择重采样算法、质量档位与抖动（dithering）算法。
• 唯一的限制：不能在重采样过程中随时更改输入流的任何格式属性（这是与MediaFoundationResampler的主要差异，见 MacAudioConverter.cs）。
• 通道映射：支持把输入声道映射到不同输出声道，甚至用-1禁用某些输入声道。
• 格式约束：与 Windows 版本一致，只接受 PCM 与 IEEE float 格式（VerifyFormatIsIeeeFloatOrPCM校验，见 MacAudioConverter.cs）。

核心可配置项（源码枚举）

Complexity与Quality的交互值得注意：文档强调"重采样质量还取决于你使用的重采样算法"，例如MinimumPhase模式下同样的Low/Medium/High档位对应不同的噪声底水平，且MinimumPhase High比Mastering Low快数倍。另外Linear模式下InitialPhase与PrimeMethod属性不生效。

SetChannelMap(int[] channelMap)用于自定义声道映射：数组长度必须等于输出声道数，每个元素是源格式的声道索引，-1表示该输出声道不使用任何输入声道。源码注释中给出的示例是"立体声输入复制到四声道输出的后两个声道"：

int[] chMap = [ 0, 1, 0, 1 ]; theConverter.SetChannelMap(chMap);

另外，MacAudioConverter构造器内置了一个贴心处理：当源为单声道、目标为多声道时，默认的 AudioConverter 行为是只把单声道数据送到第一个声道、其余声道静音，因此源码会自动把通道映射表填为全 0，让单声道信号铺满所有输出声道（见 MacAudioConverter.cs）。如果遇到源端数据流不连续（discontinuity），可调用Reset()重置转换器内部缓冲状态。

使用示例：MP3 重采样到 16kHz

using NAudio.Wave; using NAudio.MacOS.AudioToolbox; int outRate = 16000; var inFile = @"test.mp3"; var outFile = @"test resampled AudioConverter.wav"; using var reader = ExtendedAudioFileReaderFromURL.CreateFromFile(inFile); var outFormat = new WaveFormat(outRate, reader.WaveFormat.Channels); using var resampler = new MacAudioConverter(reader, outFormat); // 默认是 Normal，Min 是最低，Max 是最高。 // 重采样质量同时也取决于所使用的重采样算法。 // resampler.Quality = AudioConverterQuality.Max; WaveFileWriter.CreateWaveFile(outFile, resampler);

要点说明：

• 输入读取使用 macOS 包的ExtendedAudioFileReaderFromURL（继承自ExtendedAudioFileServicesReader，见 ExtendedAudioFileReaderFromURL.cs），而非 Windows 专用的MediaFoundationReader。
• 如需更高质量，可组合设置，例如：

  resampler.Quality = AudioConverterQuality.Max; resampler.Complexity = AudioConverterSampleRateComplexityConstants.Mastering;

• Read方法要求缓冲长度不小于目标格式的块对齐（BlockAlign），否则抛出ArgumentException（见 MacAudioConverter.cs）。

Option 3：WdlResamplingSampleProvider（跨平台）

第三种方案基于Cockos WDL resampler（NAudio 获得了作者 Justin Frankel 的许可使用）。它工作在浮点样本域，因此输入需要ISampleProvider。这是唯一一个完全托管（fully managed）代码实现的重采样器，可在没有 Media Foundation 的任何跨平台环境（Linux、macOS、移动端等）中使用。

底层原理（源码级）

• 核心算法位于 WdlResampler.cs，由 C++ 版 WDL resampler 移植为 C#，默认使用float作为样本类型与 sinc 滤波器系数类型。
• 包装类 WdlResamplingSampleProvider.cs 构造时：保留源声道数，目标格式固定为WaveFormat.CreateIeeeFloatWaveFormat(newSampleRate, channels)；随后配置 WDL 引擎——SetMode(true, 2, false)开启插值并使用 2 个滤波器、SetFilterParms()采用默认滤波参数（filterpos 0.693、filterq 0.707）、SetFeedMode(false)设为输出驱动（pull 模式）、最后SetRates(sourceRate, newSampleRate)设定源/目标采样率（见 WdlResamplingSampleProvider.cs）。
• 读取时按"输出帧数 → ResamplePrepare 计算需要的输入帧数 → 从源读取 → ResampleOut 生成输出"的流程驱动，天然适合链式 SampleProvider 管道（见 WdlResamplingSampleProvider.cs）。

使用示例：MP3 重采样到 16kHz 并写出 16bit WAV

int outRate = 16000; var inFile = @"test.mp3"; var outFile = @"test resampled WDL.wav"; using (var reader = new AudioFileReader(inFile)) { var resampler = new WdlResamplingSampleProvider(reader, outRate); WaveFileWriter.CreateWaveFile16(outFile, resampler); }

要点说明：

• AudioFileReader负责把任意格式解码为浮点，正好满足ISampleProvider要求。
• WaveFileWriter.CreateWaveFile16会在写文件时把浮点样本转换为 16bit，因此无需额外处理位深度。
• 与媒体框架方案不同，WDL 方案没有Quality之类的公开设置；WdlResamplingSampleProvider固定采用 2 滤波器 + 插值的默认配置（更底层的WdlResampler.SetMode/SetFilterParms均带可选参数，供进阶用户直接操作 Dsp 层）。

优点与不足

• 优点：纯托管、跨平台，逻辑上只需引入 NAudio.Core 即可，不依赖操作系统组件。
• 不足：性能不一定比MediaFoundationResampler（或 macOS 的MacAudioConverter）更快。在追求极致吞吐的 Windows 实时场景，优先考虑平台原生方案。

Option 4：ACM 重采样器（Windows，遗留方案）

WaveFormatConversionStream是 NAudio 从早期版本就提供的 ACM（Audio Compression Manager） 重采样器，属于遗留方案；文档明确建议新代码优先使用MediaFoundationResampler或WdlResamplingSampleProvider。

限制

• 只能重采样16bit 音频；
• 不能同时改变声道数；
• 输入必须是WaveStream（不是IWaveProvider）。

其实现是"把 WaveStream 包装成走 ACM Codec 的WaveFormatConversionProvider"，并基于源/目标格式的AverageBytesPerSecond估算转换后长度与位置映射（见 WaveFormatConversionStream.cs）。正因如此，它的长度/位置只是估算值，不适合需要精确 seek 的场景。

使用示例：MP3 重采样到 16kHz

int outRate = 16000; var inFile = @"test.mp3"; var outFile = @"test resampled ACM.wav"; using (var reader = new Mp3FileReader(inFile)) { var outFormat = new WaveFormat(outRate, reader.WaveFormat.Channels); using (var resampler = new WaveFormatConversionStream(outFormat, reader)) { WaveFileWriter.CreateWaveFile(outFile, resampler); } }

该方案位于NAudio.WinMM程序集中（WaveFormatConversionStream.cs），仅适用于 Windows。同一程序集中还有WaveFormatConversionProvider可直接处理IWaveProvider，但同样的 16bit、不可改声道数限制依然适用。

Option 5：自己动手实现重采样

由于 NAudio 让开发者直接访问原始样本（ISampleProvider.Read(Span<float>)、IWaveProvider.Read(Span<byte>)），你完全可以自行编写重采样算法，例如线性插值或更复杂的多项式插值。

但文档给出了明确的警告：

如果不同时编写低通滤波器，你几乎必然会遇到严重的混叠问题。既然 NAudio 已经内置了 WDL 重采样器，所有需要托管重采样器的场景都应该直接使用它。

换句话说，自己实现通常只在教学、实验或对算法有特殊定制需求时才有意义；生产代码应优先复用官方方案。

方案选择速查

选型建议一句话总结：Windows 实时/高性能场景用MediaFoundationResampler，macOS 场景用MacAudioConverter，需要跨平台或纯托管的场景用WdlResamplingSampleProvider，ACM 留给历史代码维护。

延伸阅读

• 重采样的典型实战场景：MixTwoAudioFilesToWav.md（混音前统一采样率）、Resampling.md（本文档原文）
• 输出设备采样率匹配相关：AsioPlayback.md、OutputDeviceTypes.md
• 相关实现源码：MediaFoundationResampler.cs、MacAudioConverter.cs、WdlResamplingSampleProvider.cs、WdlResampler.cs、WaveFormatConversionStream.cs
• 测试与示例：可在 NAudio.Windows.Tests 与 NAudio.Core.Tests 中检索重采样相关用例，结合真实项目验证各方案行为。

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