wav文件（波形文件）格式分析与详解

WAV文件是在PC机平台上很常见的、最经典的多媒体音频文件,最早于1991年8月出现在Windows 3.1操作系统上,文件扩展名为WAV,是WaveFom的简写,也称为波形文件,可直接存储声音波形,还原的波形曲线十分逼真。

WAV文件格式简称WAV格式是一种存储声音波形的数字音频格式,是由微软公司和IBM联合设计的,经过了多次修订,可用于Windows,Macintosh,Linix等多种操作系统,详述如下。

一、波形文件的基础知识

1、波形文件的存储过程

声源发出的声波通过话筒被转换成连续变化的电信号,经过放大、抗混叠滤波后,按固定的频率进行采样,每个样本是在一个采样周期内检测到的电信号幅度值;接下来将其由模拟电信号量化为由二进制数表示的积分值;最后编码并存储为音频流数据。

有的应用为了节省存储空间,存储前,还要对采样数据先进行压缩。

2、WAV文件的编码

编码包括了两方面内容,一是按一定格式存储数据,二是采用一定的算法压缩数据。

WAV格式对音频流的编码没有硬性规定,支持非压缩的PCM(Puls Code Modulation)脉冲编码调制格式,还支持压缩型的微软自适应分脉冲编码调制Microsoft ADPCM(Adaptive Differential Puls Code Modulation)、国际电报联盟(International Telegraph Union)制定的语音压缩标准ITUG.711 a-law、ITU G.711-law、IMA ADPCM、ITU G.723 ADPCM (Yamaha)、GSM 6.10、ITU G.721 ADPCM编码和其它压缩算法。MP3编码同样也可以运用在WAV中,只要安装相应的Decode,就可以播放WAV中的MP3音乐。

解析代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
 
struct WAV_Format {
    
	uint32_t ChunkID;	/* "RIFF" */
	uint32_t ChunkSize;	/* 36 + Subchunk2Size */
	uint32_t Format;	/* "WAVE" */
 
	/* sub-chunk "fmt" */
	uint32_t Subchunk1ID;	/* "fmt " */
	uint32_t Subchunk1Size;	/* 16 for PCM */
	uint16_t AudioFormat;	/* PCM = 1*/
	uint16_t NumChannels;	/* Mono = 1, Stereo = 2, etc. */
	uint32_t SampleRate;	/* 8000, 44100, etc. */
	uint32_t ByteRate;	/* = SampleRate * NumChannels * BitsPerSample/8 */
	uint16_t BlockAlign;	/* = NumChannels * BitsPerSample/8 */	
	uint16_t BitsPerSample;	/* 8bits, 16bits, etc. */
 
	/* sub-chunk "data" */
	uint32_t Subchunk2ID;	/* "data" */
	uint32_t Subchunk2Size;	/* data size */
}; 
 
int main(void)
{
    
	FILE *fp = NULL;
	struct WAV_Format wav;
 
	fp = fopen("test.wav", "rb");
	if (!fp) {
    
		printf("can't open audio file\n");
		exit(1);
	}
 
	fread(&wav, 1, sizeof(struct WAV_Format), fp);
 
	printf("ChunkID \t%x\n", wav.ChunkID);
	printf("ChunkSize \t%d\n", wav.ChunkSize);
	printf("Format \t\t%x\n", wav.Format);
	printf("Subchunk1ID \t%x\n", wav.Subchunk1ID);
	printf("Subchunk1Size \t%d\n", wav.Subchunk1Size);
	printf("AudioFormat \t%d\n", wav.AudioFormat);
	printf("NumChannels \t%d\n", wav.NumChannels);
	printf("SampleRate \t%d\n", wav.SampleRate);
	printf("ByteRate \t%d\n", wav.ByteRate);
	printf("BlockAlign \t%d\n", wav.BlockAlign);
	printf("BitsPerSample \t%d\n", wav.BitsPerSample);
	printf("Subchunk2ID \t%x\n", wav.Subchunk2ID);
	printf("Subchunk2Size \t%d\n", wav.Subchunk2Size);
 
	fclose(fp);
 
	return 0;
}

ByteRate计算方法是SampleRate * NumChannels * BitsPerSample/8，那么这个公式计算出来的是1秒钟音频数据大小，单位为Byte，以44100、16bit、2通道为例，那么计算出来值为176400，根据总音频数据大小，可以得出播放时间的计算公式为Subchunk2Size / ByteRate。

表 1

块标识(4Bytes)
块长度(4Bytes)
数据

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参考资料：
wav文件格式分析与详解
wav音频文件格式解析