wav文件格式分析詳解

        wav文件格式分析詳解

作者:曹京 ---(感謝作者) 地址:http://blog.csdn.net/bluesoal/archive/2006/07/17/932395.aspx
                                        

一、綜述
    WAVE文件作爲多媒體中使用的聲波文件格式之一,它是以RIFF格式爲標準的。
RIFF是英文Resource Interchange File Format的縮寫,每個WAVE文件的頭四個
字節便是“RIFF”。
    WAVE文件是由若干個Chunk組成的。按照在文件中的出現位置包括:RIFF WAVE
Chunk, Format Chunk, Fact Chunk(可選), Data Chunk。具體見下圖:

------------------------------------------------
|             RIFF WAVE Chunk                  |
|             ID  = 'RIFF'                     |
|             RiffType = 'WAVE'                |
------------------------------------------------
|             Format Chunk                     |
|             ID = 'fmt '                      |
------------------------------------------------
|             Fact Chunk(optional)             |
|             ID = 'fact'                      |
------------------------------------------------
|             Data Chunk                       |
|             ID = 'data'                      |
------------------------------------------------
            圖1   Wav格式包含Chunk示例

    其中除了Fact Chunk外,其他三個Chunk是必須的。每個Chunk有各自的ID,位
於Chunk最開始位置,作爲標示,而且均爲4個字節。並且緊跟在ID後面的是Chunk大
小(去除ID和Size所佔的字節數後剩下的其他字節數目),4個字節表示,低字節
表示數值低位,高字節表示數值高位。下面具體介紹各個Chunk內容。
PS:
    所有數值表示均爲低字節表示低位,高字節表示高位。

二、具體介紹
RIFF WAVE Chunk
    ==================================
    |       |所佔字節數|  具體內容   |
    ==================================
    | ID    |  4 Bytes |   'RIFF'    |
    ----------------------------------
    | Size  |  4 Bytes |             |
    ----------------------------------
    | Type  |  4 Bytes |   'WAVE'    |
    ----------------------------------
            圖2  RIFF WAVE Chunk

    以'FIFF'作爲標示,然後緊跟着爲size字段,該size是整個wav文件大小減去ID
和Size所佔用的字節數,即FileLen - 8 = Size。然後是Type字段,爲'WAVE',表
示是wav文件。
    結構定義如下:
 struct RIFF_HEADER
 {
  char szRiffID[4];  // 'R','I','F','F'
  DWORD dwRiffSize;
  char szRiffFormat[4]; // 'W','A','V','E'
 };

 

Format Chunk
    ====================================================================
    |               |   字節數  |              具體內容                |
    ====================================================================
    | ID            |  4 Bytes  |   'fmt '                             |
    --------------------------------------------------------------------
    | Size          |  4 Bytes  | 數值爲16或18,18則最後又附加信息     |
    --------------------------------------------------------------------  ----
    | FormatTag     |  2 Bytes  | 編碼方式,一般爲0x0001               |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | Channels      |  2 Bytes  | 聲道數目,1--單聲道;2--雙聲道       |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | SamplesPerSec |  4 Bytes  | 採樣頻率                             |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | AvgBytesPerSec|  4 Bytes  | 每秒所需字節數                       |     |===> WAVE_FORMAT
    --------------------------------------------------------------------     |
    | BlockAlign    |  2 Bytes  | 數據塊對齊單位(每個採樣需要的字節數) |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | BitsPerSample |  2 Bytes  | 每個採樣需要的bit數                  |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    |               |  2 Bytes  | 附加信息(可選,通過Size來判斷有無) |     |
    --------------------------------------------------------------------  ----
                            圖3  Format Chunk

    以'fmt '作爲標示。一般情況下Size爲16,此時最後附加信息沒有;如果爲18
則最後多了2個字節的附加信息。主要由一些軟件製成的wav格式中含有該2個字節的
附加信息。
    結構定義如下:
 struct WAVE_FORMAT
 {
  WORD wFormatTag;
  WORD wChannels;
  DWORD dwSamplesPerSec;
  DWORD dwAvgBytesPerSec;
  WORD wBlockAlign;
  WORD wBitsPerSample;
 };
 struct FMT_BLOCK
 {
  char  szFmtID[4]; // 'f','m','t',' '
  DWORD  dwFmtSize;
  WAVE_FORMAT wavFormat;
 };


Fact Chunk
    ==================================
    |       |所佔字節數|  具體內容   |
    ==================================
    | ID    |  4 Bytes |   'fact'    |
    ----------------------------------
    | Size  |  4 Bytes |   數值爲4   |
    ----------------------------------
    | data  |  4 Bytes |             |
    ----------------------------------
            圖4  Fact Chunk

    Fact Chunk是可選字段,一般當wav文件由某些軟件轉化而成,則包含該Chunk。
    結構定義如下:
 struct FACT_BLOCK
 {
  char  szFactID[4]; // 'f','a','c','t'
  DWORD  dwFactSize;
 };

 

Data Chunk
    ==================================
    |       |所佔字節數|  具體內容   |
    ==================================
    | ID    |  4 Bytes |   'data'    |
    ----------------------------------
    | Size  |  4 Bytes |             |
    ----------------------------------
    | data  |          |             |
    ----------------------------------
             圖5 Data Chunk

    Data Chunk是真正保存wav數據的地方,以'data'作爲該Chunk的標示。然後是
數據的大小。緊接着就是wav數據。根據Format Chunk中的聲道數以及採樣bit數,
wav數據的bit位置可以分成以下幾種形式:
    ---------------------------------------------------------------------
    |   單聲道  |    取樣1    |    取樣2    |    取樣3    |    取樣4    |
    |           |--------------------------------------------------------
    |  8bit量化 |    聲道0    |    聲道0    |    聲道0    |    聲道0    |
    ---------------------------------------------------------------------
    |   雙聲道  |          取樣1            |           取樣2           |
    |           |--------------------------------------------------------
    |  8bit量化 |  聲道0(左)  |  聲道1(右)  |  聲道0(左)  |  聲道1(右)  |
    ---------------------------------------------------------------------
    |           |          取樣1            |           取樣2           |
    |   單聲道  |--------------------------------------------------------
    | 16bit量化 |    聲道0    |  聲道0      |    聲道0    |  聲道0      |
    |           | (低位字節)  | (高位字節)  | (低位字節)  | (高位字節)  |
    ---------------------------------------------------------------------
    |           |                         取樣1                         |
    |   雙聲道  |--------------------------------------------------------
    | 16bit量化 |  聲道0(左)  |  聲道0(左)  |  聲道1(右)  |  聲道1(右)  |
    |           | (低位字節)  | (高位字節)  | (低位字節)  | (高位字節)  |
    ---------------------------------------------------------------------
                         圖6 wav數據bit位置安排方式

    Data Chunk頭結構定義如下:
    struct DATA_BLOCK
 {
  char szDataID[4]; // 'd','a','t','a'
  DWORD dwDataSize;
 };


三、小結
    因此,根據上述結構定義以及格式介紹,很容易編寫相應的wav格式解析代碼。
這裏具體的代碼就不給出了。

 

四、參考資料
    1、李敏, 聲頻文件格式WAVE的轉換, 電腦知識與技術(學術交流), 2005.
    2、http://www.codeguru.com/cpp/g-m/multimedia/audio/article.php/c8935__1/
    3、http://www.smth.org/pc/pcshowcom.php?cid=129276

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