wav数据格式详解
1. 音頻簡介
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經常見到這樣的描述: 44100HZ 16bit stereo 或者 22050HZ 8bit mono 等等.
44100HZ 16bit stereo: 每秒鐘有 44100 次采樣, 采樣數據用 16 位(2字節)記錄, 雙聲道(立體聲);
22050HZ 8bit??mono: 每秒鐘有 22050 次采樣, 采樣數據用 8 位(1字節)記錄, 單聲道;
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當然也可以有 16bit 的單聲道或 8bit 的立體聲, 等等。
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采樣率是指：聲音信號在“模→數”轉換過程中單位時間內采樣的次數。采樣值是指每一次采樣周期內聲音模擬信號的積分值。
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對于單聲道聲音文件，采樣數據為八位的短整數（short int 00H-FFH）；
而對于雙聲道立體聲聲音文件，每次采樣數據為一個16位的整數（int），高八位(左聲道)和低八位(右聲道)分別代表兩個聲道。
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人對頻率的識別范圍是 20HZ - 20000HZ, 如果每秒鐘能對聲音做 20000 個采樣, 回放時就足可以滿足人耳的需求. 所以 22050 的采樣頻率是常用的, 44100已是CD音質, 超過48000的采樣對人耳已經沒有意義。這和電影的每秒 24 幀圖片的道理差不多。
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每個采樣數據記錄的是振幅, 采樣精度取決于儲存空間的大小:
1 字節(也就是8bit) 只能記錄 256 個數, 也就是只能將振幅劃分成 256 個等級;
2 字節(也就是16bit) 可以細到 65536 個數, 這已是 CD 標準了;
4 字節(也就是32bit) 能把振幅細分到 4294967296 個等級, 實在是沒必要了.
如果是雙聲道(stereo), 采樣就是雙份的, 文件也差不多要大一倍.
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這樣我們就可以根據一個 wav 文件的大小、采樣頻率和采樣大小估算出一個 wav 文件的播放長度。
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譬如 "Windows XP 啟動.wav" 的文件長度是 424,644 字節, 它是 "22050HZ / 16bit / 立體聲" 格式(這可以從其 "屬性->摘要" 里看到),
那么它的每秒的傳輸速率(位速, 也叫比特率、取樣率)是 22050*16*2 = 705600(bit/s),?換算成字節單位就是 705600/8 = 88200(字節/秒),?
播放時間：424644(總字節數) / 88200(每秒字節數) ≈ 4.8145578(秒)。
但是這還不夠精確, 包裝標準的 PCM 格式的 WAVE 文件(*.wav)中至少帶有 42 個字節的頭信息, 在計算播放時間時應該將其去掉,?
所以就有：(424644-42) / (22050*16*2/8) ≈ 4.8140816(秒). 這樣就比較精確了.
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關于聲音文件還有一個概念: "位速", 也有叫做比特率、取樣率, 譬如上面文件的位速是 705.6kbps 或 705600bps, 其中的 b 是 bit, ps 是每秒的意思;
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壓縮的音頻文件常常用位速來表示, 譬如達到 CD 音質的 MP3 是: 128kbps / 44100HZ.
2.格式解析
WAV文件遵循RIFF規則，其內容以區塊（chunk）為最小單位進行存儲。WAV文件一般由3個區塊組成：RIFF chunk、Format chunk和Data chunk。另外，文件中還可能包含一些可選的區塊，如：Fact chunk、Cue points chunk、Playlist chunk、Associated data list chunk等。
本文將只介紹RIFF chunk、Format chunk和Data chunk。
常見的wave文件的格式圖示
2.1 RIFF區塊
| ID | 0x00 | 4Byte | 大端 | 'RIFF' (0x52494646) |
| Size | 0x04 | 4Byte | 小端 | fileSize - 8 |
| Type | 0x08 | 4Byte | 大端 | 'WAVE'(0x57415645) |
以'RIFF'為標識
Size是整個文件的長度減去ID和Size的長度
Type是WAVE表示后面需要兩個子塊：Format區塊和Data區塊
2.2 FORMAT區塊
以'fmt '為標識
Size表示該區塊數據的長度（不包含ID和Size的長度）
AudioFormat表示Data區塊存儲的音頻數據的格式，PCM音頻數據的值為1
NumChannels表示音頻數據的聲道數，1：單聲道，2：雙聲道
SampleRate表示音頻數據的采樣率
ByteRate每秒數據字節數 = SampleRate * NumChannels * BitsPerSample / 8
BlockAlign每個采樣所需的字節數 = NumChannels * BitsPerSample / 8
BitsPerSample每個采樣存儲的bit數，8：8bit，16：16bit，32：32bit
［注意］ 這個區域只需要關心?NumChannels?SampleRate?BitsPerSample 三個參數就可以了，其它的都是依據這三個計算出來的。
2.3 DATA區塊
| ID | 0x00 | 4Byte | 大端 | 'data' (0x64617461) |
| Size | 0x04 | 4Byte | 小端 | N |
| Data | 0x08 | NByte | 小端 | 音頻數據 |
以'data'為標識
Size表示音頻數據的長度，N = ByteRate * seconds
Data音頻數據
總結
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