wav文件 格式详解

### Wav 文件格式详解 #### 一、综述 WAV (Waveform Audio File Format) 是一种用于存储音频数据的标准格式之一，广泛应用于各种多媒体应用之中。它是一种无损压缩的音频格式，能够保留原始音频的所有细节。WAV 文件遵循 RIFF (Resource Interchange File Format) 规范进行构建，这使得它可以兼容多种操作系统和软件。 RIFF 是一种通用容器格式，用来封装不同的媒体数据类型，如音频、视频等。在 WAV 文件中，RIFF 容器包含了所有必要的元数据和音频数据。一个典型的 WAV 文件由以下部分组成： 1. **RIFF WAVE Chunk** 2. **Format Chunk** 3. **Fact Chunk** (可选) 4. **Data Chunk** #### 二、RIFF WAVE Chunk RIFF WAVE Chunk 位于 WAV 文件的开头，它标识了文件的整体结构，并且指明了这是一个符合 RIFF 规范的 WAV 文件。该 Chunk 包含以下字段： - **ID**: 固定值 "RIFF"，用以标识 Chunk 类型。 - **Size**: 表示 Chunk 的大小，不包括 ID 和 Size 字段本身所占的字节数。计算方法为整个 WAV 文件的长度减去 8 字节。 - **Type**: 固定值 "WAVE"，表明这是一个 WAV 文件。 结构体定义如下所示： ```c struct RIFF_HEADER { char szRiffID[4]; // 'R', 'I', 'F', 'F' DWORD dwRiffSize; char szRiffFormat[4]; // 'W', 'A', 'V', 'E' }; ``` #### 三、Format Chunk Format Chunk 用于描述音频的基本属性，包括采样率、通道数等信息。该 Chunk 的结构如下： 1. **ID**: 固定值 "fmt "，表示这是一个格式描述块。 2. **Size**: 常见的数值为 16 或 18，如果为 18，则包含额外的信息。 3. **Format Tag**: 指定编码方式，通常为 0x0001，代表 PCM 编码。 4. **Channels**: 通道数，例如 1 表示单声道，2 表示立体声。 5. **Samples Per Sec**: 采样频率，单位为 Hz，常见的值有 44100Hz、48000Hz 等。 6. **Avg Bytes Per Sec**: 每秒平均字节数，计算公式为 `SamplesPerSec * NumChannels * BitsPerSample / 8`。 7. **Block Align**: 块对齐，即每个采样帧的字节数，计算公式为 `NumChannels * BitsPerSample / 8`。 8. **Bits Per Sample**: 每个样本的位数，常见值有 8 位、16 位等。 结构体定义如下： ```c struct FORMAT_CHUNK { char szFmtID[4]; // 'f', 'm', 't', ' ' DWORD dwFmtSize; WORD wFormatTag; // 编码方式 WORD wChannels; // 声道数 DWORD dwSamplesPerSec; // 采样频率 DWORD dwAvgBytesPerSec; // 平均每秒字节数 WORD wBlockAlign; // 块对齐 WORD wBitsPerSample; // 每个样本的位数 }; ``` #### 四、Fact Chunk (可选) Fact Chunk 不是必须存在的，但如果存在的话，它通常只包含一个字段：**Sample Length**。这个字段用于指定 Data Chunk 中样本的数量。在某些情况下，这个信息对于播放或编辑软件来说非常有用。Fact Chunk 的结构如下： 1. **ID**: 固定值 "fact"。 2. **Size**: 总是 4 字节。 3. **Sample Length**: 数据块中的样本数量。 #### 五、Data Chunk Data Chunk 包含了实际的音频数据。它的结构相对简单： 1. **ID**: 固定值 "data"。 2. **Size**: 数据块的实际大小。 3. **Audio Data**: 音频数据。 #### 六、C语言编程读写 WAV 文件 在 C 语言中读写 WAV 文件主要涉及对上述结构体的操作。编写程序时，首先需要解析 WAV 文件的头部信息，确定音频的基本参数，然后根据这些信息读取或写入音频数据。 读取 WAV 文件的步骤大致如下： 1. 打开 WAV 文件。 2. 读取 RIFF Header，获取文件大小和类型。 3. 读取 Format Chunk，获取音频参数。 4. 如果存在 Fact Chunk，读取其内容。 5. 读取 Data Chunk，获取音频数据。 写入 WAV 文件的步骤与之类似，但顺序相反，即先写入头部信息再写入数据。 通过以上介绍，我们可以了解到 WAV 文件格式的基本结构及其如何被 C 语言程序所处理。这对于从事音频开发工作的工程师来说是非常有用的。理解 WAV 文件的内部结构有助于更好地控制和优化音频处理流程，提高开发效率。