一、各种WAV文件头格式
WAV文件也分好几个种类,相应的非数据信息存储在文件头部分,以下是各种WAV文件头格式。
表18KHz采样、16比特量化的线性PCM语音信号的WAV文件头格式表(共44字节)
表28KHz采样、8比特A律量化的PCM语音信号的WAV文件头格式表(共58字节)
表38KHz采样、8比特U律量化的PCM语音信号的WAV文件头格式表(共58字节)
表4ADPCM语音编码后的WAV文件头格式表(共90字节)
表5GSM(Global System for Mobile Communication全球移动通信系统)语音编码后的WAV文件头格式表(共60字节)
表6SBC(Sub-Band Coding子带编码)语音编码后的WAV文件头格式表(共58字节)
表7CELP(Code Excited Linear Prediction码激励线性预测编码——近10年来最成功的语音编码算法)语音编码后的WAV文件头格式表(共58字节)
概念1、读取WAV文件,填写WAVEFORMATEX结构
WAVEFORMATEX
typedef struct{WORD wFormatTag;WORD nChannels;DWORD nSamplesPerSec;DWORD nAvgBytesPe rSec; WORD nBlockAlign;WORD wBitsPerSample;WORD cbSize;} WAVEFORMATEX;
具体参数解释如下:
wFormatTag:波形数据的格式,定义在MMREG.H文件中
nChannels:波形数据的通道数:单声道或立体声
nSamplesPerSec:采样率,对于PCM格式的波形数据,采样率有8.0 kHz,11.025kHz,22.05 kHz,44.1 kHz 等
nAvgBytesPerSec:数据率,对于PCM格式的波形数据,数据率等于采样率乘以每样点字节数nBlockAlign:每个样点字节数
wBitsPerSample:采样精度,对于PCM格式的波形数据,采样精度为8或16
cbSize:附加格式信息的数据块大小
概念2、定义设备头结构
以下WAVEHDR定义了指向波形数据缓冲区的设备头。
WAVEHDR
typedef struct { LPSTR lpData; DWORD dwBufferLength; DWORD dwBytesRecorded; DWORD dwUser ; DWORD dwFlags; DWORD dwLoops; struct wavehdr_tag * lpNext; DWORD reserved; } WAVEHDR; lpData:波形数据的缓冲区地址
dwBufferLength:波形数据的缓冲区地址的长度
dwBytesRecorded:当设备用于录音时,标志已经录入的数据长度
dwUser:用户数据
dwFlags:波形数据的缓冲区的属性
dwLoops:播放循环的次数,仅用于播放控制中
lpNext和reserved均为保留值
注意:上述结构体以及我们在程序中所使用到的“HWAVEIN””HWAVEOUT”结构体均是系统已经存在的,我们只需要对其进行赋值即可。
二、PCM(44字节)的W AV文件头及其相关的编程方法
1、以下就经常见的一种格式PCM(44字节)的WAV文件头进行分析。
举例说明:kugoo下载的一首wav文件:魏三抹去泪水wav.wav(大小14,703,980 字节,时长2:46),文件头如下:
⑴地址00H-03H,值为“RIFF”标志;
⑵地址04H-07H,值为“64 5D E0 00”,存储的是文件大小刨去8字节后的值,注意这个是little-endian 的,也就是高地址存低位,地地址存高位,所以Size=00E05D64H=14703972字节,比文件总大小少8个字节,这8个字节就是00H-07H;
⑶地址08H-0FH,就是“WAVEfmt ”标记;
⑷地址10H-13H,fmt格式的块大小,这种格式时是“10 00 00 00”,也是little-endian的,即块大小为16,也有可能为18,这时最后多了2个字节的附加信息。
其他格式的可能是20;
⑸地址14H-15H,“01 00”,也是little-endian的,标记编码方式,一般为0x0001;
⑹地址16H-17H,“01 00”,也是little-endian,标记声道数,这里值为1。
注意1代表单声道,2代表双声道;
⑺地址18H-1BH,“44 AC 00 00”,也是little-endian,标记采样频率,这里为441000Hz;
⑻地址1CH-1FH,“88 5801 00”每秒所需的字节数,也是little-endian,
bytepersec=00015888H=88200(字节)。
(加上点自己的看法88200=频率*采样一次占的字节数
=44100*2,我觉得这种关系是存在的,虽然很多资料上没提到);
⑼地址20H-21H,“02 00”,采样一次占字节数,有些地方也叫数据块对齐单位,也是little-endian 的,这里是两个字节。
声道数*量化数/8=1*16/8=2(字节);
⑽地址22H-23H,“10 00”,量化数,也就是每个采样需要的bit数,也是little-endian的,所以这里是16位;
⑾地址24H-27H,“64 61 74 61”,就是“data”了;
⑿地址28H-2BH,“40 5D E0 00”,存储的是文件大小刨去44字节后的值,这个也是little-endian的,Size=00E05D40H=14703936字节。
2、编程方法
⑴计算文件播放时长
文件播放时长=(文件总长度-文件头长度)/每秒所需的字节数。
如上例duration=(14,703,980 -44)/88200=166.7s,这个在kugoo的制作铃声功能下可以查询的到。
⑵按时间点切割文件(只精确到秒已用程序实现过,精确到0.1s理论上也是可以,但是没有用程序去实现)。
①切割文件的前N秒为一个新文件
第一步,计算N秒的偏移量,SetOff=N*每秒所需的字节数
第二步,算出新文件的大小,修改文件头的两个size值。
第三步,新的文件头以二进制形式写入到新文件,紧接着根据偏移量把原文件中的第45字节到(setOff-1)字节写入到新文件。
②窃取中间某个时间段为一个新文件
这里可以根据①的步骤进行,同样的要修改文件头。
三、wav文件格式
WAV为微软公司(Microsoft)开发的一种声音文件格式,文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一,它是以RIFF(Resource Interchange File Format)格式为标准的。
每个WAV文件的头四个字节便
是“RIFF”。
WAV文件由文件头和数据体两大部分组成。
其中文件头又分为RIFF/WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分,包含了音频流的编码参数。
WAV对音频流的编码没有硬性规定,除了PCM(Pulse Code Modulation脉冲编码调制)之外,还有几乎所有支持ACM规范的编码都可以为WAV的音频流进行编码,如MP3编码同样也可以运用在WAV中,只要安装好了相应的Decode(指令解码),就可以欣赏这些WAV了。
在windows平台下,基于PCM编码的WAV是被支持得最好的音频格式,所有音频软件都能完
美支持,由于本身可以达到较高的音质要求,因此,WAV也是音乐编辑创作的首选格式,适合保存音乐素材。
因此,基于PCM编码的WAV被作为了一种中介的格式,常常使用在其他编码的相互转
换之中,例如MP3转换成WMA。
WAV文件可以存储大量格式的数据,通常采用的音频编码方式是脉冲编码调制(PCM)。
由于WAV格式源自Windows/Intel环境,因而采用Little-Endian(小字节序、低字节序)字节顺序进行存储。
表1 WAV文件的文件头
表2 WAV声音文件的数据块
对于单声道声音文件,采样数据为8位的短整数(short int 00H—FFH);而对于双声道立体声声音文件,每次采样数据为一个16位的整数(int), 高八位和低八位分别代表左右两个声道。
WAV文件数据块包含以脉冲编码调制(PCM)格式表示的样本,WAV文件是由样本组织而成的。
在单声道WAV文件中,声道0代表左声道,声道1代表右声道;在多声道WAV文件中,样本是交替出现的。
表3 WAV文件格式说明
表 4 PCM数据的存放方式
WAV文件的每个样本值包含在一个整数i中,i的长度为容纳指定样本长度所需的最小字节数。
首先存储低有效字节,表示样本幅度的位放在i的高有效位上,剩下的位置为0,这样8位和16位的PCM波形样本的数据格式如下所示。