Структура WAV файла
Представляем вашему вниманию статью с подробным разбором заголовка WAV-файла и его структуры.
Теория
Итак, рассмотрим самый обычный WAV файл (Windows PCM). Он представляет собой две, четко делящиеся, области. Одна из них – заголовок файла, другая – область данных. В заголовке файла хранится информация о:
- Размере файла.
- Количестве каналов.
- Частоте дискретизации.
- Количестве бит в сэмпле (эту величину еще называют глубиной звучания).
Но для большего понимания смысла величин в заголовке следует еще рассказать об области данных и оцифровке звука. Звук состоит из колебаний, которые при оцифровке приобретают ступенчатый вид. Этот вид обусловлен тем, что компьютер может воспроизводить в любой короткий промежуток времени звук определенной амплитуды (громкости) и этот короткий момент далеко не бесконечно короткий. Продолжительность этого промежутка и определяет частота дискретизации. Например, у нас файл с частотой дискретизации 44.1 kHz, это значит, что тот короткий промежуток времени равен 1/44100 секунды (следует из размерности величины Гц = 1/с). Современные звуковые карты поддерживают частоту дискретизации до 192 kHz. Так, со временем разобрались.
Теперь, что касается амплитуды (громкости звука в коротком промежутке времени). От нее, я бы сказал, зависит точность звука. Амплитуда выражается числом, занимаемым в памяти (файле) 8, 16, 24, 32 бит (теоретически можно и больше). Как известно, 8 бит = 1 байту, следовательно, какая-то одна амплитуда в какой-то короткий промежуток времени в памяти (файле) может занимать 1, 2, 3, 4 байта соответственно. Таким образом, чем больше число занимает места в памяти (файле), тем больше диапазон значений для этого числа, а значит и для амплитуды.
- 1 байт – 0..255
- 2 байта – 0..65 535
- 3 байта – 0..16 777 216
- 4 байта – 0..4 294 967 296
В моно варианте значения амплитуды расположены последовательно. В стерео же, например, сначала идет значение амплитуды для левого канала, затем для правого, затем снова для левого и так далее.
Совокупность амплитуды и короткого промежутка времени носит название сэмпл.
Теперь таблица, наглядно показывающая структуру WAV файла.
| Местоположение | Поле | Описание |
|---|---|---|
| 0..3 (4 байта) | chunkId |
Содержит символы “RIFF” в ASCII кодировке (0x52494646 в big-endian представлении). Является началом RIFF-цепочки. |
| 4..7 (4 байта) | chunkSize |
Это оставшийся размер цепочки, начиная с этой позиции. Иначе говоря, это размер файла – 8, то есть, исключены поля chunkId и chunkSize. |
| 8..11 (4 байта) | format |
Содержит символы “WAVE” (0x57415645 в big-endian представлении) |
| 12..15 (4 байта) | subchunk1Id |
Содержит символы “fmt “ (0x666d7420 в big-endian представлении) |
| 16..19 (4 байта) | subchunk1Size |
16 для формата PCM. Это оставшийся размер подцепочки, начиная с этой позиции. |
| 20..21 (2 байта) | audioFormat |
Аудио формат, полный список можно получить здесь. Для PCM = 1 (то есть, Линейное квантование). Значения, отличающиеся от 1, обозначают некоторый формат сжатия. |
| 22..23 (2 байта) | numChannels |
Количество каналов. Моно = 1, Стерео = 2 и т.д. |
| 24..27 (4 байта) | sampleRate |
Частота дискретизации. 8000 Гц, 44100 Гц и т.д. |
| 28..31 (4 байта) | byteRate |
Количество байт, переданных за секунду воспроизведения. |
| 32..33 (2 байта) | blockAlign |
Количество байт для одного сэмпла, включая все каналы. |
| 34..35 (2 байта) | bitsPerSample |
Количество бит в сэмпле. Так называемая “глубина” или точность звучания. 8 бит, 16 бит и т.д. |
| 36..39 (4 байта) | subchunk2Id |
Содержит символы “data” (0x64617461 в big-endian представлении) |
| 40..43 (4 байта) | subchunk2Size |
Количество байт в области данных. |
| 44.. | data |
Непосредственно WAV-данные. |
Вот и весь заголовок, длина которого составляет 44 байта, далее следует блок данных о котором я уже рассказал выше.
На самом деле, понятно, что использованные типы данных можно и менять. Например, в Си (MSVS) вместе массива char[4] можно использовать __int32 или DWORD, но тогда сравнение с какой-либо строковой константой, к примеру может оказаться не очень удобным. Также хотелось бы предостеречь Вас в связи с влияением новой 64-битной моды на программные средства. А именно: всегда стоит помнить, в языке Си тип переменной int в 64-битной системе будет иметь длину 8 байт, а в 32-битной – 4 байта. В таких случаях можно воспользоваться вышеупомянутым типом переменной __int32 или __int64, в зависимости от того, какой размер переменной в памяти Вам необходим. Существуют типы __int8, __int16, __int32 и __int64, они доступны только для MSVC++ компилятора как минимум 7-й версии (Microsoft Visual Studio 2003.NET), но зато Вы не ошибетесь с выбором размера типа данных.