WAV 文件格式解析

概述

wav 文件支持多種不同的比特率、采樣率、多聲道音頻。

WAV 文件格式是 Microsoft 的 RIFF 規(guī)范的一個(gè)子集，用于存儲(chǔ)多媒體文件。RIFF（resource interchange file format 資源互換文件格式，以 chunk(塊) 為單位組織文件）格式文件。在 windows 上，大部分多媒體文件都是 RIFF 文件。wav 文件由若干個(gè) RIFF chunk 構(gòu)成，分別為: RIFF WAVE Chunk，F(xiàn)ormat Chunk，F(xiàn)act Chunk(可選)，Data Chunk。另外，文件中還可能包含一些可選的區(qū)塊，如：Fact chunk、Cue points chunk、Playlist chunk、Associated data list chunk 等。具體格式如下：

塊解析

wav 文件都是由 chunk 組成，chunk 的格式如下

RIFF chunk

typedef struct
{
    char ChunkID[4]; //'R','I','F','F'
    unsigned int ChunkSize;
    char Format[4];  //'W','A','V','E'
}riff_chunk;

其中 ChunkSize 代表的是整個(gè) file_size 的大小減去 ChunkID 和 ChunkSize 的大小，即 file_size=ChunkSize+8。

fmt chunk

typedef struct
{
    char FmtID[4];
    unsigned int FmtSize;
    unsigned short FmtTag;
    unsigned short FmtChannels;
    unsigned int SampleRate;
    unsigned int ByteRate;
    unsigned short BlockAilgn;
    unsigned short BitsPerSample;
}fmt_chunk;

常見編碼格式

data chunk

struct DATA_CHUNK
{
    char DataID[4]; //'d','a','t','a'
    unsigned int DataSize;
};

示例分析

Linux 平臺(tái)下使用 mediainfo 分析 wav 文件

安裝

 sudo apt-get install mediainfo

解析

執(zhí)行命令：mediainfo test.wav

General
Complete name                            : test.wav
Format                                   : Wave
File size                                : 1.35 MiB
Duration                                 : 8 s 0 ms
Overall bit rate mode                    : Constant
Overall bit rate                         : 1 411 kb/s

Audio
Format                                   : PCM
Format settings                          : Little / Signed
Codec ID                                 : 1
Duration                                 : 8 s 0 ms
Bit rate mode                            : Constant
Bit rate                                 : 1 411.2 kb/s
Channel(s)                               : 2 channels
Sampling rate                            : 44.1 kHz
Bit depth                                : 16 bits
Stream size                              : 1.35 MiB (100%)

查看文件大小

 ls test.wav -l

-rw-rw-r-- 1 tyustli tyustli 1411248 7月  29 15:03 test.wav

hd 工具查看原始數(shù)據(jù)文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-401477.html

hd test.wav -n 128

00000000  52 49 46 46 a8 88 15 00  57 41 56 45 66 6d 74 20  |RIFF....WAVEfmt |
00000010  10 00 00 00 01 00 02 00  44 ac 00 00 10 b1 02 00  |........D.......|
00000020  04 00 10 00 64 61 74 61  84 88 15 00 0e fc fa fe  |....data........|
00000030  6c fb 8a fe c2 fa 19 fe  1e fa b5 fd 85 f9 64 fd  |l.............d.|
00000040  f5 f8 20 fd 73 f8 df fc  09 f8 92 fc bb f7 28 fc  |.. .s.........(.|
00000050  83 f7 9d fb 5f f7 fe fa  46 f7 55 fa 2e f7 a3 f9  |...._...F.U.....|
00000060  23 f7 fa f8 36 f7 6b f8  57 f7 ef f7 84 f7 83 f7  |#...6.k.W.......|
00000070  c7 f7 2d f7 1e f8 eb f6  88 f8 c3 f6 0b f9 c5 f6  |..-.............|

• 52 49 46 46：對(duì)應(yīng)的 ASCII 字符為：RIFF
• a8 88 15 00：ChunkSize，對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制是 0x1588a8=1411240 +8 和上面的文件大小一致
• 57 41 56 45：對(duì)應(yīng)的 ASCII 字符為 WAVE
• 66 6d 74 20：對(duì)應(yīng)的 ASCII 字符為 fmt
• 10 00 00 00：FmtSize 0x10=16 代表PCM編碼方式
• 01 00：對(duì)應(yīng)為1，代表PCM編碼方式
• 02 00：通道個(gè)數(shù)，通道數(shù)為2
• 44 ac 00 00：采樣頻率 0xac44=44100=44.1KHz
• 10 b1 02 00：每秒所需的字節(jié)數(shù)，轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制為: 0x2b110=176400 通過此值可以計(jì)算該音頻的時(shí)長:1411240/176400 = 8s
• 04 00：數(shù)據(jù)對(duì)齊單位
• 10 00：采樣位數(shù) 0x10=16
• 64 61 74 61：對(duì)應(yīng)的 ASCII 字符為 data
• 84 88 15 00：對(duì)應(yīng)該音頻的raw數(shù)據(jù)的大小，轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制為 0x158884=1411204，此值等于 1411248-44

代碼解析

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2022-08-26     tyustli      first version
 */

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>

typedef struct {
    char ChunkID[4]; //'R','I','F','F'
    unsigned int ChunkSize;
    char Format[4]; //'W','A','V','E'
} riff_chunk;

typedef struct {
    char FmtID[4];
    unsigned int FmtSize;
    unsigned short FmtTag;
    unsigned short FmtChannels;
    unsigned int SampleRate;
    unsigned int ByteRate;
    unsigned short BlockAilgn;
    unsigned short BitsPerSample;
} fmt_chunk;

typedef struct {
    char DataID[4]; //'d','a','t','a'
    unsigned int DataSize;
} data_chunk;


typedef struct {
    riff_chunk riff_region;
    fmt_chunk fmt_region;
    data_chunk data_region;
} wav_struct;

static void *map_file(const char *path);
static void data_dump(wav_struct *data);

int main(int argc, char *argv[]) {

    assert(sizeof(wav_struct) == 44); /* defensive */

    if (argc < 2) {
        printf("usage: %s file_path\r\n", argv[0]);
        exit(-1);
    }

    /* map file */
    wav_struct *map_data = map_file(argv[1]);

    /* data dump */
    data_dump(map_data);

    /* munmap file */
    munmap(map_data, map_data->riff_region.ChunkSize + 8);

    return 1;
}

static void *map_file(const char *path) {

    assert(path != NULL);

    int fd = open(path, O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        goto __release;
    }

#if 0
    off_t size = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    if (size == -1) {
        goto __release;
    }
#endif

    /* get file size */
    struct stat stat;
    int ret = fstat(fd, &stat);
    if (ret == -1) {
        goto __release;
    }

    size_t size = stat.st_size;

    /* map file */
    void *file_data = mmap(NULL, size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    if(file_data == (void *)-1) {
        goto __release;
    }
    close(fd);

    return file_data;

    /* error handle */
__release:
    perror("map file");
    if (fd > 0) {
        close(fd);
    }
    exit(1);
}

static void data_dump(wav_struct *data) {

    /* riff chunkid */
    printf("riff chunk id          :");
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%c", data->riff_region.ChunkID[i]);
    }
    printf("\r\n");

    /* file size */
    printf("wav file size          :%d\r\n", data->riff_region.ChunkSize + 8);

    /* riff Format */
    printf("riff format id         :");
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%c", data->riff_region.Format[i]);
    }
    printf("\r\n");

    /* fmt chunkid */
    printf("fmt chunk id           :");
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%c", data->fmt_region.FmtID[i]);
    }
    printf("\r\n");

    printf("FmtChannels            :%d(1 單聲道， 2 雙聲道)\r\n", data->fmt_region.FmtChannels);
    printf("FmtTag                 :%d(1 PCM 編碼)\r\n", data->fmt_region.FmtTag);
    printf("SampleRate             :%d\r\n", data->fmt_region.SampleRate);
    printf("ByteRate               :%d\r\n", data->fmt_region.ByteRate);
    printf("BitsPerSample          :%d\r\n", data->fmt_region.BitsPerSample);

    /* data chunkid */
    printf("fmt chunk id           :");
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%c", data->data_region.DataID[i]);
    }
    printf("\r\n");
}
/**
 * 編譯：gcc wav_parse.c
 * 運(yùn)行：./a.out sample.wav
 * 結(jié)果：
 * riff chunk id          :RIFF
 * wav file size          :497904
 * riff format id         :WAVE
 * fmt chunk id           :fmt 
 * FmtChannels            :2(1 單聲道， 2 雙聲道)
 * FmtTag                 :1(1 PCM 編碼)
 * SampleRate             :44100
 * ByteRate               :176400
 * BitsPerSample          :16
 * fmt chunk id           :data
 * 
*/

/*************** end of file ***************/

到了這里，關(guān)于【音頻】WAV 格式詳解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！