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wav文件格式分析详解

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发表于 2009-8-27 20:58:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、综述
    WAVE文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一,它是以RIFF格式为标准的。
RIFF是英文Resource Interchange File Format的缩写,每个WAVE文件的头四个
字节便是“RIFF”。
    WAVE文件是由若干个Chunk组成的。按照在文件中的出现位置包括:RIFF WAVE
Chunk, Format Chunk, Fact Chunk(可选), Data Chunk。具体见下图:
------------------------------------------------
|             RIFF WAVE Chunk                  |
|             ID  = 'RIFF'                     |
|             RiffType = 'WAVE'                |
------------------------------------------------
|             Format Chunk                     |
|             ID = 'fmt '                      |
------------------------------------------------
|             Fact Chunk(optional)             |
|             ID = 'fact'                      |
------------------------------------------------
|             Data Chunk                       |
|             ID = 'data'                      |
------------------------------------------------
            图1   Wav格式包含Chunk示例
    其中除了Fact Chunk外,其他三个Chunk是必须的。每个Chunk有各自的ID,位
于Chunk最开始位置,作为标示,而且均为4个字节。并且紧跟在ID后面的是Chunk大
小(去除ID和Size所占的字节数后剩下的其他字节数目),4个字节表示,低字节
表示数值低位,高字节表示数值高位。下面具体介绍各个Chunk内容。
PS:
    所有数值表示均为低字节表示低位,高字节表示高位。
二、具体介绍
RIFF WAVE Chunk
    ==================================
    |       |所占字节数|  具体内容   |
    ==================================
    | ID    |  4 Bytes |   'RIFF'    |
    ----------------------------------
    | Size  |  4 Bytes |             |
    ----------------------------------
    | Type  |  4 Bytes |   'WAVE'    |
    ----------------------------------
            图2  RIFF WAVE Chunk
    以'FIFF'作为标示,然后紧跟着为size字段,该size是整个wav文件大小减去ID
和Size所占用的字节数,即FileLen - 8 = Size。然后是Type字段,为'WAVE',表
示是wav文件。
    结构定义如下:
struct RIFF_HEADER
{
  char szRiffID[4];  // 'R','I','F','F'
  DWORD dwRiffSize;
  char szRiffFormat[4]; // 'W','A','V','E'
};
Format Chunk
    ====================================================================
    |               |   字节数  |              具体内容                |
    ====================================================================
    | ID            |  4 Bytes  |   'fmt '                             |
    --------------------------------------------------------------------
    | Size          |  4 Bytes  | 数值为16或18,18则最后又附加信息     |
    --------------------------------------------------------------------  ----
    | FormatTag     |  2 Bytes  | 编码方式,一般为0x0001               |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | Channels      |  2 Bytes  | 声道数目,1--单声道;2--双声道       |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | SamplesPerSec |  4 Bytes  | 采样频率                             |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | AvgBytesPerSec|  4 Bytes  | 每秒所需字节数                       |     |===> WAVE_FORMAT
    --------------------------------------------------------------------     |
    | BlockAlign    |  2 Bytes  | 数据块对齐单位(每个采样需要的字节数) |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    | BitsPerSample |  2 Bytes  | 每个采样需要的bit数                  |     |
    --------------------------------------------------------------------     |
    |               |  2 Bytes  | 附加信息(可选,通过Size来判断有无) |     |
    --------------------------------------------------------------------  ----
                            图3  Format Chunk
    以'fmt '作为标示。一般情况下Size为16,此时最后附加信息没有;如果为18
则最后多了2个字节的附加信息。主要由一些软件制成的wav格式中含有该2个字节的
附加信息。
    结构定义如下:
struct WAVE_FORMAT
{
  WORD wFormatTag;
  WORD wChannels;
  DWORD dwSamplesPerSec;
  DWORD dwAvgBytesPerSec;
  WORD wBlockAlign;
  WORD wBitsPerSample;
};
struct FMT_BLOCK
{
  char  szFmtID[4]; // 'f','m','t',' '
  DWORD  dwFmtSize;
  WAVE_FORMAT wavFormat;
};

Fact Chunk
    ==================================
    |       |所占字节数|  具体内容   |
    ==================================
    | ID    |  4 Bytes |   'fact'    |
    ----------------------------------
    | Size  |  4 Bytes |   数值为4   |
    ----------------------------------
    | data  |  4 Bytes |             |
    ----------------------------------
            图4  Fact Chunk
    Fact Chunk是可选字段,一般当wav文件由某些软件转化而成,则包含该Chunk。
    结构定义如下:
struct FACT_BLOCK
{
  char  szFactID[4]; // 'f','a','c','t'
  DWORD  dwFactSize;
};
Data Chunk
    ==================================
    |       |所占字节数|  具体内容   |
    ==================================
    | ID    |  4 Bytes |   'data'    |
    ----------------------------------
    | Size  |  4 Bytes |             |
    ----------------------------------
    | data  |          |             |
    ----------------------------------
             图5 Data Chunk
    Data Chunk是真正保存wav数据的地方,以'data'作为该Chunk的标示。然后是
数据的大小。紧接着就是wav数据。根据Format Chunk中的声道数以及采样bit数,
wav数据的bit位置可以分成以下几种形式:
    ---------------------------------------------------------------------
    |   单声道  |    取样1    |    取样2    |    取样3    |    取样4    |
    |           |--------------------------------------------------------
    |  8bit量化 |    声道0    |    声道0    |    声道0    |    声道0    |
    ---------------------------------------------------------------------
    |   双声道  |          取样1            |           取样2           |
    |           |--------------------------------------------------------
    |  8bit量化 |  声道0(左)  |  声道1(右)  |  声道0(左)  |  声道1(右)  |
    ---------------------------------------------------------------------
    |           |          取样1            |           取样2           |
    |   单声道  |--------------------------------------------------------
    | 16bit量化 |    声道0    |  声道0      |    声道0    |  声道0      |
    |           | (低位字节)  | (高位字节)  | (低位字节)  | (高位字节)  |
    ---------------------------------------------------------------------
    |           |                         取样1                         |
    |   双声道  |--------------------------------------------------------
    | 16bit量化 |  声道0(左)  |  声道0(左)  |  声道1(右)  |  声道1(右)  |
    |           | (低位字节)  | (高位字节)  | (低位字节)  | (高位字节)  |
    ---------------------------------------------------------------------
                         图6 wav数据bit位置安排方式
    Data Chunk头结构定义如下:
    struct DATA_BLOCK
{
  char szDataID[4]; // 'd','a','t','a'
  DWORD dwDataSize;
};
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 楼主| 发表于 2009-8-27 20:58:47 | 显示全部楼层
wav文件里到底有什么?学过软件的应该能看懂个大概。
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发表于 2009-8-27 21:13:28 | 显示全部楼层
这个东西被贴出很多次了,有用吗? 能解释听感不同吗? 如果现在的"理论"能够解释一切现象的话,科学家们都退休了吧,还浪费什么研究资金啊?
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 楼主| 发表于 2009-8-27 21:25:54 | 显示全部楼层
原帖由 小白 于 2009-8-27 21:13 发表
这个东西被贴出很多次了,有用吗? 能解释听感不同吗? 如果现在的"理论"能够解释一切现象的话,科学家们都退休了吧,还浪费什么研究资金啊?

你可以不懂,但不懂装懂就不对了。
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发表于 2009-8-27 21:36:42 | 显示全部楼层
我认为WAV的不同也可能和电脑工作状态的稳定性有关

理论上,手工输入相同数据,得到的结果相同

但因为声音和时间排序有关,不排除中断和其他操作系统层面的自工影响到音质的表现

其实我认为讨论这个没什么意思,用PC听音乐本来就是妥协,就这点不同,还要去比个半死,已经失去了听音乐的乐趣

老实用CD放不好,用了电脑就要承认复杂的操作系统对于播放环境的不稳定性
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发表于 2009-8-27 21:38:00 | 显示全部楼层
原帖由 yao_qin 于 2009-8-27 21:25 发表

你可以不懂,但不懂装懂就不对了。




我装什么懂了呢? 我只知道听感的差异仍是客观存在的,我仍可以盲听出来.  你帖的这大段东西要是能解答这个问题就好了. 可惜不能.
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 楼主| 发表于 2009-8-27 21:40:52 | 显示全部楼层
原帖由 小白 于 2009-8-27 21:38 发表




我装什么懂了呢? 我只知道听感的差异仍是客观存在的,我仍可以盲听出来.  你帖的这大段东西要是能解答这个问题就好了. 可惜不能.

我贴出来给大家包括我自己学习有问题吗?
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发表于 2009-8-27 21:40:56 | 显示全部楼层
支持两段完全相同的wav进行比较

不要比到后来,还是两段“二进制不同”的wav
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发表于 2009-8-27 21:43:23 | 显示全部楼层
原帖由 ricepig 于 2009-8-27 21:40 发表
支持两段完全相同的wav进行比较

不要比到后来,还是两段“二进制不同”的wav




头部索引还是不同的. 只要是来源不同的WAV文件,头部总是不同的. 尾部可能也有差异. 当然你也许可以用编辑软件硬把他们改成相同,但这整个是篡改文件了.
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发表于 2009-8-27 21:44:45 | 显示全部楼层
原帖由 小白 于 2009-8-27 21:43 发表




头部索引还是不同的. 只要是来源不同的WAV文件,头部总是不同的. 尾部可能也有差异. 当然你也许可以用编辑软件硬把他们改成相同,但这整个是篡改文件了.

那就不要说是“数据完全相同”的wav文件
头部的与声音无关的部分可以被忽略,至于哪些是无关的部分,lz的转帖是很直接的参考资料
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发表于 2009-8-27 21:48:03 | 显示全部楼层
如果你看过WAV文件的结构,我是说用二进制软件实际地看过一个现实中的WAV文件,你就会知道,它开头是一串索引编码,后面就是一大串的0. 这些0是音乐开始前的静默段. 然后就开始出现数据. 这些数据就是音乐的内容.

我所指的"数据完全相同",就是指除去开头索引码和那些0之外的"音乐正文"完全相同.
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发表于 2009-8-27 21:48:50 | 显示全部楼层
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发表于 2009-8-27 21:53:50 | 显示全部楼层
原帖由 小白 于 2009-8-27 21:48 发表
如果你看过WAV文件的结构,我是说用二进制软件实际地看过一个现实中的WAV文件,你就会知道,它开头是一串索引编码,后面就是一大串的0. 这些0是音乐开始前的静默段. 然后就开始出现数据. 这些数据就是音乐的内容.

我 ...

如果你觉得0没有意义,为什么不把0截去再进行比较呢?
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发表于 2009-8-27 21:57:27 | 显示全部楼层
我可没有说"0没有意义". 音乐的开头总要留一点空白的(零点几秒到一秒多),你一按PLAY键立刻蹦出音乐,多突兀啊.  把这些0都截掉比较当然也可以. 不影响音乐部分的音质.
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