【音视频|wav】wav音频文件格式详解

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🤣本文内容🤣：🍭介绍wav音频格式🍭
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🎄一、概述

WAV全称是 Waveform Audio File Format，是一种常用的无损音频文件格式，它最初由微软和IBM于1991年共同开发，并成为Windows操作系统中音频文件的标准格式之一。从文件结构来讲，WAV文件格式是微软存储多媒体文件的RIFF规范的子集。本文将详细介绍WAV格式文件的文件结构。

WAV格式文件相对于其他音频文件格式具有以下特点：

无损压缩：WAV文件采用无损压缩算法，不会丢失原始音频数据，能够保留音频的高质量。
高音质：由于无损压缩技术的使用，WAV文件通常具有较高的音质和更好的还原性能。
大文件大小：由于不进行任何压缩，WAV文件相对于其他压缩格式（如MP3）的文件大小较大，占用存储空间较多。
支持多种采样率和位深度：WAV文件支持多种采样率和位深度，可以根据需求选择合适的参数进行录制或处理。
广泛兼容性：WAV格式是一种通用的音频文件格式，几乎所有的音频软件和硬件设备都能够支持读取和播放WAV文件。

在这里插入图片描述

🎄二、wav 文件结构

WAV 文件采用RIFF规范来存储音频数据和相关元信息。这小节我们先了解RIFF规范，然后介绍wav文件的组成部分。

✨2.1 RIFF 规范

RIFF（Resource Interchange File Format）是一种通用的文件格式规范，最初由微软开发，用于在不同应用程序之间交换数据。它以分块的方式组织数据，每个块包含一个标识符和相应的数据内容。

在音视频领域中，wav文件、avi文件 都使用了RIFF规范来存储数据。

✨2.2 wav 文件结构

WAV文件通常是一个RIFF文件，整个文件由 44个字节的文件头+音频数据 构成。

这个文件头分为三个部分：RIFF块(下图紫色部分)、指定数据格式的fmt块(下图绿色部分)、包含实际样本数据的data块(下图砖红色部分)。

RIFF块：

1、ChunkID：包含ASCII格式的字母RIFF；

2、ChunkSize：这个数值ChunkSize后面所有数据的大小。可以是整个文件的大小减去8个字节；也可以是36+SubChunk2Size；还可以是4 + (8+SubChunk1Size) + (8+SubChunk2Size)；

3、Format：包含字母WAVE

fmt块：

Subchunk1ID：包含字母fmt，表示fmt块；

Subchunk1Size：这个数值是Subchunk1Size后所有fmt块数据的大小，对于PCM数据来说，这个值固定为16；

AudioFormat：如果音频数据是PCM，这个值为 1。1 以外的值表示一些压缩形式；

NumChannels：声道数，Mono = 1, Stereo = 2 等等；

SampleRate：采样率，8000，44100，48000 等；

ByteRate：每秒的字节数，采样率 * 声道数 * 样本位数 / 8；

BlockAlign：每个声道取一个样本的字节数之和，声道数 * 样本位数 / 8；

BitsPerSample：样本位数，每个样本占用的bit位个数。8bit、16bit 等等。

data块：

Subchunk2ID：包含字母data，表示data块；

Subchunk2Size：这个数值是Subchunk2Size后所有数据的字节数，也就是实际音频数据的总字节数。

Data：实际的音频数据；

在这里插入图片描述

🎄三、PCM 转 WAV 的C语言程序

// pcm2wac.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

/**
 * Convert PCM16LE raw data to WAVE format
 * @param pcmpath      Input PCM file.
 * @param channels     Channel number of PCM file.
 * @param sample_rate  Sample rate of PCM file.
 * @param wavepath     Output WAVE file.
 */
int simplest_pcm16le_to_wave(const char *pcmpath,int channels,int sample_rate,const char *wavepath)
{
 
	typedef struct WAVE_HEADER{  
		char         fccID[4];        
		unsigned   int    dwSize;            
		char         fccType[4];    
	}WAVE_HEADER;  
 
	typedef struct WAVE_FMT{  
		char         fccID[4];        
		unsigned   int       dwSize;            
		unsigned   short     wFormatTag;    
		unsigned   short     wChannels;  
		unsigned   int       dwSamplesPerSec;  
		unsigned   int       dwAvgBytesPerSec;  
		unsigned   short     wBlockAlign;  
		unsigned   short     uiBitsPerSample;  
	}WAVE_FMT;  
 
	typedef struct WAVE_DATA{  
		char       fccID[4];          
		unsigned int dwSize;              
	}WAVE_DATA;  
 
 
	if(channels==0||sample_rate==0){
		channels = 2;
		sample_rate = 44100;
	}
	int bits = 16;
 
    WAVE_HEADER   pcmHEADER;  
    WAVE_FMT   pcmFMT;  
    WAVE_DATA   pcmDATA;  
 
    unsigned   short   m_pcmData;
    FILE   *fp,*fpout;  
 
	fp=fopen(pcmpath, "rb");
    if(fp == NULL) {  
        printf("open pcm file error\n");
        return -1;  
    }
	fpout=fopen(wavepath,   "wb+");
    if(fpout == NULL) {    
        printf("create wav file error\n");  
        return -1; 
    }        
	//WAVE_HEADER
    memcpy(pcmHEADER.fccID,"RIFF",strlen("RIFF"));                    
    memcpy(pcmHEADER.fccType,"WAVE",strlen("WAVE"));  
    fseek(fpout,sizeof(WAVE_HEADER),1); 
	//WAVE_FMT
    pcmFMT.dwSamplesPerSec=sample_rate;  
    pcmFMT.dwAvgBytesPerSec=pcmFMT.dwSamplesPerSec*sizeof(m_pcmData);  
    pcmFMT.uiBitsPerSample=bits;
    memcpy(pcmFMT.fccID,"fmt ",strlen("fmt "));  
    pcmFMT.dwSize=16;  
    pcmFMT.wBlockAlign=2;  
    pcmFMT.wChannels=channels;  
    pcmFMT.wFormatTag=1;  
 
    fwrite(&pcmFMT,sizeof(WAVE_FMT),1,fpout); 
 
    //WAVE_DATA;
    memcpy(pcmDATA.fccID,"data",strlen("data"));  
    pcmDATA.dwSize=0;
    fseek(fpout,sizeof(WAVE_DATA),SEEK_CUR);
 
    fread(&m_pcmData,sizeof(unsigned short),1,fp);
    while(!feof(fp)){  
        pcmDATA.dwSize+=2;
        fwrite(&m_pcmData,sizeof(unsigned short),1,fpout);
        fread(&m_pcmData,sizeof(unsigned short),1,fp);
    }  
 
    pcmHEADER.dwSize=44+pcmDATA.dwSize;
 
    rewind(fpout);
    fwrite(&pcmHEADER,sizeof(WAVE_HEADER),1,fpout);
    fseek(fpout,sizeof(WAVE_FMT),SEEK_CUR);
    fwrite(&pcmDATA,sizeof(WAVE_DATA),1,fpout);
	
	fclose(fp);
    fclose(fpout);
 
    return 0;
}

int main()
{
	simplest_pcm16le_to_wave("48000Hz-s16le-2ch-ChengDu.pcm",2,48000,"output_nocturne.wav");
	return 0;
}