wav文件文件头格式.doc

一、 WAVE文件格式剖析
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ResourceInterchangeFileFormat的缩写，每个WAVE文件的头四个字节便是“RIFF”。WAVE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。WAVE文件各部分内容及格式见附表。
常见的声音文件主要有两种，分别对应于单声道（11.025KHz采样率、8Bit的采样值）和双声道（44.1KHz采样率、16Bit的采样值）。采样率是指：声音信号在“模→数”转换过程中单位时间内采样的次数。采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。
对于单声道声音文件，采样数据为八位的短整数（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。

WAVE文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。WAVE文件是由样本组织而成的。在单声道WAVE文件中，声道0代表左声道，声道1代表右声道。在多声道WAVE文件中，样本是交替出现的。
　　 WAVE文件格式说明表　
偏移地址字节数数据类型内容
文件头
00H4char"RIFF"标志
04H4longint文件长度
08H4char"WAVE"标志
0CH4char"fmt"标志
10H4　过渡字节（不定）
14H2int格式类别（10H为PCM形式的声音数据)
16H2int通道数，单声道为1，双声道为2
18H2int采样率（每秒样本数），表示每个通道的播放速度，
1CH4longint波形音频数据传送速率，其值为通道数×每秒数据位数×每样本的数据位数／8。播放软件利用此值可以估计缓冲区的大小。
20H2int数据块的调整数（按字节算的），其值为通道数×每样本的数据位值／8。播放软件需要一次处理多个该值大小的字节数据，以便将其值用于缓冲区的调整。
22H2　每样本的数据位数，表示每个声道中各个样本的数据位数。如果有多个声道，对每个声道而言，样本大小都一样。
24H4char数据标记符＂data＂
28H4longint语音数据的长度

　　PCM数据的存放方式：

　样本1样本2
8位单声道0声道0声道
8位立体声0声道（左）1声道（右）0声道（左）1声道（右）
16位单声道0声道低字节0声道高字节0声道低字节0声道高字节
16位立体声0声道（左）低字节0声道（左）高字节1声道（右）低字节1声道（右）高字节

　WAVE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。

样本大小数据格式最大值最小值
8位PCMunsignedint2250
16位PCMint32767-32767
二、 是个很专业的技术社区

三、参考程序
type
    TMyWaveFormat=record
        FieldLabel:array[0..3]   of   Char;     // "RIFF "
        FieldLen:DWORD;                                     //从08H开始到文件末尾字节数
        WaveID:array[0..3]   of   Char;             // "WAVE "     57   41   56   45
        FmtID:array[0..3]   of   Char;               // "fmt   "     66   6D   74   20
        FmtLen:DWORD;                                         //A_LAW     12   00   00   00             PCM     10   00   00   00
        wFormatTag:   Word;                                 //   format   type     A_LAW     06   00                         PCM     01   00
        nChannels:   Word;                                   //   声道数     01   00
        nSamplesPerSec:   DWORD;                       //   sample   rate   采样率     40   1F   00   00
        nAvgBytesPerSec:   DWORD;                     //   for   buffer   estimation   每秒平均字节数   40   1F   00   00
        nBlockAlign:   Word;                               //   block   size   of   data   块调整   01   00
        wBitsPerSample:   Word;                         //采样BITS数   08   00
        DataID:array[0..3]   of   Char;             // "data "     64   61   74   61
        DataLen:DWORD;                                       //   采样数据总字节数
    end;

四、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1　8KHz采样、16比特量化的线性PCM语音信号的WAVE文件头格式表（共44字节）

偏移
地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 10 00 00 00H(PCM) long int size1=0x10
14H 2 int 01 00H int fmttag=0x01
16H 2 int int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=声道数*量化数/8
22H 2 int 量化数 int bitpersamples=8或16
24H 4 char "data" char data_id="data"
28H 4 long int 采样数据字节数 long int size2=文长-44
2CH 到文尾 char 采样数据 　

表2　8KHz采样、8比特A律量化的PCM语音信号的WAVE文件头格式表（共58字节）
偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 12000000H(ALAW) long int size1=0x12
14H 2 int 06 00H int fmttag=0x06
16H 2 int 声道数 int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=0x01
22H 4 long int 量化数 long int bitpersamples=8
26H 4 char "fact" char wave_fact="fact"
2AH 8 char 0400000000530700H定 char temp
32H 4 char "data" char wave_data="data"
36H 4 long int 采样数据字节数 lont int size2=文长-58

表3　8KHz采样、8比特U律量化的PCM语音信号的WAVE文件头格式表（共58字节）
偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 12000000H(ULAW) long int size1=0x12
14H 2 int 07 00H int fmttag=0x07
16H 2 int 声道数 int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=0x01
22H 4 long int 量化数 long int bitpersamples=8
26H 4 char "fact" char wave_fact="fact"
2AH 8 char 0400000000530700H定 char temp
32H 4 char "data" char wave_data="data"
36H 4 long int 采样数据字节数 lont int size2=文长-58

表4　ADPCM语音编码后的WAVE文件头格式表（共90字节）

偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 32000000H(ADPCM) long int size1=0x32
14H 2 int 02 00H int fmttag=0x02
16H 2 int 声道数 int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=声道数*量化数/8
22H 2 int 量化数 int bitpersamples=4
24H 34 char 固定字节 char temp1
46H 4 char "fact" char wave_fact="fact"
4AH 8 char 0400000004930600H定 char temp2
52H 4 char "data" char wave_data="data"
56H 4 long int 采样数据字节数 lont int size2=文长-90
5AH 到文尾 采样数据 　 　

表5　GSM语音编码后的WAVE文件头格式表（共60字节）偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 14000000H(GSM) long int size1=0x14
14H 2 int 31 00H int fmttag=0x31
16H 2 int 声道数 int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 8 char 4100000002004001H定 char temp1
28H 8 char 6661637404000000H定 char temp2
30H 4 char 40 E2 05 00H定 char temp3
34H 4 char "data" char wave_data="data"
38H 4 long int 采样数据字节数 lont int size2=文长-60
3CH 到文尾 采样数据 　 　

表6　SBC语音编码后的WAVE文件头格式表（共58字节）

偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 12000000H(SBC) long int size1=0x12
14H 2 int 71 00H int fmttag=0x71
16H 2 int 声道数 int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=0x25
22H 4 long int 量化数 long int bitpersamples=16
26H 4 char "fact" char wave_fact="fact"
2AH 8 char 0400000076280400H定 char temp
32H 4 char "data" char wave_data="data"
36H 4 long int 采样数据字节数 lont int size2=文长-59

表7　CELP语音编码后的WAVE文件头格式表（共58字节）
偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 12000000H(CELP) long int size1=0x12
14H 2 int 70 00H int fmttag=0x70
16H 2 int 声道数 int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=0x0C
22H 4 long int 量化数 long int bitpersamples=16
26H 4 char "fact" char wave_fact="fact"
2AH 8 char 0400000060520700H定 char temp
32H 4 char "data" char wave_data="data"
36H 4 long int 采样数据字节数 lont int size2=文长-58

WAVEFORMATEX 
typedef struct{WORD wFormatTag; WORD nChannels; DWORD nSamplesPerSec; DWORD nAvgBytesPerSec; 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
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。

五、本文就经常见的一种格式PCM(44字节)的Wav文件头进行分析
一.解析文件头
表1　8KHz采样、16比特量化的线性PCM语音信号的WAVE文件头格式表（共44字节）
偏移地址 字节数 数据类型 内容 文件头定义为
00H 4 char "RIFF" char riff_id[4]="RIFF"
04H 4 long int 文件总长-8 long int size0=文总长-8
08H 8 char "WAVEfmt " char wave_fmt[8]
10H 4 long int 10 00 00 00H(PCM) long int size1=0x10
14H 2 int 01 00H int fmttag=0x01
16H 2 int int channel=1 或2
18H 4 long int 采样率 long int samplespersec
1CH 4 long int 每秒播放字节数 long int bytepersec
20H 2 int 采样一次占字节数 int blockalign=声道数*量化数/8
22H 2 int 量化数 int bitpersamples=8或16
24H 4 char "data" char data_id="data"
28H 4 long int 采样数据字节数 long int size2=文长-44
2CH 到文尾 char 采样数据 　
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：

1.地址00H-03H，值为“RIFF”标志；
2.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。
3.地址08H-0FH，就是“WAVEfmt ”标记。
4.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。
5.地址14H-15H，“01 00”，也是little-endian的，标记编码方式，一般为0x0001。
6.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。
7.地址18H-1BH，“44 AC 00 00”，也是little-endian，标记采样频率，这里为441000Hz。
8.地址1CH-1FH，“88 58 01 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）。
9.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)。
10.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。
11.地址24H-27H，“64 61 74 61”，就是“data”了。
12.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。
二、编程方法
1.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。
2.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）
 2.1 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。
2.2 窃取中间某个时间段为一个新文件
   这里可以根据2.1的步骤进行，同样的要修改文件头。
六、WAV文件格式知识（
WAV是一种由微软公司开发的文件格式，符合RIFF(ResourceInterchange File Format)规范。所有的WAV都有一个文件头，这个文件头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。WAV可以使用多种音频编码来压缩其音频流，不过常见的都是音频流被PCM编码处理的WAV，但这不表示wAV只能使用PCM编码，MP3编码同样也可以运用在WAV中，只要安装好了相应的Decode，就可以欣赏这些WAV了。
WAV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。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。
常见的WAVE文件主要有两种，分别对应于单声道(11.025 kHz采样率、8 bit的采样值)和双声道(44.1 kHz采样率、16 bit的采样值)。采样率是指声音信号在“模／数”转换过程中单位时间内采样的次数。采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。
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)。
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。
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0，8位和16位的PCM波形样本的数据格式。
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