WAV文件格式分析解析，代碼已附

本文轉載自查看原文 2014-11-21 13:57 5437

WAVE文件作為多媒體中使用的聲波文件格式之一，它是以RIFF格式為標准的。
RIFF是英文Resource Interchange File Format的縮寫，每個WAVE文件的頭四個
字節便是“RIFF”。
WAVE文件是由若干個Chunk組成的。按照在文件中的出現位置包括：RIFF WAVE
Chunk, Format Chunk, Fact Chunk(可選), Data Chunk。具體見下圖：

其中除了Fact Chunk外，其他三個Chunk是必須的。每個Chunk有各自的ID，位
於Chunk最開始位置，作為標示，而且均為4個字節。並且緊跟在ID后面的是Chunk大
小（去除ID和Size所占的字節數后剩下的其他字節數目），4個字節表示，低字節
表示數值低位，高字節表示數值高位。下面具體介紹各個Chunk內容。
PS：
所有數值表示均為低字節表示低位，高字節表示高位。

    以'FIFF'作為標示，然后緊跟着為size字段，該size是整個wav文件大小減去ID
和Size所占用的字節數，即FileLen - 8 = Size。然后是Type字段，為'WAVE'，表
示是wav文件。
    結構定義如下：
struct RIFF_HEADER
{
  char szRiffID[4];  // 'R','I','F','F'
  DWORD dwRiffSize;
  char szRiffFormat[4]; // 'W','A','V','E'
};

    以'fmt '作為標示。一般情況下Size為16，此時最后附加信息沒有；如果為18
則最后多了2個字節的附加信息。主要由一些軟件制成的wav格式中含有該2個字節的
附加信息。
    結構定義如下：
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;
};

補充頭文件樣例說明：

首先是一串“52 49 46 46”這個是Ascii字符“RIFF”，這部分是固定格式，表明這是一個WAVE文件頭。
然后是“E4 3C 00 00”，這個是我這個WAV文件的數據大小，記住這個大小是包括頭文件的一部分的，包括除了前面8個字節的所有字節，也就等於文件總字節數減去8。這是一個DWORD，我這個文件對應是15588。
然后是“57 41 56 45 66 6D 74 20”，也是Ascii字符“WAVEfmt”，這部分是固定格式。
然后是PCMWAVEFORMAT部分，可以對照一下上面的struct定義，首先就是一個WAVEFORMAT的struct。
隨后是“10 00 00 00”，這是一個DWORD，對應數字16，這個對應定義中的Sizeof(PCMWAVEFORMAT)，后面我們可以看到這個段內容正好是16個字節。
隨后的字節是“01 00”，這是一個WORD，對應定義為編碼格式“WAVE_FORMAT_PCM”，我們一般用的是這個。
隨后的是“01 00”，這是一個WORD，對應數字1，表示聲道數為1，這是個單聲道Wav。
隨后的是“22 56 00 00”，這是一個DWORD，對應數字22050，代表的是采樣頻率22050。
隨后的是“44 AC 00 00”，這是一個DWORD，對應數字44100，代表的是每秒的數據量。
然后是“02 00”，這是一個WORD，對應數字是2，表示塊對齊的內容，含義不太清楚。
然后是“10 00”，這是一個WORD，對應WAVE文件的采樣大小，數值為16，采樣大小為16Bits。
然后是一串“64 61 74 61”，這個是Ascii字符“data”，標示頭結束，開始數據區域。
而后是數據區的開頭，有一個DWORD，我這里的字符是“C0 3C 00 00”，對應的十進制數為15552，看一下前面正好可以看到，文件大小是15596，其中到“data”標志出現為止的頭是40個字節，再減去這個標志的4個字節正好是15552，再往后面就是真正的Wave文件的數據體了，頭文件的解析就到這里。

    Fact Chunk是可選字段，一般當wav文件由某些軟件轉化而成，則包含該Chunk。
    結構定義如下：
struct FACT_BLOCK
{
  char  szFactID[4]; // 'f','a','c','t'
  DWORD  dwFactSize;
};

    Data Chunk是真正保存wav數據的地方，以'data'作為該Chunk的標示。然后是
數據的大小。緊接着就是wav數據。根據Format Chunk中的聲道數以及采樣bit數，
wav數據的bit位置可以分成以下幾種形式：
    ---------------------------------------------------------------------
    |   單聲道    |    取樣1    |    取樣2    |    取樣3    |    取樣4    |
    |--------------------------------------------------------------------
    |  8bit量化   |    聲道0    |    聲道0    |    聲道0    |    聲道0    |
    ---------------------------------------------------------------------
    |   雙聲道    |          取樣1            |           取樣2           |
    |--------------------------------------------------------------------
    |  8bit量化   |  聲道0(左)  |  聲道1(右)  |  聲道0(左)  |  聲道1(右)  |

----------------------------------------------------------------------

    |   單聲道    |    取樣1                  |            取樣2           |
    |---------------------------------------------------------------------
    | 16bit量化   |    聲道0       |  聲道0   |    聲道0       |  聲道0    |
    |             | (低位字節)  | (高位字節)  | (低位字節)     | (高位字節)|
    -----------------------------------------------------------------------

    |   雙聲道    |    取樣1                         |            取樣2             |
    |-------------------------------------------------------------------------------
    | 16bit量化   |    聲道0（左）  |  聲道1（右）   |    聲道0（左） |  聲道1（右）|
    |             | (低位字節)      | (高位字節)     | (低位字節)     | (高位字節)  |
    ---------------------------------------------------------------------------------

                            圖6 wav數據bit位置安排方式

    Data Chunk頭結構定義如下：
    struct DATA_BLOCK
{
  char szDataID[4]; // 'd','a','t','a'
  DWORD dwDataSize;
};

代碼區

、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

、、、、、、、、、wav.h、、、、、、、、、、、、、、
typedef struct _wav_riff_t{
char id[5]; //ID:"RIFF"
int size; //file_len - 8
char type[5]; //type:"WAVE"
}wav_riff_t;

typedef struct _wav_format_t{
char id[5]; //ID:"fmt"
int size;
short compression_code;
short channels;
int samples_per_sec;
int avg_bytes_per_sec;
short block_align;
short bits_per_sample;
}wav_format_t;

typedef struct _wav_fact_t{
char id[5];
int size;
}wav_fact_t;

typedef struct _wav_data_t{
char id[5];
int size;
}wav_data_t;

typedef struct _wav_t{
FILE *fp;
wav_riff_t riff;
wav_format_t format;
wav_fact_t fact;
wav_data_t data;
int file_size;
int data_offset;
int data_size;
}wav_t;

wav_t *wav_open(char *file_name);

int strncasecmp(char *s1, char *s2, register int n);

void wav_close(wav_t **wav);

void wav_rewind(wav_t *wav);

int wav_over(wav_t *wav);

int wav_read_data(wav_t *wav, char *buffer, int buffer_size);

void wav_dump(wav_t *wav);

、、、、、、、、、、、、wav.c、、、、、、、、、、、、、、、

int strncasecmp(char *s1, char *s2, register int n)
{
while (--n >= 0 && toupper((unsigned char)*s1) == toupper((unsigned char)*s2++))
if (*s1++ == ' ') return 0;
return(n < 0 ? 0 : toupper((unsigned char)*s1) - toupper((unsigned char)*--s2));
}
wav_t *wav_open(char *file_name){
wav_t *wav = NULL;
char buffer[256];
int read_len = 0;
int offset = 0;

if(NULL == file_name){
printf("file_name is NULL\n");
return NULL;
}
wav = (wav_t *)malloc(sizeof(wav_t));
if(NULL == wav){
printf("malloc wav failedly\n");
return NULL;
}
memset(wav, 0,sizeof(wav_t));

wav->fp = fopen(file_name, "rb+");
if(NULL == wav->fp){
printf("fopen %s failedly\n", file_name);
free(wav);
return NULL;
}

//handle RIFF WAVE chunk
read_len = fread(buffer, 1, 12, wav->fp);
if(read_len < 12){
printf("error wav file\n");
wav_close(&wav);
return NULL;
}
if(strncasecmp("RIFF", buffer, 4)){
printf("error wav file\n");
wav_close(&wav);
return NULL;
}
memcpy(wav->riff.id, buffer, 4);
wav->riff.size = *(int *)(buffer + 4);
if(strncasecmp("WAVE", buffer + 8, 4)){
printf("error wav file\n");
wav_close(&wav);
return NULL;
}
memcpy(wav->riff.type, buffer + 8, 4);
wav->file_size = wav->riff.size + 8;
offset += 12;
while(1){
char id_buffer[5] = {0};
int tmp_size = 0;

read_len = fread(buffer, 1, 8, wav->fp);
if(read_len < 8){
printf("error wav file\n");
wav_close(&wav);
return NULL;
}
memcpy(id_buffer, buffer, 4);
tmp_size = *(int *)(buffer + 4);

if(0 == strncasecmp("FMT", id_buffer, 3)){
memcpy(wav->format.id, id_buffer, 3);
wav->format.size = tmp_size;
read_len = fread(buffer, 1, tmp_size, wav->fp);
if(read_len < tmp_size){
printf("error wav file\n");
wav_close(&wav);
return NULL;
}
wav->format.compression_code = *(short *)buffer;
wav->format.channels = *(short *)(buffer + 2);
wav->format.samples_per_sec = *(int *)(buffer + 4);
wav->format.avg_bytes_per_sec = *(int *)(buffer + 8);
wav->format.block_align = *(short *)(buffer + 12);
wav->format.bits_per_sample = *(short *)(buffer + 14);
}
else if(0 == strncasecmp("DATA", id_buffer, 4)){
memcpy(wav->data.id, id_buffer, 4);
wav->data.size = tmp_size;
offset += 8;
wav->data_offset = offset;
wav->data_size = wav->data.size;
break;
}
else{
printf("unhandled chunk: %s, size: %d\n", id_buffer, tmp_size);
fseek(wav->fp, tmp_size, SEEK_CUR);
}
offset += 8 + tmp_size;
}

return wav;
}

void wav_close(wav_t **wav){
wav_t *tmp_wav;
if(NULL == wav){
return ;
}

tmp_wav = *wav;
if(NULL == tmp_wav){
return ;
}

if(NULL != tmp_wav->fp){
fclose(tmp_wav->fp);
}
free(tmp_wav);

*wav = NULL;
}

void wav_rewind(wav_t *wav){
if(fseek(wav->fp, wav->data_offset, SEEK_SET) < 0){
printf("wav rewind failedly\n");
}
}

int wav_over(wav_t *wav){
return feof(wav->fp);
}

int wav_read_data(wav_t *wav, char *buffer, int buffer_size){
return fread(buffer, 1, buffer_size, wav->fp);
}

void wav_dump(wav_t *wav){
printf("file length: %d\n", wav->file_size);

printf("\nRIFF WAVE Chunk\n");
printf("id: %s\n", wav->riff.id);
printf("size: %d\n", wav->riff.size);
printf("type: %s\n", wav->riff.type);

printf("\nFORMAT Chunk\n");
printf("id: %s\n", wav->format.id);
printf("size: %d\n", wav->format.size);
if(wav->format.compression_code == 0){
printf("compression: Unknown\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 1){
printf("compression: PCM/uncompressed\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 2){
printf("compression: Microsoft ADPCM\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 6){
printf("compression: ITU G.711 a-law\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 7){
printf("compression: ITU G.711 ?μ-law\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 17){
printf("compression: IMA ADPCM\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 20){
printf("compression: ITU G.723 ADPCM (Yamaha)\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 49){
printf("compression: GSM 6.10\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 64){
printf("compression: ITU G.721 ADPCM\n");
}
else if(wav->format.compression_code == 80){
printf("compression: MPEG\n");
}
else{
printf("compression: Unknown\n");
}
printf("channels: %d\n", wav->format.channels);
printf("samples: %d\n", wav->format.samples_per_sec);
printf("avg_bytes_per_sec: %d\n", wav->format.avg_bytes_per_sec);
printf("block_align: %d\n", wav->format.block_align);
printf("bits_per_sample: %d\n", wav->format.bits_per_sample);

printf("\nDATA Chunk\n");
printf("id: %s\n", wav->data.id);
printf("size: %d\n", wav->data.size);
printf("data offset: %d\n", wav->data_offset);
}

///////////////////wav.c////////////////////

#include"wav.h"
int main(int argc, char **argv){
wav_t *wav = NULL;
wav = wav_open("your filename");
if(NULL != wav){
wav_dump(wav);
wav_close(&wav);
}
return 1;
}

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