【音频】Wav格式文件详解

一，Windows支持两种RIFF（Resource Interchange File Format，“资源交互文件格式”）格式的音频文件

MIDI的RMID文件和波形音频文件格式WAVE文件

在计算机领域最常用的数字化声音文件格式是后者，它是微软专门为Windows系统定义的波形文件格式（Waveform Audio），由于其扩展名为"*.wav"，因而该类文件也被称为WAVE文件

常见的WAVE语音文件主要有两种，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）

这里的采样率是指声音信号在进行"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）；

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。

二，RIFF文件和WAVE文件格式。

RIFF文件结构可以看作是树状结构，其基本构成是称为"块"（Chunk）的单元，每个块有"标志符"、"数据大小"及"数据"所组成，块的结构如图1所示：

块的标志符（4BYTES）

数据大小 （4BYTES）

数据

　　"标志符"为4个字符所组成的代码，如"RIFF"，"LIST"等，指定块的标志ID；

“数据大小”用来指定块的数据域大小，它的尺寸也为4个字符；

“数据”用来描述具体的声音信号，它可以由若干个子块构成，一般情况下块与块是平行的，不能相互嵌套，但是有两种类型的块可以嵌套子块，他们是"RIFF"或"LIST"标志的块，其中RIFF块的级别最高，它可以包括LIST块。另外，RIFF块和LIST块与其他块不同，RIFF块的数据总是以一个指定文件中数据存储格式的四个字符码（称为格式类型）开始，如WAVE文件有一个"WAVE"的格式类型。LIST块的数据总是以一个指定列表内容的4个字符码（称为列表类型）开始，例如扩展名为".AVI"的视频文件就有一个"strl"的列表类型。

RIFF和LIST的块结构如下：

RIFF/LIST标志符
数据1大小
数据1	格式/列表类型
	数据

WAVE文件是非常简单的一种RIFF文件，它的格式类型为"WAVE"。RIFF块包含两个子块，这两个子块的ID分别是"fmt"和"data",其中"fmt"子块由结构PCMWAVEFORMAT所组成，其子块的大小就是sizeofof(PCMWAVEFORMAT),数据组成就是PCMWAVEFORMAT结构中的数据。

WAVE文件的结构如下图三所示：

标志符（RIFF）

数据大小

格式类型（"WAVE"）

"fmt"

Sizeof(PCMWAVEFORMAT)

PCMWAVEFORMAT

"data"

声音数据大小

声音数据

　　PCMWAVEFORMAT结构定义如下：

Typedef struct
{
WAVEFORMAT wf; //波形格式；
WORD wBitsPerSample; //WAVE文件的采样大小；
}PCMWAVEFORMAT；

WAVEFORMAT结构定义如下：
typedef struct
{
WORD wFormatag;//编码格式，包括WAVE_FORMAT_PCM，WAVEFORMAT_ADPCM等
WORD nChannls;//声道数，单声道为1，双声道为2;
DWORD nSamplesPerSec;//采样频率；
DWORD nAvgBytesperSec；//每秒的数据量；
WORD nBlockAlign;//块对齐；
}WAVEFORMAT；

三、声音文件的声音数据的读取操作

　　操作声音文件，也就是将WAVE文件打开，获取其中的声音数据，根据所需要的声音数据处理算法，进行相应的数学运算，然后将结果重新存储与WAVE格式的文件中去。可以使用CFILE类来实现读取操作，也可以使用另外一种方法，拿就是使用Windows提供的多媒体处理函数（这些函数都以mmino打头）。这里就介绍如何使用这些相关的函数来获取声音文件的数据，至于如何进行处理，那要根据你的目的来选择不同的算法了。WAVE文件的操作流程如下：


　　1．调用mminoOpen函数来打开WAVE文件，获取HMMIO类型的文件句柄；

　　2．根据WAVE文件的结构，调用mmioRead、mmioWrite和mmioSeek函数实现文件的读、写和定位操作；

　　3．调用mmioClose函数来关闭WAVE文件。

　　下面的函数代码就是根据WAVE文件的格式，实现了读取双声道立体声数据，但是在使用下面的代码过程中，注意需要在程序中链接Winmm.lib库，并且包含头文件"Mmsystem.h"。

BYTE * GetData(Cstring *pString) //获取声音文件数据的函数，pString参数指向要打开的声音文件；
{
	if (pString==NULL)
		return NULL;
	HMMIO file1;//定义HMMIO文件句柄；
	file1=mmioOpen((LPSTR)pString,NULL,MMIO_READWRITE);//以读写模式打开所给的WAVE文件；
	if(file1==NULL)
	{
		MessageBox("WAVE文件打开失败！");
		Return NULL;
	}
	char style[4];//定义一个四字节的数据，用来存放文件的类型；
	mmioSeek(file1,8,SEEK_SET);//定位到WAVE文件的类型位置
	mmioRead(file1,style,4);
	if(style[0]!='W'||style[1]!='A'||style[2]!='V'||style[3]!='E')//判断该文件是否为"WAVE"文件格式
	{
		MessageBox("该文件不是WAVE格式的文件！");
		Return NULL;
	}
	PCMWAVEFORMAT format; //定义PCMWAVEFORMAT结构对象，用来判断WAVE文件格式；
	mmioSeek(file1,20,SEEK_SET);//对打开的文件进行定位，此时指向WAVE文件的PCMWAVEFORMAT结构的数据；
	mmioRead(file1,(char*)&format,sizeof(PCMWAVEFORMAT));//获取该结构的数据；
	if(format.wf.nChannels!=2)//判断是否是立体声声音；
	{
		MessageBox("该声音文件不是双通道立体声文件");
		return NULL;
	}
	mmioSeek(file1,24+sizeof(PCMWAVEFORMAT),SEEK_SET);//获取WAVE文件的声音数据的大小；
	long size;
	mmioRead(file1,(char*)&size,4);
	BYTE *pData;
	pData=(BYTE*)new char[size];//根据数据的大小申请缓冲区；
	mmioSeek(file1,28+sizeof(PCMWAVEFORMAT),SEEK_SET);//对文件重新定位；
	mmioRead(file1,(char*)pData,size);//读取声音数据；
	mmioClose(file1, MMIO_FHOPEN);//关闭WAVE文件；
	return pData;
}