WAVE文件编解码器

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MP3使用技巧新知 WAVE文件编解码器

WAV文件格式是一种由微软和IBM联合开发的用于音频数字存储的标准，它采用RIFF文件格式结构，非常接近于AIFF和IFF格式。多媒体应用中使用了多种数据，包括位图、音频数据、视频数据以及外围设备控制信息等。RIFF为存储这些类型的数据提供了一种方法，RIFF文件所包含的数据类型由该文件的扩展名来标识，能以RIFF文件存储的数据包括：


　　音频视频交错格式数据(.AVI)

　　波形格式数据(.WAV)

　　位图格式数据(.RDI)

　　MIDI格式数据(.RMI)

　　调色板格式(.PAL)

　　多媒体电影(.RMN)

　　动画光标(.ANI)

　　其它RIFF文件(.BND)

　　RIFF是一种含有嵌套数据结构的二进制文件格式，每个数据结构都称为因一个chunk(块)。Chunk在RIFF文件中没有固定的位置，因而偏移量不能用于定位域值。一个块中的数据包括数据结构、数据流或其它组块(称为子块)等，每个RIFF块都具有如下结构：

　　typedef struct _Chunk

　　{

　　DWORD ChunkId; /*块标志*/

　　DWORD ChunkSize; /*块大小*/

　BYTE ChunkData[ChunkSize]; /*块内容*/

　　} CHUNK;

　　ChunkId由4个ASCII字符组成，用以识别块中所包含的数据。字符RIFF用于标识RIFF数据块，间隔空格在右面是不超过4个字符的ID。由于这种文件结构最初是由Microsoft和IBM为PC机所定义，RIFF文件是按照little-endian字节顺序写入的，而采用big-endian字节顺序的文件则用‘RIFX'作为标志。

　　ChunkSize(块大小)是存储在ChunkData域中数据的长度，ChunkId与ChunkSize域的大小则不包括在该值内。

　　ChunkData(块内容)中所包含的数据是以字(WORD)为单位排列的，如果数据长度是奇数，则在最后添加一个空(NULL)字节。

　　块(Subchunk)与块具有相同的结构。一个子块就是包含在其它块内部的一个块，只有RIFF文件块‘RIFF'和列表块‘List'才能含有子块，所有其它块仅能含有数据。一个RIFF文件就是一个RIFF块，文件中所有其它块和子块均包含在这个块中。

　　WAV文件可以存储大量格式的数据，通常采用的音频编码方式是脉冲编码调制(PCM)。由于WAV格式源自Windows/Intel环境，因而采用Little-Endian字节顺序进行存储。

　　脉冲编码调制

　　Claude E. Shannon于1948年发表的“通信的数学理论”奠定了现代通信的基础。同年贝尔实验室的工程人员开发了PCM技术，虽然在当时是革命性的，但今天脉冲编码调制被视为是一种非常单纯的无损耗编码格式，音频在固定间隔内进行采集并量化为频带值，其它采用这种编码方法的应用包括电话和CD。PCM主要有三种方式：标准PCM、差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应DPCM。在标准PCM中，频带被量化为线性步长的频带，用于存储绝对量值。在DPCM中存储的是前后电流值之差，因而存储量减少了约25%。自适应DPCM改变了DPCM的量化步长，在给定的信造比(SNR)下可压缩更多的信息。

　　共同的执行过程

　　在对WAV音频文件进行编解码过程中，最一致的地方包括采样点和采样帧的处理和转换。一个采样点的值代表了给定时间内的音频信号，一个采样帧由适当数量的采样点组成并能构成音频信号的多个通道。对于立体声信号一个采样帧有两个采样点，一个采样点对应一个声道。一个采样帧作为单一的单元传送到数/模转换器(DAC)，以确保正确的信号能同时发送到各自的通道中。

　　WAVE音频格式的优缺点

　　WAV音频格式的优点包括：简单的编/解码(几乎直接存储来自模/数转换器(ADC)的信号)、普遍的认同/支持以及无损耗存储。WAV格式的主要缺点是需要音频存储空间。对于小的存储限制或小带宽应用而言，这可能是一个重要的问题。WAV格式的另外一个潜在缺陷是在32位WAV文件中的2G限制，这种限制已在为SoundForge开发的W64格式中得到了改善。