8455澳门新_8455新葡萄娱乐【官网】

8455澳门新:一般一次采样具有左右2个声道,采样

音频文件

1. 音频简介

   音频文件是对声音进行数字转换之后存放的数据文件,了解音频数据必须先知道几个重要概念。

 

1. 采样:对声音信息录入时,行进的最小操作单位,一般一次采样具有左右2个声道,每个声道用1或2个字节来存储;

经常见到这样的描述: 44100HZ 16bit stereo 或者 22050HZ 8bit mono 等等.

这样采样的量化位数是8位,或16位(样本位宽),量化位数越高声音音质越好;就像11位电话号码表示的号码比7位要多得多;

44100HZ 16bit stereo: 每秒钟有 44100 次采样, 采样数据用 16 位(2字节)记录, 双声道(立体声);

2. 采样频率:每秒采样次数,单位Hz,一般的音频文件有11.025kHz、22.05kHz、44.10kHz等;显然,这种模-数信息的转换,每秒采样次数越多,声音就越精确;

22050HZ 8bit  mono: 每秒钟有 22050 次采样, 采样数据用 8 位(1字节)记录, 单声道;

3. 码率:每秒编码的bit数,单位是kb/s;计算方式:位宽×声道数×采样频率;(单位是bit不是字节)

 

4. 声道数,固定值为1-单声道,或者2-双声道,双声道时,每个采样样本中包含左声道、右声道的音频数据,因此两者的数据是交错排列的;

当然也可以有 16bit 的单声道或 8bit 的立体声, 等等。

 

 

 (一)Wave 格式

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。

    WAVE是微软开发的声音文件格式,用于保存Windows平台的音频信息资源,文件后缀名*.wav;支持多种压缩算法、多种音频位数、采样频率和声道;

 

    标准的wav文件采用44.1kHz采样频率,16位量化位数,声音文件质量几与CD相当;Wave格式不对源数据做任何处理,如果源数据是无损的,编码后的Wav文件也是无损的;如果源数据是有损的,编码后的Wav文件也是有损的;

对于单声道声音文件,采样数据为八位的短整数(short int 00H-FFH);

1. Wave文件的构成:

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(左声道)和低八位(右声道)分别代表两个声道。

RIFF

 

标 志 4B

人对频率的识别范围是 20HZ - 20000HZ, 如果每秒钟能对声音做 20000 个采样, 回放时就足可以满足人耳的需求. 所以 22050 的采样频率是常用的, 44100已是CD音质, 超过48000的采样对人耳已经没有意义。这和电影的每秒 24 帧图片的道理差不多。

"RIFF"

 

数据大小 4B

每个采样数据记录的是振幅, 采样精度取决于储存空间的大小:

-

1 字节(也就是8bit) 只能记录 256 个数, 也就是只能将振幅划分成 256 个等级;

格式 4B

2 字节(也就是16bit) 可以细到 65536 个数, 这已是 CD 标准了;

"WAVE"

4 字节(也就是32bit) 能把振幅细分到 4294967296 个等级, 实在是没必要了.

fmt

如果是双声道(stereo), 采样就是双份的, 文件也差不多要大一倍.

标志 4B

 

"fmt "

这样我们就可以根据一个 wav 文件的大小、采样频率和采样大小估算出一个 wav 文件的播放长度。

结构体大小 4B

 

16/18

譬如 "Windows XP 启动.wav" 的文件长度是 424,644 字节, 它是 "22050HZ / 16bit / 立体声" 格式(这可以从其 "属性->摘要" 里看到),

结构体 16B/18B

那么它的每秒的传输速率(位速, 也叫比特率、取样率)是 22050*16*2 = 705600(bit/s), 换算成字节单位就是 705600/8 = 88200(字节/秒), 
播放时间:424644(总字节数) / 88200(每秒字节数) ≈ 4.8145578(秒)。

 

但是这还不够精确, 包装标准的 PCM 格式的 WAVE 文件(*.wav)中至少带有 42 个字节的头信息, 在计算播放时间时应该将其去掉, 
所以就有:(424644-42) / (22050*16*2/8) ≈ 4.8140816(秒). 这样就比较精确了.

data

 

标志 4B

关于声音文件还有一个概念: "位速", 也有叫做比特率、取样率, 譬如上面文件的位速是 705.6kbps 或 705600bps, 其中的 b 是 bit, ps 是每秒的意思;

"data"

 

声音数据大小 4B

压缩的音频文件常常用位速来表示, 譬如达到 CD 音质的 MP3 是: 128kbps / 44100HZ.

-

 

data

2. wave文件格式

-

 

 

2.1 概述

 

 

 

WAVE文件是计算机领域最常用的数字化声音文件格式之一,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"。

 

 

 

WAVE是录音时用的标准的WINDOWS文件格式,文件的扩展名为“WAV”,数据本身的格式为PCM或压缩型。

 

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。符合 PIFF Resource Interchange File Format规范。所有的WAV都有一个文件头,这个文件头音频流的编码参数。

 

 

 

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。

 

 

 

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)。

 

 

 

wave文件有很多不同的压缩格式,所以,正确而详细地了解各种WAVE文件的内部结构是成功完成压缩和解压缩的基础,也是生成特有音频压缩格式文件的前提。

8455澳门新 1

 

  1. Wave文件的详细结构:

    // RIFF 标准媒体流文件头 struct Riff_Header { char szRiffId[4]; // 'R','I','F','F'

     DWORD dwRiffSize;            // Size, 除了这 8 个字节之外,文件剩余大小,等于文件总字节数-8
     char szRiffFormat[4];          // 'W','A','V','E'
    

    };

    struct Fmt_Block { char szFmtId[4]; // 'f', 'm', 't',' '

      DWORD dwFmtSize;                 // Size 为 16 或 18
    
     WORD wFormatTag;       // 编码方式,一般为 0x0001
     WORD wChannels;                     // 声道数 1--单声道 2--双声道
     DWORD dwSamplesPerSec;      // 采样频率 /Hz
     DWORD dwAvgBytesPerSec;    // 每秒字节数
     WORD wBlockAlign;                 // 数据块对齐单位(每个采样需要的字节数)
     WORD wBitsPerSample;           // 每个采样需要的 bit
    

    // WORD wBits; // 可能有可能没有,由dwFmtSize字段决定 };

    //Fact_Block 块,有些 wav 文件中没有 struct Fact_Block {

    char szFactId[4];                 // 'f','a','c','t'
         DWORD dwFactSize;           //
    

    };

    //数据块 struct Data_Block {

    char szDataId[4];                //'d','a,','t','a'
        DWORD dwDataSize;          // 音频数据大小
    //data ...
    

    };

最基本的WAVE文件是PCM(脉冲编码调制)格式的,这种文件直接存储采样的声音数据没有经过任何的压缩,是声卡直接支持的数据格式,要让声卡正确播放其它被压缩的声音数据,就应该先把压缩的数据解压缩成PCM格式,然后再让声卡来播放。

 说明:

 

(1)  RIFF块里面的 dwRiffSize 表示的是整个文件除开头8个字节之外的大小,0x24 0xCD 0x01 0x00,即 118,052 Byte,通过文件属性查得文件大小是118,060Byte;

2.2 Wave文件的内部结构

(2)  dwFmtSize 为 0x10 0x00 0x00 0x00,即为16;fmt块的剩余部分是一个波形信息结构,是微软定义的:

 

8455澳门新 28455澳门新 3

注: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。

/*
 *  extended waveform format structure used for all non-PCM formats. this
 *  structure is common to all non-PCM formats.
 */
typedef struct tWAVEFORMATEX
{
    WORD        wFormatTag;         /* format type */
    WORD        nChannels;          /* number of channels (i.e. mono, stereo...) */
    DWORD       nSamplesPerSec;     /* sample rate */
    DWORD       nAvgBytesPerSec;    /* for buffer estimation */
    WORD        nBlockAlign;        /* block size of data */
    WORD        wBitsPerSample;     /* number of bits per sample of mono data */
    WORD        cbSize;             /* the count in bytes of the size of */
                                                                                      /* extra information (after cbSize) */
} WAVEFORMATEX, *PWAVEFORMATEX, NEAR *NPWAVEFORMATEX, FAR *LPWAVEFORMATEX;

 

WAVEFORMATEX

WAVE文件是以RIFF(Resource Interchange File Format, "资源交互文件格式")格式来组织内部结构的。

(3)  Data块:dwDataSize表示音频数据的大小,0x00 0x01 0xCD 0x00,即118,016,略小于118,052,说明文件末有部分无效数据;

 

 一个示例:

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,最顶端是一个“RIFF”块,下面的每个块有“类型块标识(可选)”、“标志符”、“数据大小”及“数据”等项所组成。块的结构如表1所示:

//
// 读取Wav文件头,并验证文件格式
// 成功返回文件句柄,并重定位文件指针到数据区
// 失败返回NULL
//
HANDLE ReadHeader(char* path)
{
    HANDLE hFile = CreateFileA(path, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

    if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        printf("Unable to Open File!");
        return NULL;
    }
    char buffer[512];
    DWORD readByte;
    if (ReadFile(hFile, buffer, sizeof(buffer), &readByte, NULL))
    {
        Riff_Header header;
        Fmt_Block fmt;
        Data_Block data;
        memcpy(&header, buffer, sizeof(Riff_Header));
        if (strncmp(header.szRiffId, "RIFF", 4) != 0) {CloseHandle(hFile); return NULL;}

        memcpy(&fmt, buffer + sizeof(Riff_Header), sizeof(Fmt_Block));
        if (strncmp(fmt.szFmtId, "fmt ", 4) != 0) {CloseHandle(hFile);return NULL;}

        memcpy(&data, buffer + sizeof(Riff_Header)+fmt.dwFmtSize+8, sizeof(Data_Block));
        if (strncmp(data.szDataId, "data", 4) != 0) {CloseHandle(hFile);return NULL;}

        memcpy(&wfx, &fmt.wFormatTag, sizeof(WAVEFORMATEX) - 2);
        wfx.cbSize = 0;

        // 重定位文件指针,到数据起始位置
        int headSize = sizeof(Riff_Header) + fmt.dwFmtSize + 8 + sizeof(Data_Block);
        headSize = (headSize/8 + (headSize%8?1:0))*8;
        SetFilePointer(hFile, headSize, 0, FILE_BEGIN);

        return hFile;
    }
    return NULL;
}

名称

Size

备注

块标志符

4

4个小写字符(如 "fmt ", "fact", "data" 等)

数据大小

4

DWORD类型,表示后接数据的大小(N Bytes)

数据

N

本块中正式数据部分

说明:1. 这里没有考虑fact结构存在的情况;2. 调用ReadHeader()之后wfx结构同时也填充完毕,可以用于打开音频设备,进行wav音频播放;

表1:基本chunk的内部结构

其调用如下:

 

#include "stdafx.h"
#include <Windows.h>
#include <mmsystem.h>
#include "WavStruct.h"

#pragma comment(lib, "winmm.lib")

const char testWave = "C:/Windows/Media/Ring02.wav";
WAVEFORMATEX wfx;

int main(int argc, char* argv[])
{
    HANDLE hFile = ReadHeader((char*)testWave);
    if (hFile == NULL) return 0;

    CloseHandle(hFile);
    return 0;
}

上面说到的“类型块标识”只在部分chunk中用到,如 "WAVE" chunk中,这时表示下面嵌套有别的chunk。

结果:

 

8455澳门新 4

当使用了 "类型块标识" 时,该chunk就没有别的项(如块标志符,数据大小等),它只作为文件读取时的一个标识。先找到这个“类型块标识”,再以它为起点读取它下面嵌套的其它chunk。

 

 

 (二) MP3格式

每个文件最前端写入的是RIFF块,每个文件只有一个RIFF块。从 Wave文件格式详细说明 中可以看到这一点。

     MP3格式(待续 ...)

非PCM格式的文件会至少多加入一个 "fact" 块,它用来记录数据(注意是数据而不是文件)解压缩后的大小。这个 "fact" 块一般加在 "data" 块的前面。

 

 

 

WAVE文件是由若干个Chunk组成的。按照在文件中的出现位置包括:RIFF WAVE Chunk, Format Chunk, Fact Chunk(可选), Data Chunk。具体见下图:

 

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

 

    |          RIFF WAVE Chunk                |

 

    |          ID   = "RIFF"                  |

    |          RiffType = "WAVE"              |

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

    |          Format Chunk                   |

    |          ID = "fmt "                    |

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

    |          Fact Chunk(optional)           |

    |          ID = "fact"                    |

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

    |          Data Chunk                     |

    |          ID = "data"                    |

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

          图 Wav格式包含Chunk示例

 

 

            Fact Chunk

    =======================================

    |      |所占字节数|      具体内容       |

    =======================================

    |  ID  | 4Bytes |      "fact"         |

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

    | Size | 4Bytes |        4            |

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

    | data | 4Bytes |解压后的音频数据的大小(B)|

8455澳门新,    ---------------------------------------

         图   Fact Chunk

本文由8455澳门新发布于8455澳门新,转载请注明出处:8455澳门新:一般一次采样具有左右2个声道,采样

相关阅读