WAVE 檔案資料結構

WAVE 文件是以 RIFF 格式為標準的多媒體音訊文件格式之一，所有的 WAVE 文件都有一個記錄音訊資料的檔頭(以下簡稱 Header)，並且文件是 由許多資料塊(以下簡稱 Chunk)所組成的。WAVE 文件起始的 Header 裡面 包含了此音效文件的編碼格式(如 PCM 或 IEEE Float)與播放參數(如資料區 容量、聲道數、取樣頻率、取樣位元數)等參數。在 Header 後接著的是資料 區，其儲存音訊資料，其中雙聲道的存放次序為左聲道、右聲道。在進行 播放音效之前需將這些參數解碼後，並載入播放器中才能夠播放正確音 效。底下將對WAVE 文件的各區域進行說明 [11]。

RIFF chunk

RIFF 是多媒體文件的標準格式之一，檔案開頭以“RIFF”作為識別標 示，而RIFF 支援多種多媒體資料格式，其中就包括 WAV 音樂格式，並以

“WAVE”作為識別標示。表 5-1 為 RIFF-WAVE 文件的資料結構，開頭的 Chunk 識別碼為“RIFF＂，用來標示屬於 RIFF 文件格式，然後為 Chunk size 容量標示欄位，該容量數值為 WAVE chunks 大小加上 4 位元組。最後為 WAVE 資料區，包含以“WAVE” 為標示的 Chunk ID，與存放音樂資料的 WAVE chunk (包括 Format 和 Sampled data) [12]。

表 5-1 WAVE 文件結構 [12]

WAVE File Format Structure

Field Length Contents

Chunk ID 4 Chund ID : “RIFF”

Chunk Size 4 Chunk size : 4 + n bytes

Format chunk

為WAVE chunk 的子資料塊(簡稱為 sub-chunk)，表 5-2 為 Format chunk 的資料結構，其以“fmt ”作為開始標示，然後為容量欄位元，該數值為 16，

18 或 40，用來表示整個 chunk 的資料容量，接著為編碼方式、聲道數、

取樣頻率及取樣位元數等資訊。

表 5-2 WAVE Format chunk 格式 [12]

WAVE Format Chunk

Field Length Description

SubChunk1ID 4 Contains the letters "fmt "(0x666d7420 big-endian form).

SubChunk1Size 4 This is the size of the rest of the Subchunk Chunk size : 16, 18 or 40, (16 for PCM.) AudioFormat 2 Format code, PCM = 1 (i.e. Linear quantization)

NumChannels 2 Mono = 1, Stereo = 2, etc.

SampleRate 4 8000, 44100, etc.

ByteRate 4 SampleRate * NumChannels * BitsPerSample / 8

BlockAlign 2 NumChannels * BitsPerSample / 8

BitsPerSample 2 8 bits = 8, 16 bits = 16, etc.

ExtensionSize 2 Size of the extension (0 or 22) ValidBitsPerSample 2 Number of valid bits

ChannelMask 4 Speaker position mask

SubFormat 16 GUID, including the data format code

WAVE format chunk 的 Audio Format 參數如表 5-3 所列，是用來表示音 訊的編碼格式。

表 5-3 WAVE 編瑪方式 [12]

Format code Preprocessor Symbol Data

0x0001 WAVE_FORMAT__PCM PCM

0x0003 WAVE_FORMAT__IEEE_FLOAT IEEE float

0x0006 WAVE_FORMAT__ALAW 8-bit ITU-T G.711 A-law

0x0007 WAVE_FORMAT__MULAW 8-bit ITU-T G.711 u-law

Fact chunk

所有的非 PCM 編碼格式都必須要有此 Fact chunk，其以“fact”作為標 示，表5-4 為其資料結構，是由某些特殊軟體在轉換音訊時產生的，一般 並不常在 WAVE 文件中見到。

表 5-4 WAVE fact chunk 結構 [12]

Fact Chunk

Field Length Contents

Chunk ID 4 Chund ID : “fact”

Chunk Size 4 Chunk size : minimum 4

SampleLength 4 Number of samples (per channel)

Data chunk

表 5-5 為 Data chunk 的資料結構，以“data”作為開始標示，然後為音 訊資料的容量欄位，接著就是編瑪過的音訊資料，如果資料容量為奇數，

則最後會多一個 pad byte。

表 5-5 WAVE data chunk 結構 [12]

Data Chunk

Field Length Contents

Chunk ID 4 Chund ID : “data”

Chunk Size 4 Chunk size : n

Sample data n Samples

Pad byte 0 or 1 Padding byte if n is odd

Data Chunk 是實際存放 wav 音訊資料的地方，根據 Format Chunk 中的聲道數以及取樣位元數，wave 資料的位置配置方式如圖 5-1，可以 分成四種配置形式，圖(a)為 8 位元單聲道，(b)為 8 位元雙聲道，(c)為 16 位元單聲道，(d)為 16 位元雙聲道。

單聲道 Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6

Field Length Contents

Chunk ID 4 Chund ID : “RIFF”

Chunk size 4 Chunk size : 4 + n

Wave ID 4 Wave chunk ID : “WAVE”

Sub chunk ID 4 Chunk ID : “fmt “

Sub chunk size 4 Chunk size : 16

`` AudioFormat 2 WAVE_FORMAT_PCM = 0x0001

NumChannels 2 Nch

圖5-2 為 Wave header 內容範例，我們可以看到 Header 開頭前 4 bytes Chunk ID 一定是”RIFF”，而且 Format 內容為”WAVE”，接著可得到聲道數 為雙聲道，取樣頻率為 22050Hz，取樣位元數為 8 bits，音效資料容量為 9770498 bytes 等資訊。

chunk descriptor = ‘RIFF’ chunk size = 9770534 fmt subchunk = ‘fmt ‘ 52

Subchunk1 size = 16 Audio Format

= 1 (PCM)

Data subchunk = ‘data’ Subchunk2Size = 9770498 Sample 1 (L/R)