Формат wav-файла
Данные, имеющие отношение к мультимедиа (звук, видео и т. п.) хранятся в файлах в так называемом RIFF-формате (Resource Interchange File Format - формат файла для обмена ресурсами). Как wav-файлы, содержащие звук, так и avi-файлы, содержащие видеоинформацию, имеют формат RIFF.
Файл в формате RIFF содержит вложенные фрагменты (chunk's ). Внешний фрагмент состоит из заголовка и области данных (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Фрагмент "RIFF"
Первое двойное слово заголовка содержит четырехбуквенный код FOURCC, который идентифицирует данные, хранящиеся во фрагменте. Второе двойное слово заголовка - размер области данных в байтах (без учета размера самого заголовка).
Область данных имеет переменную длину, однако она должна быть выравнена на границу слова и при необходимости дополнена в конце нулевым байтом до целого числа слов.
Заметим, что формат RIFF не описывает формат данных. Практически файл в формате RIFF может содержать любые данные для мультимедиа, причем формат данных зависит от типа данных.
Область, обозначенная на рис. 2.3 как "Данные", может содержать внутри себя другие фрагменты. Для файла, в котором хранятся звуковые данные (wav-файл), эта область содержит идентификатор данных "WAVE", фрагмент формата звуковых данных "fmt " (три символа "fmt" и пробел на конце), а также фрагмент звуковых данных (рис. 2.4). Файл может дополнительно содержать фрагменты других типов, поэтому не следует думать, что заголовок wav-файла имеет фиксированный формат. Например, в файле может присутствовать фрагмент "LIST" или "INFO", содержащий информацию о правах копирования и другую дополнительную информацию. Из-за ограниченного объема книги мы не будем рассматривать форматы других фрагментов, при необходимости вы можете узнать их из документации, которая поставляется в составе Microsoft SDK for Windows 3.1.
Рис. 2.4. Формат wav-файла
Область, обозначенная на рис. 2.4 как "Формат данных", описывает звуковые данные.
Формат этой области для файлов PCM (записанных с использованием импульсно-кодовой модуляции) соответствует структуре PCMWAVEFORMAT , определенной в файле mmsystem.h следующим образом:
typedef struct pcmwaveformat_tag { WAVEFORMAT wf; WORD wBitsPerSample; } PCMWAVEFORMAT; typedef PCMWAVEFORMAT *PPCMWAVEFORMAT; typedef PCMWAVEFORMAT NEAR *NPPCMWAVEFORMAT; typedef PCMWAVEFORMAT FAR *LPPCMWAVEFORMAT;
Структура WAVEFORMAT также описана в файле mmsystem.h:
typedef struct waveformat_tag { WORD wFormatTag; // тип формата WORD nChannels; // количество каналов (моно или стерео) DWORD nSamplesPerSec; // частота дискретизации DWORD nAvgBytesPerSec; // скорость потока данных WORD nBlockAlign; // выравнивание блока данных } WAVEFORMAT; typedef WAVEFORMAT *PWAVEFORMAT; typedef WAVEFORMAT NEAR *NPWAVEFORMAT; typedef WAVEFORMAT FAR *LPWAVEFORMAT;
Поле wFormatTag описывает тип формата звуковых данных. Для импульсно-кодовой модуляции PCM, которая поддерживается стандартной библиотекой mmsystem.dll, в этом поле должно находиться значение WAVE_FORMAT_PCM , определенное в файле mmsystem.h:
#define WAVE_FORMAT_PCM 1
Поле nChannels содержит количество каналов. В нем могут находиться значения 1 (моно) или 2 (стерео).
В поле nSamplesPerSec записана частота дискретизации, то есть количество выборок сигнала в секунду. В этом поле могут находиться стандартные значения (11025 Кгц, 22050 Кгц или 44100 Кгц), либо нестандартные значения, такие как 5000 Кгц или 4400 Кгц. Учтите, что не все драйверы звуковых адаптеров могут работать с нестандартными частотами дискретизации.
Поле nAvgBytesPerSec содержит среднюю скорость потока данных, то есть количество байт в секунду, передаваемых драйверу устройства или получаемых от него. Эта информация может быть использована приложением для оценки размера буфера, необходимого для размещения звуковых данных. Для монофонического сигнала с дискретностью 8 бит численное значение скорости совпадает со значением частоты дискретизации. Для стереофонического сигнала с дискретностью 8 бит она в два раза выше.
Точное значение вы можете подсчитать по формуле:
nAvgBytesPerSec = (nChannels * nSamplesPerSec * wBitsPerSample) / 8
В поле nBlockAlign находится выравнивание блока в байтах, которое подсчитывается по формуле:
nBlockAlign = (nChannels * wBitsPerSample) / 8
Поле wBitsPerSample находится в структуре PCMWAVEFORMAT и содержит дискретность сигнала, то есть количество бит, используемых для представления одной выборки сигнала. Обычно используются значения 8 или 16.
Что же касается формата самих звуковых данных, то он зависит от количества каналов и от дискретности.
Для монофонического сигнала с дискретностью 8 бит звуковые данные представляют собой массив однобайтовых значений, каждое из которых является выборкой сигнала.
Для стереофонического сигнала с дискретностью 8 бит звуковые данных имеют формат массива двухбайтовых слов, причем младший байт слова соответствует левому каналу, а старший - правому.
Формат звуковых данных с дискретностью 16 бит выглядит аналогично. Для монофонического сигнала данные хранятся в массиве 16-битовых слов. Для стереофонического используется массив двойных слов, причем младшему слову соответствует левый канал, а старшему - правый.
Диапазон изменения значений выборок сигнала определяется дискретизацией. Для 8-битовых данных он составляет от 0 до 255 (0xff), причем отсутствию сигнала (полной тишине) соответствует значение 128 (0x80). Для 16-битовых данных диапазон изменения составляет от -32768 (-0x8000) до 32767 (0x7fff), отсутствию сигнала соответствует значение0.
