WAV文件格式分析解析，代码已附

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我是靠谱客的博主飞快小伙，最近开发中收集的这篇文章主要介绍WAV文件格式分析解析，代码已附，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

WAVE文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一，它是以RIFF格式为标准的。RIFF是英文Resource Interchange File Format的缩写，每个WAVE文件的头四个字节便是“RIFF”。

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：

其中除了Fact Chunk外，其他三个Chunk是必须的。每个Chunk有各自的ID，位于Chunk最开始位置，作为标示，而且均为4个字节。并且紧跟在ID后面的是Chunk大小（去除ID和Size所占的字节数后剩下的其他字节数目），4个字节表示，低字节表示数值低位，高字节表示数值高位。下面具体介绍各个Chunk内容。
PS：
所有数值表示均为低字节表示低位，高字节表示高位。

以'FIFF'作为标示，然后紧跟着为size字段，该size是整个wav文件大小减去ID和Size所占用的字节数，即FileLen - 8 = Size。然后是Type字段，为'WAVE'，表示是wav文件。

结构定义如下：

struct RIFF_HEADER
{
   char szRiffID[4];    // 'R','I','F','F'
   DWORD dwRiffSize;
   char szRiffFormat[4]; // 'W','A','V','E'
};

以'fmt '作为标示。一般情况下Size为16，此时最后附加信息没有；如果为18则最后多了2个字节的附加信息。主要由一些软件制成的wav格式中含有该2个字节的附加信息。

结构定义如下：

struct WAVE_FORMAT
{
    WORD wFormatTag;
    WORD wChannels;
    DWORD dwSamplesPerSec;
    DWORD dwAvgBytesPerSec;
    WORD wBlockAlign;
    WORD wBitsPerSample;
};
struct FMT_BLOCK
{
   char  szFmtID[4]; // 'f','m','t',' '
   DWORD  dwFmtSize;
   WAVE_FORMAT wavFormat;
};

补充头文件样例说明：

首先是一串“52 49 46 46”这个是Ascii字符“RIFF”，这部分是固定格式，表明这是一个WAVE文件头。
然后是“E4 3C 00 00”，这个是我这个WAV文件的数据大小，记住这个大小是包括头文件的一部分的，包括除了前面8个字节的所有字节，也就等于文件总字节数减去8。这是一个DWORD，我这个文件对应是15588。
然后是“57 41 56 45 66 6D 74 20”，也是Ascii字符“WAVEfmt”，这部分是固定格式。
然后是PCMWAVEFORMAT部分，可以对照一下上面的struct定义，首先就是一个WAVEFORMAT的struct。
随后是“10 00 00 00”，这是一个DWORD，对应数字16，这个对应定义中的Sizeof(PCMWAVEFORMAT)，后面我们可以看到这个段内容正好是16个字节。
随后的字节是“01 00”，这是一个WORD，对应定义为编码格式“WAVE_FORMAT_PCM”，我们一般用的是这个。
随后的是“01 00”，这是一个WORD，对应数字1，表示声道数为1，这是个单声道Wav。
随后的是“22 56 00 00”，这是一个DWORD，对应数字22050，代表的是采样频率22050。
随后的是“44 AC 00 00”，这是一个DWORD，对应数字44100，代表的是每秒的数据量。
然后是“02 00”，这是一个WORD，对应数字是2，表示块对齐的内容，含义不太清楚。
然后是“10 00”，这是一个WORD，对应WAVE文件的采样大小，数值为16，采样大小为16Bits。
然后是一串“64 61 74 61”，这个是Ascii字符“data”，标示头结束，开始数据区域。
而后是数据区的开头，有一个DWORD，我这里的字符是“C0 3C 00 00”，对应的十进制数为15552，看一下前面正好可以看到，文件大小是15596，其中到“data”标志出现为止的头是40个字节，再减去这个标志的4个字节正好是15552，再往后面就是真正的Wave文件的数据体了，头文件的解析就到这里。

Fact Chunk是可选字段，一般当wav文件由某些软件转化而成，则包含该Chunk。

结构定义如下：

struct FACT_BLOCK
{
    char  szFactID[4]; // 'f','a','c','t'
    DWORD  dwFactSize;
};

    Data Chunk是真正保存wav数据的地方，以'data'作为该Chunk的标示。然后是数据的大小。紧接着就是wav数据。根据Format Chunk中的声道数以及采样bit数，wav数据的bit位置可以分成以下几种形式：
    ---------------------------------------------------------------------
    |   单声道    |    取样1    |    取样2    |    取样3    |    取样4    |
    |--------------------------------------------------------------------
    |  8bit量化   |    声道0    |    声道0    |    声道0    |    声道0    |
    ---------------------------------------------------------------------
    |   双声道    |          取样1            |           取样2           |
    |--------------------------------------------------------------------
    |  8bit量化   |  声道0(左)  |  声道1(右)  |  声道0(左)  |  声道1(右)  |

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

    |   单声道    |    取样1                  |            取样2           |
    |---------------------------------------------------------------------
    | 16bit量化   |    声道0       |  声道0   |    声道0       |  声道0    |
    |             | (低位字节)  | (高位字节)  | (低位字节)     | (高位字节)|
    -----------------------------------------------------------------------

    |   双声道    |    取样1                         |            取样2             |
    |-------------------------------------------------------------------------------
    | 16bit量化   |    声道0（左）  |  声道1（右）   |    声道0（左） |  声道1（右）|
    |             | (低位字节)      | (高位字节)     | (低位字节)     | (高位字节)  |
    ---------------------------------------------------------------------------------

                            图6 wav数据bit位置安排方式

Data Chunk头结构定义如下：

struct DATA_BLOCK
{
    char szDataID[4]; // 'd','a','t','a'
    DWORD dwDataSize;
};

wav.h 源码

typedef struct _wav_riff_t{
    char id[5];    //ID:"RIFF"
    int size;      //file_len - 8
    char type[5];  //type:"WAVE"
} wav_riff_t;
typedef struct _wav_format_t{
    char id[5];   //ID:"fmt"
    int size;
    short compression_code;
    short channels;
    int samples_per_sec;
    int avg_bytes_per_sec;
    short block_align;
    short bits_per_sample;
} wav_format_t;
typedef struct _wav_fact_t{
    char id[5];
    int size;
} wav_fact_t;
typedef struct _wav_data_t{
    char id[5];
    int size;
} wav_data_t;
typedef struct _wav_t{
    FILE *fp;
    wav_riff_t riff;
    wav_format_t format;
    wav_fact_t fact;
    wav_data_t data;
    int file_size;
    int data_offset;
    int data_size;
} wav_t;
wav_t *wav_open(char *file_name);
int strncasecmpy(char *s1, char *s2, int n);
void wav_close(wav_t **wav);
void wav_rewind(wav_t *wav);
int wav_over(wav_t *wav);
int wav_read_data(wav_t *wav, char *buffer, int buffer_size);
void wav_dump(wav_t *wav);

wav.c 源码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include"wav.h"
int strncasecmpy(char *s1, char *s2, int n) {
    while (--n >= 0 && toupper((unsigned char)*s1) == toupper((unsigned char)*s2++))
    if (*s1++ == ' ') return 0;
    return (n < 0 ? 0 : toupper((unsigned char)*s1) - toupper((unsigned char)*--s2));
}
wav_t *wav_open(char *file_name) {
    wav_t *wav = NULL;
    char buffer[256];
    int read_len = 0;
    int offset = 0;
    if (NULL == file_name) {
        printf("file_name is NULLn");
        return NULL;
    }
    
    wav = (wav_t *)malloc(sizeof(wav_t));
    
    if (NULL == wav) {
        printf("malloc wav failedlyn");
        return NULL;
    }
    
    memset(wav, 0,sizeof(wav_t));
    wav->fp = fopen(file_name, "r");
    
    if (NULL == wav->fp) {
        printf("fopen %s failedlyn", file_name);
        free(wav);
        return NULL;
    }
    //handle RIFF WAVE chunk
    read_len = fread(buffer, 1, 12, wav->fp);
    if(read_len < 12){
        printf("error wav filen");
        wav_close(&wav);
        return NULL;
    }
    if(strncasecmpy("RIFF", buffer, 4)) {
        printf("error wav filen");
        wav_close(&wav);
        return NULL;
    }
    
    memcpy(wav->riff.id, buffer, 4);
    wav->riff.size = *(int *)(buffer + 4);
    
    if(strncasecmpy("WAVE", buffer + 8, 4)) {
        printf("error wav filen");
        wav_close(&wav);
        return NULL;
    }
    memcpy(wav->riff.type, buffer + 8, 4);
    wav->file_size = wav->riff.size + 8;
    offset += 12;
    
    while(1) {
        char id_buffer[5] = {0};
        int tmp_size = 0;
        read_len = fread(buffer, 1, 8, wav->fp);
            if(read_len < 8){
            printf("error wav filen");
            wav_close(&wav);
            return NULL;
        }
        
        memcpy(id_buffer, buffer, 4);
        tmp_size = *(int *)(buffer + 4);
        if(0 == strncasecmpy("FMT", id_buffer, 3)) {
            memcpy(wav->format.id, id_buffer, 3);
            wav->format.size = tmp_size;
            read_len = fread(buffer, 1, tmp_size, wav->fp);
            if(read_len < tmp_size) {
                printf("error wav filen");
                wav_close(&wav);
                return NULL;
            }
            wav->format.compression_code = *(short *)buffer;
            wav->format.channels = *(short *)(buffer + 2);
            wav->format.samples_per_sec = *(int *)(buffer + 4);
            wav->format.avg_bytes_per_sec = *(int *)(buffer + 8);
            wav->format.block_align = *(short *)(buffer + 12);
            wav->format.bits_per_sample = *(short *)(buffer + 14);
        }
        else if(0 == strncasecmpy("DATA", id_buffer, 4)) {
            memcpy(wav->data.id, id_buffer, 4);
            wav->data.size = tmp_size;
            offset += 8;
            wav->data_offset = offset;
            wav->data_size = wav->data.size;
            break;
        }
        else{
            printf("unhandled chunk: %s, size: %dn", id_buffer, tmp_size);
            fseek(wav->fp, tmp_size, SEEK_CUR);
        }
        offset += 8 + tmp_size;
    }
    return wav;
}
void wav_close(wav_t **wav) {
    wav_t *tmp_wav;
    if(NULL == wav){
        return ;
    }
    tmp_wav = *wav;
    if(NULL == tmp_wav) {
        return ;
    }
    if(NULL != tmp_wav->fp) {
        fclose(tmp_wav->fp);
    }
    free(tmp_wav);
    *wav = NULL;
}
void wav_rewind(wav_t *wav) {
    if(fseek(wav->fp, wav->data_offset, SEEK_SET) < 0) {
        printf("wav rewind failedlyn");
    }
}
int wav_over(wav_t *wav) {
    return feof(wav->fp);
}
int wav_read_data(wav_t *wav, char *buffer, int buffer_size) {
    return fread(buffer, 1, buffer_size, wav->fp);
}
void wav_dump(wav_t *wav) {
    printf("file length: %dn", wav->file_size);
    printf("nRIFF WAVE Chunkn");
    printf("id: %sn", wav->riff.id);
    printf("size: %dn", wav->riff.size);
    printf("type: %sn", wav->riff.type);
    printf("nFORMAT Chunkn");
    printf("id: %sn", wav->format.id);
    printf("size: %dn", wav->format.size);
    
    if(wav->format.compression_code == 0) {
        printf("compression: Unknownn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 1) {
        printf("compression: PCM/uncompressedn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 2) {
        printf("compression: Microsoft ADPCMn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 6) {
        printf("compression: ITU G.711 a-lawn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 7) {
        printf("compression: ITU G.711 ?μ-lawn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 17) {
        printf("compression: IMA ADPCMn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 20) {
        printf("compression: ITU G.723 ADPCM (Yamaha)n");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 49) {
        printf("compression: GSM 6.10n");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 64) {
        printf("compression: ITU G.721 ADPCMn");
    }
    else if(wav->format.compression_code == 80) {
        printf("compression: MPEGn");
    }
    else{
        printf("compression: Unknownn");
    }
    printf("channels: %dn", wav->format.channels);
    printf("samples: %dn", wav->format.samples_per_sec);
    printf("avg_bytes_per_sec: %dn", wav->format.avg_bytes_per_sec);
    printf("block_align: %dn", wav->format.block_align);
    printf("bits_per_sample: %dn", wav->format.bits_per_sample);
    printf("nDATA Chunkn");
    printf("id: %sn", wav->data.id);
    printf("size: %dn", wav->data.size);
    printf("data offset: %dn", wav->data_offset);
}
int main(int argc, char **argv) {
    wav_t *wav = NULL;
    wav = wav_open("your filename");
    if(NULL != wav) {
        wav_dump(wav);
        wav_close(&wav);
    }
    
    return 0;
}

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