Wave

Wellenform -Audio -Dateiformat (Wave/WAV)
AudacityWAV.png
Dateiname Erweiterung
.wav .welle
Internet -Medientyp
Audio/vnd.wave,[1] Audio/WAV, Audio/Welle, Audio/X-Wav[2]
Typschlüssel WELLE
Uniform Typ Identifier (UTI) com.microsoft.waveform-edio
Entwickelt von IBM & Microsoft
Erstveröffentlichung August 1991; vor 30 Jahren[3]
Neueste Erscheinung
Mehrere Kanal -Audiodaten und Wellendateien
7. März 2007; vor 15 Jahren (aktualisieren)[4][5]
Art des Formats Audiodateiformat, Containerformat
Erweitert von RIFF
Erweitert um BWF, RF64

Wellenform -Audio -Dateiformat[3] (WELLE,[3] oder Wave wegen seines Dateiname Erweiterung;[3][6][7] ausgesprochen "Welle"[8]) ist ein Audiodateiformat Standard, entwickelt von IBM und Microsoftzum Speichern eines Audio -Bitstreams auf Stck. Es ist das Hauptformat, das verwendet wird Microsoft Windows Systeme für unkomprimiertes Audio. Die übliche Bitstream -Codierung ist die Lineare Pulscode-Modulation (LPCM) Format.

WAV ist eine Anwendung der Ressourcen -Austauschdateiformat (RIFF) Bitstream -Format Methode zum Speichern von Daten in Stückeund ist so ähnlich wie das 8SVX und die Aiff Format verwendet auf Amiga und Macintosh Computer.

Beschreibung

Die WAV -Datei ist eine Instanz von a Ressourcen -Austauschdateiformat (Riff) definiert durch IBM und Microsoft.[3] Das Riff -Format wirkt als "Wrapper" für verschiedene Audio -Codierungsformate.

Obwohl eine WAV -Datei enthalten ist komprimiert Audio, das häufigste WAV -Audio -Format, ist unkomprimiertes Audio in der Lineare Pulscode-Modulation (LPCM) Format. LPCM ist auch das Standard -Audio -Codierungsformat für Audio CDs, die zweikanales LPCM-Audio speichern probiert bei 44.100 Hz mit 16 Bits pro Probe. Da LPCM unkomprimiert ist und alle Beispiele einer Audiospur beibehält, können professionelle Benutzer oder Audio -Experten das WAV -Format mit LPCM -Audio für maximale Audioqualität verwenden.[9] WAV -Dateien können auch mit der Software relativ einfach bearbeitet und manipuliert werden.

Das WAV -Format unterstützt komprimiertes Audio unter Verwendung von Microsoft Windows, die Audio -Komprimierungsmanager (ACM). Jeder ACM Codec Kann verwendet werden, um eine WAV -Datei zu komprimieren. Das Benutzeroberfläche (UI) Für Audio Compression Manager kann über verschiedene Programme zugegriffen werden, die es verwenden, einschließlich Tonaufnahmegerät In einigen Versionen von Windows.

Mit ... anfangen Windows 2000, a WAVE_FORMAT_EXTENSIBLE Header wurde definiert, was angibt Mehrere Audiokanaldaten Beseitigt zusammen mit den Lautsprecherpositionen die Mehrdeutigkeit in Bezug auf Stichprobentypen und Containergrößen im Standard -WAV -Format und unterstützt die Definition von benutzerdefinierten Erweiterungen im Format -Chunk.[4][5][10]

Es gibt einige Inkonsistenzen im WAV-Format: Beispielsweise sind 8-Bit-Daten nicht signiert, während 16-Bit-Daten signiert sind, und viele Brocken doppelte Informationen, die in anderen Brocken enthalten sind.

Spezifikation

RIFF

Eine Riff -Datei ist ein markiertes Dateiformat. Es hat ein bestimmtes Containerformat (a Chunk) das enthält ein Vier-Charakter-Tag (Viercc) und die Größe (Anzahl der Bytes) des Stücks. Das Tag gibt an, wie die Daten im Chunk interpretiert werden sollen, und es gibt mehrere Standard -Viercc -Tags. Tags, die aus allen Großbuchstaben bestehen, sind reservierte Tags. Der äußerste Teil einer Riff -Datei hat a RIFF Form -Tag; Die ersten vier Bytes von Chunk -Daten sind ein Viercc, das den Formyp angeben, und folgen von einer Abfolge von Unterlagen. Bei einer WAV -Datei sind diese vier Bytes der viercc WELLE. Der Rest der Riff -Daten ist eine Abfolge von Brocken, die die Audioinformationen beschreiben.

Der Vorteil eines markierten Dateiformats besteht darin, dass das Format später erweitert werden kann, ohne vorhandene Dateileser zu verwirren.[11] Die Regel für einen Riff (oder WAV) -Leser ist, dass es jeden markierten Teil, den es nicht erkennt, ignorieren sollte.[12] Der Leser kann die neuen Informationen nicht verwenden, aber der Leser sollte nicht verwirrt sein.

Die Spezifikation für Riff -Dateien enthält die Definition eines DIE INFO Chunk. Der Chunk kann Informationen wie den Titel der Arbeit, den Autor, das Erstellungsdatum und das Urheberrecht enthalten. Obwohl die DIE INFO Der Chunk wurde in Version 1.0 definiert, auf die formale Spezifikation einer WAV -Datei wurde nicht auf das Chunk verwiesen. Wenn der Chunk in der Datei vorhanden war, sollte ein Leser wissen, wie man es interpretiert, aber viele Leser hatten Probleme. Einige Leser würden abbrechen, wenn sie auf den Chunk stießen, einige Leser verarbeiten den Chunk, wenn es das erste Chunk in der Riff -Form wäre.[13] und andere Leser würden es verarbeiten, wenn es allen erwarteten Wellenformdaten folgte. Folglich war das sicherste, was man von austauschender Sicht aus dem Austausch zu tun hatte, das weglassen DIE INFO Chunk und andere Erweiterungen und senden Sie eine Datei mit dem niedrigsten Befehl. Da sind andere Info -Chunk -Platzierungsprobleme.

Es wurde erwartet, dass Riff -Dateien in internationalen Umgebungen verwendet werden, also gibt es also Cset Chunk, um den Ländercode, die Sprache, den Dialekt und den Ländercode anzugeben Codepage Für die Saiten in einer Riff -Datei.[14] Zum Beispiel eine angemessene angeben Cset Chunk sollte die Saiten in einem zulassen DIE INFO Chunk (und andere Stücke in der Riff -Datei), die als kyrillische oder japanische Zeichen interpretiert werden sollen.

Riff definiert auch a Junk Chunk, dessen Inhalt uninteressant ist.[15] Mit dem Chunk kann ein Stück gelöscht werden, indem nur sein viercc geändert wird. Der Chunk könnte auch verwendet werden, um Platz für zukünftige Änderungen zu reservieren, sodass die Datei geändert werden kann, ohne umgeschrieben zu werden. Eine spätere Definition von Riff führte eine ähnliche Einführung vor PAD Chunk.[16]

Riffwelle

Die Toplevel -Definition einer WAV -Datei lautet:[17]

 → RIFF('WAVE'                                // Format                    []         // Fact chunk                    []          // Cue points                    []     // Playlist                    [] // Associated data list                     )       // Wave data 

Die Definition zeigt eine Toplevel -Riff -Form mit dem WELLE Schild. Es folgt eine obligatorische Format -Chunk, das das Format der folgenden Beispieldaten beschreibt. Der Format -Chunk enthält Informationen wie die Beispielcodierung, die Anzahl der Bits pro Kanal, die Anzahl der Kanäle, die Stichprobenrate. Die WAV -Spezifikation enthält einige optionale Funktionen. Die optionale Tatsache, dass Chunk die Anzahl der Proben für einige komprimierte Codierungsschemata berichtet. Der Stichwort (Stichwort) Chunk identifiziert einige signifikante Beispielnummern in der Wellendatei. Mit dem Playlist -Chunk können die Samples außerhalb der Reihenfolge gespielt oder nicht von Anfang bis Ende wiederholt. Die zugehörige Datenliste ermöglicht Beschriftungen und Notizen (Labl und Hinweis) an Cue -Punkte angebracht werden; Textanmerkungen (ltxt) kann für eine Gruppe von Stichproben (z. B. Bildunterschrifteninformationen) verabreicht werden. Schließlich enthält das obligatorische Wellendaten -Chunk die tatsächlichen Proben (im angegebenen Format).

Beachten Sie, dass die Definition der WAV -Datei nicht angezeigt wird, wo ein DIE INFO Chunk sollte platziert werden. Es ist auch still über die Platzierung von a Cset Chunk (der den verwendeten Zeichensatz angibt).

Die Riff -Spezifikation versucht, eine formale Spezifikation zu sein, aber seinem Formalismus fehlt die Präzision in anderen markierten Formaten. Beispielsweise unterscheidet die Riff -Spezifikation nicht deutlich zwischen einer Reihe von Unterlagen und einer geordneten Sequenz von Unterlagen. Das Riff -Form -Chunk deutet darauf hin, dass es sich um einen Sequenzbehälter handelt.[18] Die Spezifikation deutet darauf hin, dass ein Listen -Chunk auch eine Sequenz ist: "Ein Listenblock enthält eine Liste oder eine geordnete Sequenz von Untergrenzen."[19] Die Spezifikation enthält jedoch keine formale Spezifikation der DIE INFO Chunk; ein Beispiel DIE INFO List Chunk ignoriert die in der implizierte Chunk -Sequenz DIE INFO Bezeichnung.[20] Die Liste der Listen -Chunk -Definition für Verwendet das List -Chunk als Sequenzbehälter mit guter formaler Semantik.

Die WAV -Spezifikation ermöglicht nicht nur ein einzelnes, zusammenhängendes Array von Audioproben, sondern auch diskrete Probenblöcke und Stille, die in der Reihenfolge gespielt werden. Die meisten WAV -Dateien verwenden ein einzelnes Datenarray. Die Spezifikation für die Beispieldaten ist verwirrt:[21]

Die <wellendaten> enthält die Wellenformdaten. Es ist wie folgt definiert: <wellendaten> → {<Daten-CK> | <Datenlist>} <Daten-CK> → Daten (<Wave-data>) <wellenlist> → Liste ('Wavl' {<Daten-CK> | // Wellenproben <silence-CK>} .. .) // Silence <Sweihe-ck> → slnt (<dwsamples: dword>) // Anzahl stiller Proben zählen

Diese Produktionen sind verwirrt. Offenbar (undefiniert) und (definiert, aber nicht verwiesen) sollte identisch sein. Auch wenn dieses Problem behoben ist, lassen die Produktionen a zu a rekursiv (was Dateninterpretationsprobleme impliziert). Die Spezifikation sollte so etwas sein wie:

  → {  |  }       → data(  ... )     → LIST( 'wavl' {  | // Wave samples                                  }... ) // Silence    → slnt(  ) // Count of silent samples 

um die Rekursion zu vermeiden.

WAV-Dateien können eingebettete IFF-Listen enthalten, die mehrere "Unter-Chunks" enthalten können.[22][23][24]

Metadaten

Als Derivat von Riff können WAV -Dateien mit einem Tags mit einem Tag getaggt werden Metadaten im Info -Chunk. Darüber hinaus können WAV -Dateien jede Art von Metadaten einbetten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Erweiterbare Metadatenplattform (XMP) Daten[25] oder ID3 Stichworte[26] in zusätzlichen Stücken. Anwendungen können diese zusätzlichen Informationen möglicherweise nicht behandeln oder erwarten, dass sie an einem bestimmten Ort angezeigt werden. Obwohl die Riff -Spezifikation erfordert, dass Anwendungen, die sie nicht erkennen, ignorieren, werden einige Anwendungen durch zusätzliche Stücke verwirrt.

Popularität

Unkomprimierte WAV -Dateien sind also groß, also Datenaustausch von WAV -Dateien über die Internet ist ungewöhnlich, außer bei Video-, Musik- und Audio -Profis, bei denen die unkomprimierte Form die beliebteste aller Audioformate geworden ist, und für die meisten hochgeschwindigen großen Bandbreiten -Webverbindungen sind alltäglich. Viele Audio- und Musiksoftwarehersteller bevorzugen es jetzt als Standarddateiformat, obwohl andere häufig unterstützt werden. Die hohe Auflösung des Formats macht es für die Aufbewahrung geeignet erste Generation Archivierte Dateien von hoher Qualität, für die Verwendung in einem System, in dem der Festplattenraum keine Einschränkung ist, oder in Anwendungen wie Audiobearbeitung, in denen die Zeit für die Komprimierung und das unkomplizierte Daten und die Qualitätsverluste solcher Konvertierungen beteiligt sind.

Verwendung von Rundfunkveranstaltern

Trotz ihrer großen Größe werden unkomprimierte WAV -Dateien von den meisten Radio -Rundfunkveranstaltern verwendet, insbesondere solche, die ein tollloses System eingenommen haben.

  • BBC -Radio In Großbritannien verwendet 48 kHz 16-Bit-Zweikanal-WAV-Audio als Standard in ihrer Scisys Dira Audio -Bearbeitung und Playout -System.
  • Die britische Handelsfunkfirma Globales Radio Verwendet 44,1 kHz 16-Bit-Zweikanal-WAV-Dateien im GeneSys-Playout-System und in der gesamten Broadcast-Kette.
  • Das ABC "D-CART" -System, das vom australischen Sender entwickelt wurde, verwendet 48 kHz 16-Bit-Zweikanal-WAV-Dateien, die mit dem von identisch sind Digitales Audioband.
  • Das digitale Radio -Mondiale -Konsortium verwendet WAV -Dateien als informeller Standard für Sendersimulation und Empfängertest.

Einschränkungen

Das WAV -Format ist auf Dateien beschränkt, die weniger als 4 sind Gibwegen seiner Verwendung von a 32-Bit ohne Vorzeichen ganze Zahl Um den Header der Dateigröße aufzunehmen. Obwohl dies etwa 6,8 Stunden Audio (44,1 kHz, 16-Bit-Stereo) entspricht, ist es manchmal erforderlich, diese Grenze zu überschreiten, insbesondere wenn sie größer sind Stichprobenraten, Bit -Auflösungen oder Kanalzahl sind erforderlich. Das W64 -Format wurde daher für den Einsatz in erstellt Sound Forge. Es ist 64-Bit Header ermöglicht viel längere Aufnahmezeiten. Das RF64 Format von der angegeben Europäische Rundfunk Union wurde auch erstellt, um dieses Problem zu lösen.

Nicht-Audio-Daten

Da die Stichprobenrate einer WAV -Datei von 1 variieren kann Hz bis 4.3 GHzund die Anzahl der Kanäle kann bis zu 65535 und WAV-Dateien für Nicht-Audio-Daten verwendet. LTspicekann beispielsweise mehrere Schaltkreisspuren speichern Wellenformen in separaten Kanälen bei jeder geeigneten Stichprobenrate mit dem umfassenden Bereich von ± 1 entspricht ± 1 V oder A eher als ein Schalldruck.[27]

Audio -CDs

Audio CDs Verwenden Sie stattdessen nicht das WAV -Dateiformat Red Book Audio. Die Gemeinsamkeit ist, dass Audio -CDs als unkomprimiert sind PCM, was eines der von WAV unterstützten Formate ist. WAV ist ein Dateiformat für einen Computer, der von den meisten CD -Playern nicht direkt verstanden werden kann. Um WAV-Dateien auf einer Audio-CD aufzuzeichnen, müssen die Dateiheader ausgestattet sein, der Inhalt muss transkodiert werden, wenn es nicht bereits als PCM gespeichert ist, und die PCM-Daten, die direkt als Einzelspuren als einzelne Spuren geschrieben wurden, mit der Null-Padding, die mit der Sektorgröße der CD hinzugefügt wurde .

Damit PCM-Audio in eine CD verbrannt werden kann, sollte es im 16-Bit-Stereo-Format von 44100 Hz sein.

Vergleich der Codierungsschemata

Audio in WAV -Dateien können in einer Vielzahl von Audio -Codierungsformaten codiert werden, wie z. GSM oder MP3, um die Dateigröße zu reduzieren.

Dies ist ein Verweis, um die zu vergleichen monophon (nicht stereophon) Audioqualität und Komprimierungsbitrate von Audio -Codierungsformaten für WAV -Dateien einschließlich PCM, ADPCM, Microsoft GSM 06.10, Celp, SBC, Tuespeech und MPEG Schicht-3. Dies sind die Standard -ACM -Codecs, die mit Windows geliefert werden.

Format Bitrate (kbit/s)) 1 Minute (Kib))
11.025 Hz 16 Bit PCM 176.4 1292
8.000 Hz 16 Bit PCM 128 938
11.025 Hz 8 Bit PCM 88,2 646
11.025 Hz µ-Law 88,2 646
8.000 Hz 8 Bit PCM 64 469
8.000 Hz µ-Law 64 469
11.025 Hz 4 Bit ADPCM 44.1 323
8.000 Hz 4 Bit ADPCM 32 234
11.025 Hz GSM 06.10 18 132
8.000 Hz mp3 16 kbit/s 16 117
8.000 Hz GSM 06.10 13 103
8.000 Hz Lernout & Hauspie SBC 12 kbit/s 12 88
8.000 Hz DSP -Gruppe Tuespeech 9 66
8.000 Hz mp3 8 kbit/s 8 60
8.000 Hz Lernout & Hausspie Celp 4.8 35

Die obigen sind WAV -Dateien; Sogar diejenigen, die verwenden MP3 Komprimierung haben die .wav Verlängerung.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Microsoft Corporation (Juni 1998). "Wave und AVI Codec Registries - RFC 2361". Ietf. Abgerufen 2009-12-06. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
  2. ^ "Dateierweiterung .wav -Details". Filext.com. Abgerufen 2015-08-10.
  3. ^ a b c d e IBM; Microsoft (August 1991). "Multimedia -Programmierschnittstelle und Datenspezifikationen 1.0" (PDF). Abgerufen 2020-12-26.
  4. ^ a b P. Kabal (2006-06-19). "Audio -Dateiformatspezifikationen - Wave- oder Riff Wave Sound -Datei". McGill Universität. Abgerufen 2010-03-16.
  5. ^ a b "Mehrkanal -Audiodaten und Wellendateien". Microsoft Corporation. 2007-03-07. Abgerufen 2010-03-16.
  6. ^ Library of Congress (2008-09-12). "Wellen -Audio -Dateiformat". Abgerufen 2009-12-06.
  7. ^ Microsoft Corporation (20. Juni 1999). "Wellenform-Audio-Dateiformat, MIME-Sub-Typ-Registrierung-Internet-Draft". Ietf. Abgerufen 2009-12-06. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
  8. ^ "Definition der WAV -Datei in Englisch". Oxford English Living Dictionary.
  9. ^ Branson, Ryan (21. Oktober 2015) (21. Oktober 2015). "Was macht WAV besser als MP3". Online -Videokonverter. Abgerufen 18. Juni 2016.
  10. ^ EBU (Juli 2009), EBU Tech 3306 - MBWF / RF64: Ein erweitertes Dateiformat für Audio (PDF), abgerufen 2010-01-19
  11. ^ IBM & Microsoft 1991, p. 1-1, "Der Hauptvorteil von Riff ist seine Erweiterbarkeit; Dateiformate basierend auf Riff können zukunftssicher werden, da Formatänderungen durch vorhandene Anwendungen ignoriert werden können."
  12. ^ IBM & Microsoft 1991, Pdf p. 56, "Programme müssen wie bei allen Riff -Formularen alle unbekannten Teile erwarten (und ignorieren)."
  13. ^ IBM & Microsoft 1991, Pdf p. 60 zeigt eine Beispiel -WAV -Datei mit einem Info -Chunk in dieser Position.
  14. ^ IBM & Microsoft 1991, S. 2-17 bis 2-18
  15. ^ IBM & Microsoft 1991, p. 2-18
  16. ^ Microsoft Multimedia Standards Update, neue Multimedia -Datentypen und Datentechniken, Revision 3.0, 15. April 1994, Seite 6.
  17. ^ IBM & Microsoft 1991, Pdf p. 56
  18. ^ IBM & Microsoft 1991, Pdf p. 56 Gibt Sequenzierungsinformationen in der Riffform einer WAV -Datei an, die mit dem Formalismus übereinstimmt: " muss immer vorkommen und diese beiden Stücke sind in einer Wellendatei obligatorisch. "
  19. ^ IBM & Microsoft 1991, Pdf p. 23
  20. ^ IBM & Microsoft 1991, Pdf p. 21, Inam erscheint vorher ICOP
  21. ^ Spezifikation von IBM & Microsoft 1991 Dies beschreibt auch, wie die Produktionssyntax interpretiert wird.
  22. ^ "Wellendateiformat". 1999-11-15. Archiviert von das Original Am 1999-11-15. Abgerufen 2010-03-16.
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  26. ^ "Wav". Unverfrorenheit. Abgerufen 2020-01-08.
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Externe Links