что такое wav формат аудио

Формат WAV

WAVE или WAV является короткой формой Wave Audio File Format (реже именуемой как Аудио для Windows). Этот формат является стандартом для хранения аудио потока на ПК. Он является сферой приложения формата RIFF для хранения аудио в «цепочках», это очень напоминает форматы 8SVX и AIFF, используемые компьютерами Amiga и Macintosh соответственно. Это также основной формат на системах Windows для хранения обычного несжатого звука. Как правило, для этого применяется кодирование методом линейной импульсно-кодовой модуляции.

Описание

Как WAV, так и AIFF совместимы с операционными системами Windows, Macintosh или Linux. Формат также учитывает некоторые отличия процессоров Intel, такие как порядок байтов от младшего к старшему. RIFF формат выполняет роль обертки для различных кодеков аудио сжатия.

Несмотря на то, что WAV файл может содержать сжатое аудио, наиболее обычным его применением является хранение как раз несжатого аудио в формате линейной импульсно-кодовой модуляции (LPCM). Стандартным форматом Audio-CD, например, является аудио в формате LPCM, с 2 каналами, частотой дискретизации 44 100 Гц и 16 бит на сэмпл. Так как формат LPCM хранит несжатое аудио, которое абсолютно идентично оригиналу, это позволяет использовать его профессиональным пользователям и аудио экспертам для получения максимального качества звучания. WAV аудио файл также может быть изменен практически в любом аудио редакторе. WAV формат работает со сжатым звуком в системах семейства Windows через Audio Compression Manager (ACM). Любой ACM кодек может быть использован для сжатия WAV файла. Пользовательский интерфейс для ACM может быть доступен через множество программ, включая и стандартную программу для записи звука в некоторых версиях Windows.

Начиная с Windows 2000, появился заголовок WAVE_FORMAT_EXTENSIBLE, который позволял хранить многоканальные аудио данные, учитывал расположение динамиков, исключал неоднозначности в плане типов сэмпла и размеров контейнера в стандартном WAV формате. Также он поддерживал произвольные расширения формата чанка.

Также существует много несоответствий в формате WAV: например, 8-битные данные являются беззнаковыми, в то время как 16-битные — знаковыми.

WAV файлы могут содержать встроенные IFF «списки», которые могут содержать несколько «подчанков».

Метаданные

Будучи форматом, производным от Resource Interchange File Format (RIFF), WAV-файлы могут иметь метаданные (тэги) в чанке INFO. В дополнение к этому, в WAV файлы могут быть встроены метаданные стандарта Extensible Metadata Platform (XMP).

Популярность

WAV файлы достаточно большие, что делает этот формат неудобным для обмена по сети Интернет, и это сильно подрывает его популярность. Однако, этот формат — как правило, чаще всего используется для сохранения первозданного вида для файлов высокого качества в таких случаях, где размер свободного дискового пространства не является ограничением. Он также используется в программах для редактирования аудио, где экономят время на сжатии и распаковке данных.

Более часто данные сжимаются с помощью форматов с потерями, такими как Ogg Vorbis, MP3, ATRAC, AAC, Musepack и WMA, которые используются для хранения и обмена музыки (например, среди пользователей Интернета). Небольшой размер файла и возможность быстро скачивать их также является существенным плюсом наряду с тем, что такие аудио данные занимают намного меньше места. Но форматы с потерями жертвуют качеством ради размера, поэтому их алгоритмы не сохраняют первозданное качество звука во всех деталях. Но существуют и кодеки без потерь, такие как FLAC, Shorten, Monkey’s Audio, ATRAC Advanced Lossless, Apple Lossless, WMA Lossless, TTA, WavPack, но ни один из этих кодеков нельзя назвать общепринятым.

Использование формата WAV является общепринятым, благодаря его простоте и простой структуре, которая в большой степени основана на формате файлов RIFF. Благодаря этому, формат WAV не испытывает притеснения среди различного программного обеспечения или аппаратных плееров, он поддерживается практически везде.

Назло огромному размеру данных несжатого WAV, этот формат иногда используется для радиовещания, особенно для адаптированных безкассетных систем. Радио BBC (BBC Radio) в Соединенном Королевстве использует 44.1 кГц, 16 бит, стерео аудио данные как стандарт в их системе VCS. Система ABC «D-Cart», которая разработана Австралийским радиовещателем, использует 48 кГц, 16 бит, стерео аудио данные, что идентично цифровым аудио кассетам (DAT).

Источник

Руководство по выбору форматов аудиофайлов: век сегодняшний и немножко прошлый

Оглавление

Вступление

Как всегда, начну со старческого брюзжания. Вот лет двадцать назад… Собственно говоря, двадцать лет назад и выбора-то особо не было.

реклама

Потому что были компакт-диски, которые превращались в WAV-файлы, занимавшие пространство среднего «винчестера» – ну и на ОС немножко места оставалось. И на BBS. И на игры. И на архив файлов. И все. Потому что средний размер жесткого диска тогда составлял какие-то сказочные сегодня 850 мегабайт. Да, именно что 850 – и именно мегабайт. Толчок всему дало появление формата MP3 в 1997 году, и это был очень знаменательный год!

Я очень хорошо помню те времена. Тогда мы с другом «возрадовались до плеши» и принялись активно кодировать компакт-диски в самые популярные 128 кбит/с с joint stereo (это когда фактически пишется один канал, и к нему добавляется информация об отличиях второй дорожки – если они есть). Еще бы, теперь альбом занимал смешные 50-70 мегабайт, и компьютерные пластиковые колонки казались вершиной прогресса. Различные звуковые карты за 200,500 или 800 долларов в журналах казались чем-то страшным и далеким. Зачем? Ведь есть MP3 128 кбит/с, смотрите, какое крутое качество!

Шли месяцы и годы (скорее ближе к месяцам). Менялись колонки, развивался MP3, и мы тогда, юные падаваны старшего школьного и начального студенческого возраста, экспериментировали с битрейтами и появившимся тогда первым конкурентом MP3 – таинственным Vorbis OGG. Сколько часов на самой разной акустике (а мы тогда уже открыли, что даже советская «Вега» уделывала все эти пластиковые недоразумения за десять баксов) было отслушано – не сосчитать.

В итоге выводы выкристаллизовались такие: OGG круче MP3 на средних битрейтах, а на высших все равны. Но преимущество OGG было в том, что на средних битрейтах файл не только лучше звучал, но и занимал меньше места. Недостатком – то, что при всех этих достоинствах OGG питался большим количеством оперативной памяти и ресурсов процессора. А в те времена мощности были, как понимаете, совсем не те.

Почему я так подробно пишу об отличиях OGG от MP3? Потому что уже начался рассказ про форматы, и все эти выводы справедливы и по сей день. Ну вот, теперь вы знаете почти все про OGG: а больше знать и не надо, поскольку его сегодня поддерживают не так уже много устройств.

И да, небольшой дисклеймер. Я не буду разводить воду про виды квантования и прочие страшные слова: если вам это интересно, то все прекрасно написано в Википедии. И форматов файлов на самом деле намного больше, чем будет перечислено далее. Вопрос в том, что они не только никому неизвестны, но и никем не поддерживаются. Почти.

И еще. Я не буду рассказывать о форматах многоканального звука. На сегодняшний день эта тема все еще в зачатке по причине своей дороговизны. И дисков выпускается мало, и также редко они перекодируются в звук. На коне по-прежнему старое доброе стерео. Очевидно, всем этого хватает. Ну или почти всем, но кто считает?

реклама

Сжатие с потерями и без

Для начала нужно определиться с тем, о чем мы будем говорить. Главное и основное: все форматы звуковых файлов сегодня делятся на:

Все, это была минутка Википедии.

И да, я раскрою вам правду на то, стоит ли тратить терабайты на lossless.

MP3: скорее отстреляться

Конечно, начать надо с MP3. И, перефразируя название фильма, – «и это все об MP3». Безусловно, все вы про него знаете, и быть Капитаном Очевидность здесь не вижу смысла. Все, что воспроизводит звук сегодня, поддерживает MP3, вплоть до максимума.

В чем его главные нарекания и минусы? В основном – в срезе верхних частот и «прореживании» всех остальных.

В этом и проявляется хваленая гибкость формата: можно сделать маленький файл и слушать покромсанную Верку Сердючку из динамика смартфона. А можно сделать большой файл, где сжатие с минимальными потерями и слушать… не на динамике смартфона как минимум.

У MP3 есть один, самый весомый и безусловный плюс, не считая хорошего качества звука и гибкости при кодировании – можно забить на качество и сделать тысячи MP3 128 кбит/с на одной флэшке. Или не забить на качество и сделать несколько сотен в 320 кбит/с.

Но плюс в том, что у него нет DRM и прочих видов защит от копирования, которые редиски-владельцы авторских прав могут ставить на свою музыку.

Отдельного абзаца заслуживает VBR. VBR – это сокращение от Variable BitRate, переменный битрейт. Основная идея VBR – то, что кодек автоматически выбирает нужный битрейт в зависимости от контента. Это происходит еще на этапе кодирования, и главное декларируемое преимущество технологии – меньший размер файла при вроде бы том же высоком качестве (разумеется, кодирование происходит все-таки «вокруг» заданной частоты).

В реальности же качество VBR заметно проигрывает своему оппоненту CBR (Constant BitRate – постоянный битрейт), плюс ко всему заметно нагружает процессор. Конечно, на современных многоядерных ЦП это не так что бы заметно, но – «как-то, доктор, неаккуратненько». В общем, смысл тут прост: VBR лучше не пользоваться, поскольку выигрыш в размерах минимален, microSD сегодня дешевы, HDD тоже не состояние стоят, а проблем от них больше. И, опять же, качество хромает.

Чем сегодня кодируют MP3? На заре формата было очень много разных декодеров, сегодня их тоже можно найти, если постараться, кто-то постоянно тоже изобретает велосипед, но безусловный авторитет уже долгие годы – LAME. Несмотря на стебный перевод названия (вольно – «хромуля»), кодек справляется со своей задачей блестяще.

Какой программой пользоваться для кодирования – тоже понятно, общепринятым авторитетом является грозный EAC (Exact Audio Copy, и он точно соответствует своему названию). И то, и другое распространяется совершенно бесплатно (более того – LAME в принципе встроен почти во все по умолчанию), так что можете попробовать свои силы в кодировании того, что и так уже сто раз кодировано.

реклама

WMA: все плохо, как всегда

Компания Microsoft разработала WMA как альтернативу MP3. Но, как и в случае с платформой Windows Phone, люди посмотрели на него, потыкали пальцем – и забросили на полку.

Потому как файл WMA изобилует мелкими неприятностями, которые сами по себе вроде бы и не так страшны (например, плохая устойчивость к ошибкам: чуть поврежденный файл про кодировании или передаче становится непригодным полностью), но в совокупности WMA становится несерьезным. К тому же, опять же декларировалось, что при меньшем битрейте WMA будет качественным. Серьезно?

Конечно, WMA сегодня поддерживает все, что поддерживает MP3. Конечно, декларируется, что поддерживается lossless-кодирование, начиная с версии 9.1. Ну поддерживается. А дальше-то что? Кто-то этим пользуется?

реклама

Плюс ко всему – в WMA можно зашивать DRM-защиту. От такого фактора потирают жадные лапки правообладатели, но говорят «фи» рядовые пользователи. Еще один гвоздь в крышку гроба WMA.

В общем, формат мутный и явно нежизнеспособный. Как и платформа Windows Phone. Как и Surface. У Microsoft хорошо получалось делать операционные системы, но вот сторонние проекты – слабовато.

Источник

Какой аудиоформат выбрать? MP3 WMA FLAC WAV CDA

решил я написать статью про аудиоформаты и человеческим языком попытаться объяснить тем, кто не в курсе. Постараюсь избежать заумных терминов и описания характеристик, чтобы лишний раз не травмировать мозг читающих.

Сразу же признаюсь, что не буду петь дифирамбы в честь какого-то конкретного аудиоформата, равно как и «опускать» никого не собираюсь. Пускай каждый сам решает. Не буду залезать в «дебри» и пробегусь по наиболее известным форматам.

Я считаю, что споры эти ведут люди, мягко говоря, не сведущие в этой теме. Так как профессионалы (то есть люди, которые знают, что они делают и зачем они это делают) не будут заниматься подобной мурой. При нынешнем изобилии аудиоформатов любой нуждающийся найдет то, что ему нужно. Согласитесь, глупо будет выглядеть спор тракториста и шофера, на тему что лучше — трактор или машина. Для одних целей — трактор, для других — машина. Вот и здесь так же.

WAV — справедливо считается основным форматом звука. Используется при записи и обработке звука, так как запись в WAV происходит без сжатия. Кодируется в любой другой аудиоформат. Ну и как результат — довольно много «весит», поэтому используется преимущественно при звукозаписи.

Далее идут различные «интерпретации», которые можно разделить на:

Сжатие звука с потерями
Начну со всем известного и всеми применяемого (хоть и не всегда любимого) формата MP3. Этот аудиоформат активно используется везде и всюду, где надо и где не надо. Но это не значит, что он недостоин места, которое занимает в своей нише. Очень даже достоин. Хоть «сидит» он в своей нише уже около двух десятков лет, никто его пока оттуда не «вышиб». А желающих было много надо сказать. И главный фаворит из них WMA (Windows Media Audio), который задуман был Microsoft, как альтернатива MP3. В итоге он альтернативой и является, не смотря на старания разработчиков. Следующий персонаж — OGG. Несмотря на более широкие возможности, чем MP3, например, так и не получил массового признания. Хоть и поддерживается многими операционными системами. Пожалуй, стоит упомянуть еще аудиоформат AAC, который должен был в эстафете сменить MP3. В нем улучшено качество кодирования и уменьшены потери при сжатии. Но… увы.

Главным преимуществом этих форматов является небольшой размер. Из минусов — потеря качества.

Сжатие звука без потерь
FLAC — пожалуй, самый популярный кодек кодирования звука без потерь. Меломаны постепенно переходят на этот формат. WavPack составляет ему достойную конкуренцию, но не так популярен. Такая же история и с Apple Lossless, в котором размер сжимается до 60%.
Скептики утверждают, что на слух практически невозможно отличить MP3 (320 кбит/c) от Losless. «А если разницы нет, зачем платить больше?». Действительно, на обычной аппаратуре почувствовать разницу аудиоформатов достаточно сложно, даже меломанам. Но есть и такие, которые эту разницу сразу чувствуют (лично присутствовал на эксперименте). А вот при прослушивании на хорошем аппарате разница огромная. Вся беда в том, что хороший аппарат далеко не все себе могут позволить.

Источник

Методы сжатия/хранения медиа данных в форматах WAVE и JPEG, часть 1

История

WAVE (Waveform Audio File Format) — формат файла-контейнера для хранения записи аудио потока. Этот контейнер, как правило, используется для хранения несжатого звука в импульсно-кодовой модуляции. (Взято из Википедии)

Он был придуман и опубликован в 1991 году вместе с RIFF компаниями Microsoft и IBM (Ведущие IT компании того времени).

Структура файла

У файла есть заголовочная часть, сами данные, но нет футера. Заголовок весит в общем 44 байта.
В хедере находятся настройки количества бит в семпле, частоты дескритизации, глубины звука и т.п. информации, необходимой для звуковой карты. (Все числовые значения таблицы должны быть записаны в Little-Endian порядке)

Пример с WAVE

Предыдущую таблицу можно с легкостью перевести в структуру на C, но наш язык на сегодня — Python. Самое легкое, что можно сделать, используя «волну» — генератор шума. Для этой задачи нам не потребуются высокий byteRate и сжатие.
Для начала импортируем необходимые модули:

Далее нам необходимо создать все необходимые переменные из таблицы по их размерам. Непостоянные величины в ней зависят тут только от numSamples (количество семплов). Чем больше их будет, тем дольше будет идти наш шум.

Осталось лишь только записать их в необходимой последовательности (как в таблице):

И так, готово. Для использования скрипта, нам нужно добавить необходимые аргументы командной строки:
python3 WAV.py [num of samples] [output]
num of samples — кол. семплов
output — путь к выходному файлу

Весь код целиком (WAV.py) (Код имеет множество дублирований значений переменнных, это лишь набросок):

Вот вы и узнали чуть побольше о цифровом звуке и о том, как его хранят. В этом посте мы не использовали сжатия (audioFormat), но для рассмотра каждого из популярных потребуется статей 10. Надеюсь вы узнали что-то новое для себя и это вам поможет в будущих разработках.
Спасибо!

Источник

Формат файла WAV

Формат WAV предназначен для работы с оцифрованным звуковым потоком, содержит музыкальные композиции, голосовые записи и различные аудио эффекты. Разработан программистами Microsoft и IBM, выступает ключевым форматом для размещения несжатого звука на компьютерах с ОС Windows. Файлы воспроизводятся QuickTime, Windows Media Player, Wav Player и рядом других программ. Кроме того, они могут использоваться в приложениях для редактирования аудио.

Технология сжатия файлов в WAV не предусматривает потерь данных в процессе сжатия, при этом они характеризуются высоким качеством. Однако из-за своих больших размеров в сравнении с MP3 формат не получил широкого распространения. Для загрузки и отправки подобных файлов через интернет необходим большой запас дискового пространства и достаточно много времени. Одно из главных преимуществ WAV связано с использованием для хранения звукового потока технологии линейно-импульсной модуляции (LPCM). Благодаря этому копия полностью совпадает с оригиналом, что высоко оценивают музыкальные эксперты и профессиональные пользователи.

Звуковые файлы с данным расширением записываются в 8 или 16-бит на сэмпл. Стандартным вариантом Аудио-CD выступает аудио поток с 16-бит на сэмпл и частотой дискретизации 44,1 КГц. Одна секунда звучания соответствует 88 кб внутренней памяти. WAV-файлы способны иметь метаданные в чанке INFO, а также могут включать интегрированные IFF «списки».

В ряде случаев стандартный формат применяется в сфере радиовещания. Например, для BBC стереоданные 44 100 Гц с 16 бит выступают общепринятыми в системе VCS.

Источник