WAV ファイルフォーマット

全体構造

Windows 標準の音楽, 音声フォーマット WAV 形式は, RIFF というフォーマットの1つです。
RIFF 形式は, このようになっていて, 「データの説明」と「データ」が順に記録されています。
実際の WAV ファイルはこのようになっています。

実際に, ヘッダにどのような内容が書かれているかは, maxim digital audio: WaveTools の RIFF File Viewer を使って見ることができます。

RIFF フォーマット全体の構造
4 byte RIFF形式の識別子 'RIFF'
4 byte ファイルサイズ(byte単位)
4 byte RIFFの種類を表す識別子 'WAVE'
4 byte タグ 1 参照
4 byte データの長さ 1
n byte データ 1
4 byte タグ 2 参照
4 byte データの長さ 2
n byte データ 2
4 byte タグ 3 参照
4 byte データの長さ 3
n byte データ 3
(以下同様)


WAV ファイルヘッダ情報
4 byte R' 'I' 'F' 'F' RIFFヘッダ  
4 byte これ以降のファイルサイズ (ファイルサイズ - 8)    
4 byte W' 'A' 'V' 'E' WAVEヘッダ RIFFの種類がWAVEであることをあらわす
4 byte f' 'm' 't' ' ' (←スペースも含む) fmt チャンク フォーマットの定義
4 byte バイト数 fmt チャンクのバイト数 リニアPCM ならば 16(10 00 00 00)
2 byte フォーマットID 参照 リニアPCM ならば 1(01 00)
2 byte チャンネル数   モノラル ならば 1(01 00)
ステレオ ならば 2(02 00)
4 byte サンプリングレート Hz 44.1kHz ならば 44100(44 AC 00 00)
4 byte データ速度 (Byte/sec)   44.1kHz 16bit ステレオ ならば
44100×2×2 = 176400(10 B1 02 00)
2 byte ブロックサイズ (Byte/sample×チャンネル数)   16bit ステレオ ならば
2×2 = 4(04 00)
2 byte サンプルあたりのビット数 (bit/sample) WAV フォーマットでは 8bit か 16bit 16bit ならば 16(10 00)
2 byte 拡張部分のサイズ   リニアPCMならば存在しない
n byte 拡張部分   リニアPCMならば存在しない
4 byte d' 'a' 't' 'a' data チャンク 参照  
4 byte バイト数n 波形データのバイト数  
n byte 波形データ 参照  

'fmt ' チャンク構造体
#define FormatID 'fmt '   /* chunkID for Format Chunk. NOTE: There is a space at the end of this ID. */ 
typedef struct {
  ID             chunkID;
  long           chunkSize; 
  short          wFormatTag; unsigned short wChannels;
  unsigned long  dwSamplesPerSec; unsigned long  dwAvgBytesPerSec;
  unsigned short wBlockAlign; unsigned short wBitsPerSample;
/* Note: there may be additional fields here, depending upon wFormatTag. */ 
} FormatChunk;
'data' チャンク構造体
#define DataID 'data'  /* chunk ID for data Chunk */ 
typedef struct {
  ID             chunkID;
  long           chunkSize; 
  unsigned char  waveformData[];
} DataChunk;

タグ情報

WAV フォーマットで使われるタグとして, このようなものがあります。
最低限 "fmt " と "data" があれば良いようです。

フォーマットID としては, このようなものがあります。
このほかにもたくさん存在するようですが, 無圧縮, リニアPCM は「1」 です。
「0x0001」の場合には多少異なる部分があるので注意("fmt " の拡張部分が存在しない)。

ADPCM = Adaptive Delta Pulse Coded Modulation
波形を標本化するとき隣り合うサンプル値の差分を量子化する手法をDPCM(differential pulse code modulation)というが,このとき量子化のステップ・サイズを波形の振幅によって変える方式。(「情報・通信新語辞典98年版」)

例: 44.1kHz, 16bit, ステレオ, リニアPCM の場合のヘッダ内容
  +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F
00 52 49 46 46 -- -- -- -- 57 41 56 45 66 6D 74 20
(内容) R I F F ファイルサイズ - 8 W A V E f m t  
01 10 00 00 00 01 00 02 00 44 AC 00 00 10 B1 02 00
(内容) 16 1 2 44100 176400
02 04 00 10 00 64 61 74 61 -- -- -- -- -- -- -- --
(内容) 4 16 d a t a データサイズ 以後データ
WAVEで使われる主なタグ
4 byte "fmt " フォーマット定義
最初のタグ 必須
4文字目の ' '(スペース)も含まれるので注意
4 byte "fact" 全サンプル数
波形データの前に存在する 無くても良い
4 byte "data" 波形データ
必須
4 byte "LIST" コメントや著作権情報
無くても良い


PCM の種類
0x0000 unknown
0x0001 PCM Windows 標準サポート
0x0002 MS ADPCM Windows 標準サポート
0x0005 IBM CSVD
0x0006 A-Law Windows 標準サポート
0x0007 μ-Law Windows 標準サポート
0x0010 OKI ADPCM
0x0011 IMA/DVI ADPCM Windows 標準サポート
0x0012 MediaSpace ADPCM
0x0013 Sierra ADPCM
0x0014 ADPCM (G.723)
0x0015 DIGISTD
0x0016 DIGIFIX
0x0020 YAMAHA ADPCM
0x0021 SONARC
0x0022 TrueSpeech Windows 標準サポート
0x0023 Echo Speech1
0x0024 AF36 (Audiofile)
0x0025 Apix
0x0026 AF10 (Audiofile)
0x0030 AC2 (Dolby)
0x0031 GSM 6.10 Windows 標準サポート
0x0033 ANTEX ADPCM
0x0034 VQLPC (Control Resources)
0x0035 DIGIREAL
0x0036 DIGIADPCM
0x0037 CR10 (Control Resources)
0x0040 ADPCM (G.721)
0x0101 IBM μ-LAW
0x0102 IBM A-LAW
0x0103 IBM ADPCM
0x0200 Creative Labs ADPCM
0x0300 FM TOWNS
0x1000 Olivetti GSM
0x1001 Olivetti ADPCM
0x1002 Olivetti CELP
0x1003 Olivetti SBC
0x1004 Olivetti OPR

データ形式

"data" チャンクのデータ内容は, 8bit または 16bit PCM データが時間順に記録されています。

その他

データ読み出し手順の例

  1. RIFFとWAVEをチェック
  2. チャンクの種類とチャンクデータサイズをチェック
    1. チャンクが "fmt " なら, フォーマット情報を読み込む
    2. チャンクが "fact" なら, サンプル数を読み込む
    3. チャンクが "data" なら, PCM データをブロック単位で読み込む

ネットニュースに投稿された記事

拙作プログラム

ASCII テキストデータを WAVE 形式に変換します WAVE 形式からテキストデータに変換するには WAVE file format の dumpwave.c があります。
(txt2wav.c は dumpwave.c を参考にさせていただきました)

ステレオ WAVE データを右チャンネル・左チャンネルに分割します
WAVE 形式ファイルを連結(時間長, チャンネル)します
WAVE 形式ファイルのヘッダ情報を出力します

関連ドキュメント

The Programmer's File Format Collection

関連リンク

wav フォーマットファイル用の信号処理ソフト

他のフォーマットについて

WAV フォーマット以外の AIFF(SGI, Machintosh の標準) や AU(SUN の標準) などのフォーマットも無圧縮, リニアPCM のフォーマットがあるので, ヘッダ情報と バイトオーダ を変換すれば, 相互に変換可能です。

AIFF フォーマットについて

AU フォーマットについて

その他


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