原创 RIFF文件格式

 2011-10-16 20:29  4190 3 3 分类: MCU/ 嵌入式

1. 简介

RIFF全称为资源互换文件格式（ResourcesInterchange FileFormat），RIFF文件是windows环境下大部分多媒体文件遵循的一种文件结构，RIFF文件所包含的数据类型由该文件的扩展名来标识，能以RIFF文件存储的数据包括：

音频视频交错格式数据(.AVI)
波形格式数据(.WAV)
位图格式数据(.RDI)
MIDI格式数据(.RMI)
调色板格式(.PAL)
多媒体电影(.RMN)
动画光标(.ANI)
其它RIFF文件(.BND)

2. CHUNK

　　chunk是组成RIFF文件的基本单元，它的结构如下：

structchunk

{

　　u32id; /* 块标志 */

　　u32size; /* 块大小 */

　　u8dat[size]; /* 块内容 */

};

id由4个ASCII字符组成，用以识别块中所包含的数据。如：'RIFF','LIST','fmt','data','WAV','AVI'等等，由于这种文件结构最初是由Microsoft和IBM为PC机所定义，RIFF文件是按照little-endian字节顺序写入的。

size(块大小)是存储在data域中数据的长度，id与size域的大小则不包括在该值内。

dat(块内容)中所包含的数据是以字(WORD)为单位排列的，如果该数据结构长度是奇数，则在最后添加一个空(NULL)字节。

其中有仅有两种块：'RIFF'和'LIST'块可以包含其他块，而其它块仅能含有数据。

structchunk

{

　　u32id; /* 块标志 */

　　u32size; /* 块大小 */

　　/*此时的dat = type + restdat */

u32type ; /* 类型 */

u8restdat[size] /* dat中除type4个字节后剩余的数据*/

};

可以看出，'RIFF'和'LIST'也是chunk,只是它的dat由两部分组成：

type，由4个ASCII字符组成，代表RIFF文件的类型，如'WAV','AVI '；或者'LIST'块的类型，如avi文件中的列表'hdrl','movi'。
restdat，dat中除type4个字节后剩余的数据，包括块内容,包含若干chunk和'LIST'

2.1 FOURCC

一个FOURCC(fourcharacter code)是一个占4个字节的数据，一般表示4个ASCII字符。在RIFF文件格式中，FOURCC非常普遍，structchunk 中的id成员，'LIST','RIFF'的type成员,起始标识等信息都是用FOURCC表示的。FOURCC一般是四个字符，如'abcd'这样的形式，也可以三个字符包含一个空格，如'abc'这样的形式。

2.2 RIFF文件块

RIFF文件块的数据结构如下：

'RIFF' FileSize FileType FileData

'RIFF' 是一个FOURCC，用于标识该文件是一个RIFF格式的文件。
FileSize 是一个4字节的数据，给出文件的大小，但仅包括FileType和FileData两部分。
FileType是一个FOURCC，用来说明文件类型，如"WAV","AVI"等。
FileData部分表示文件的具体内容，可以是LIST也可以是CHUNK.

2.3 LIST

一个LIST数据块的数据结构如下：

'LIST' ListSize ListType ListData

'LIST' 是一个FOURCC，而且是固定的，每个LIST都是以'LIST'为开头。
ListSize 占用4个字节，表示ListType和ListData两部分加在一起的大小。
ListType 是一个FOURCC，是对LIST具体包含的数据内容的标识。
ListData是该LIST的数据内容区，由CHUNK和子LIST组成，它们的个数和组成次序可以是不确定的。

3. 举例

4. 总结

RIFF文件的FileData部分由若干个'LIST'和chunk组成，而'LIST'的ListData又可以由若干个chunk和'LIST'组成，且'LIST'是可以嵌套的。
'RIFF',FileType,'LIST',ListType,ChunkID都是FOURCC，即使用4字节的ASIIC字符标识类型。
FileSize，ListSize，ChunkSize为little-endian32-bit正整数，表示Type(只有'RIFF','LIST'chunk有Type)+Data一起的大小，注意它是little-endian表示，如：0x00123456，存储地址由低到高，在little-endian系统中的存储表示为0x56341200（字节由低位到高位存储），而在big-endian为0x00123456（字节由高位到低位存储）。

32bit整数	0x00123456
	存储地址低--------->高
little-endian（字节由低位到高位存储）	56	34	12	00
big-endian（字节由高位到低位存储）	00	12	34	56

RIFF格式声音文件的实现

摘要：本文简述RIFF格式声音文件的构成，通过调用多媒体文件I/O的三个重要函数及WAVEFormatX结构数据的使用方法来实例阐述RIFF格式声音文件的实现过程。
关键词:RIFF[资源交换文件]格式函数结构数据
声音是多媒体的一个重要组成部份，在应用程序中加入声音能使系统更增添人性和友好。RIFF是推荐使用的多媒体文件[声音文件]的格式。下面我们就以包含两个子块的RIFF信息块结构的声音为例，阐述将磁盘多媒体文件读入内存并找到波形音频数据块，再将音频数据写上声卡[播放]从而发出声音的全过程。
RIFF服务中有整套I/O函数来mmioOpen[打开],mmioRead[读]，mmioWrite[写],mmioColse[关闭]多媒体文件并直接操作内存缓冲区。下面我们就以BYTE* m_lpData;作为本文的音频数据块内存缓冲区指针，通过将音频数据读入m_lpData内存缓冲区中，然后将m_lpData所指的数据块写上声音设备来完成这次的声音播放过程[实现]。
     下面是一个父块和两个子块的RIFF结构图
RIFF每个信息块读写操作需要用到的函数如下表所示。
RIFF父块 ID[RIFF] 用mmioFOURCC('W','A','V','E')获得RIFF类型标识符用mmioDescend()判断是否打开WAVE文件
Size[RIFF]
Form Type[WAVE] FMT子块
ID[fmt] 用mmioFOURCC('f','m','t',)获得FMT类型标识符
Size[fmt] 用mmioDescend()查找RIFF格式下[FMT]数据子块
Data[fmt] 用mmioRead()读出WAVEFormatx结构数据
     用mmioAscend(hmmio,&mmckinfoSubchnk,0)跳出“FMT”子块
Data子块     ID[data]用mmioFOURCC('d','a', 't', 'a',)获得data类型标识符
             Size[data] 用mmioDescend()查找RIFF格式下声音数据子块
             Data[声音数据] 用mmioRead()读出RIFF声音数据块到m_lpData
      从上表中可以看出mmioFOURCC、mmioDescend、mmioRead这三个函数和WAVEFormatX结构数据被经常使用。mmioFOURCC、mmioDescend、mmioRead的使用如下：
① mmioFOURCC('W','A','V','E')函数的原形定义如下：
#define FOURCC_RIFF      mmioFOURCC('R','I','F','F')
② mmioDescend()函数的原形定义如下：
WINAPI mmioDescend(HMMIO hmmio, //多媒体文件句柄由mmioOpen()传来
LPMMCKINFO pmmcki, //RIFF父块和子块结构
//RIFF父块结构查找父块时设NULL
const MMCKINFO FAR* pmmckiParent,
//标示符设为MMIO_FINDCHUNK用以发现块
UINT fuDescend)；
③ mmioRead()函数的原形定义如下：
         WINAPI mmioRead(HMMIO hmmio, //多媒体文件句柄由mmioOpen()传来
//数据结构指针如WAVEFORMATEX结构或BYTE指针
HPSTR pch,
LONG cch)； //数据长度
还有一重要的函数原形即mmioOpen()打开多媒体文件的函数原形定义如下：
HMMIO WINAPI mmioOpenA(LPSTR pszFileName, //音频文件的路径及文件名
LPMMIOINFO pmmioinfo,//多媒体文件的信息结构
DWORD fdwOpen)； //打开文件的方式如读MMIO_READ
//写MMIO_WRITE文件
在使用函数时，还需注意一些参数以便申请需要的变量。
① HMMIO hmmio, //多媒体文件句柄
如用hmmio=mmioOpen(“……”)正常打开文件时返回句柄供后续函数用。
② MMCKINFO mmckinfoParent； //信息块结构[设为父块结构变量]
如：mmioDescend(hmmio,&mmckinfoParent,NULL,MMIO_FINDRIFF)//获得父块信息，将第三个参数设为NULL。
③ MMCKINFO mmckinfoSubchunk； //信息块结构[设为子块结构变量]
如：mmioDescend(hmmio,&mmckinfoSubchunk,&mmckinfoParent,MMIO_FINDCHUNK)// 获得子块信息，将子块结构放在第二参数中，将父块结构放到第三参数中用以查找到子块信息。
④ mmioRead()函数要用两个参数：[WAVEFORMATEX]、[BYTE]，因其它函数都要用到，所以申请为“公有”变量在类的头文件中。
⑤ BYTE* m_lpData； //内存音频数据块指针，用以指上内存缓冲区声音数据块
⑥ WAVEFORMATEX m_pFormat； //波形文件格式结构

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文件由文件头和数据体两大部分组成。其中文件头又分为RIFF／WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分。WAVE文件各部分内容及格式见附表。

　　常见的声音文件主要有两种，分别对应于单声道（11.025KHz采样率、8Bit的采样值）和双声道（44.1KHz采样率、16Bit的采样值）。采样率是指：声音信号在“模→数”转换过程中单位时间内采样的次数。采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。

　　对于单声道声音文件，采样数据为八位的短整数（short int 00H-FFH）；而对于双声道立体声声音文件，每次采样数据为一个16位的整数（int），高八位和低八位分别代表左右两个声道。

WAVE文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。WAVE文件是由样本组织而成的。在单声道WAVE文件中，声道0代表左声道，声道1代表右声道。在多声道WAVE文件中，样本是交替出现的。

wav文件格式分析详解

一、综述
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;
};

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) |
    ---------------------------------------------------------------------
    |           |          取样1            |           取样2           |
    |   单声道 |--------------------------------------------------------
    | 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) |
    ---------------------------------------------------------------------
    |           |                         取样1                         |
    |   双声道 |--------------------------------------------------------
    | 16bit量化 | 声道0(左) | 声道0(左) | 声道1(右) | 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