Что такое WAV-файл и как он используется?

WAV (или WAVE) – один из старейших форматов кодирования звука, используемых до сих пор. Разработан Microsoft и IBM. Сегодня он преимущественно используется для хранения и воспроизведения несжатого аудио в системах Windows. Из-за фактического отсутствия сжатия файлы имеют огромный размер. Поэтому ту же музыку редко скачивают в WAV, предпочитая формату более легкие файлы.

Что означает WAV? Название созвучно слову «wave» – «волна». Это формат для хранения акустических волн, и его название произносится как «вейв». Расширение файла – .wav. Все просто и логично.

Работать с ним можно в Мовавика Конвертер – это простой и эффективный инструмент для перевода из формата в формат видео, аудио и изображений.

Формат файла WAV существует с 1991 года. При его разработке IBM и Microsoft хотели создать формат для звуковых файлов, который мог бы работать на медленных процессорах с ограниченной памятью, выпускаемых в то время. Сжатие могло бы уменьшить размер файлов, но одновременно оно бы сильно нагружало процессор. В WAV каждый сэмпл кодируется напрямую как его битовое значение. Решение не кажется эффективным сегодня, но изначально предполагалось использовать формат для звуковых файлов длительностью в секунду или две, а не для симфоний.

Хотя WAV примитивен по сравнению с альтернативами, простота позволила ему занять свободную нишу и использоваться в качестве формата для архивирования и редактирования звука.

WAV является частным случаем RIFF (Resource Interchange File Format), универсального формата для упаковки данных и метаданных. Файл RIFF состоит из «фрагментов», каждый из которых имеет четырехсимвольный тип. Фрагмент содержит определенный вид информации, такой как закодированный звук, временные метки и параметры кодирования.

Формат похож на AIFF, который раньше использовала для кодирования звука компания Apple. Они имеют схожую структуру фрагментов, однако несовместимы друг с другом.

В Windows 2000 Microsoft представила Wave Format Extensible. Он обеспечивает лучшую поддержку многоканального звука – в том числе, возможность определения данных нескольких аудиоканалов вместе с позициями динамиков.

Для WAV никогда не публиковалось никаких официальных стандартов. Определение формата дается разработчиками Microsoft преимущественно в терминах API. Они допускают некоторые разночтения. Однако общедоступной информации достаточно для создания и воспроизведения обычных файлов WAV, для этого не требуется лицензия. Информация о правах собственности и лицензирование могут потребоваться лишь для некоторых кодеков.

Большинство мультимедийных проигрывателей для ПК поддерживает WAV. Это один из самых простых форматов музыкальных файлов для реализации в программном обеспечении. И так как он создан Microsoft, то его работа наилучшим образом поддерживается компьютерами с операционной системой Windows. Проигрывать музыкальные файлы этого формата также можно с помощью многих бесплатных кроссплатформенных проигрывателей – например, VLC. 

Мобильные приложения, воспроизводящие файлы WAV, найти сложнее. Смартфоны на базе iOS и Android обычно не способны воспроизводить файлы WAV с помощью предустановленного софта, однако пользователь может загрузить стороннее программное обеспечение.

Причина отсутствия поддержки в том, что она не слишком оправдана. Файлы WAV огромны, они быстро заполнят память телефона: «вес» аудио может составлять до 27 мегабайт на каждую минуту звука. Лучшим выходом из ситуации будет его конвертация в сжатый формат, такой как MP3 или Ogg Vorbis, для дальнейшего воспроизведения на мобильном устройстве менее объемных аудиофайлов.

В целом, файлы WAV часто конвертируются в другие форматы. Они являются хорошим способом хранения необработанного звука с исходным качеством, но «весят» слишком много для свободного распространения, скачивания и сохранения на различных устройствах.

Перейдем к конкретике: узнаем, что такое файл WAV и как в них кодируется звук? Как и многие медиаформаты, WAV является примером парадигмы контейнер-кодек. Контейнер устанавливает структуру файла. Он содержит метаданные о записи, а также техническую информацию о том, как кодируется звук. Допускается несколько вариантов кодировок. Программное обеспечение, которое обрабатывает биты аудиоданных, – это кодек (кодер-декодер).

Причина, по которой файлы WAV сохраняются такими большими, заключается в том, что обычно они используют кодек LPCM. Он не сжимает аудиоданные. Сохранение происходит без потери качества, что обеспечивает наилучшее возможное представление исходного звука. При этом можно использовать и другие кодеки. В частности, программное обеспечение Microsoft поддерживает кодек с потерями качества при кодировании ADPCM, который позволяет создавать файлы меньшего размера. Их часто называют файлами ADPCM, а не WAVE. Формат допускает использование и других кодеков, однако не все программное обеспечение поддерживает их.

Важно отметить, что сжатие файла с помощью ZIP или GZIP не приносит желаемых результатов. Аудиосэмплы слишком похожи на случайные значения, чтобы их можно было эффективно сжать, прибегнув к самым простым и универсальным методам.

Однако WAV во многих отношениях является гибким. Формат позволяет файлу иметь тысячи каналов и фактически неограниченное количество бит на каждый сэмпл. Большинство программ ограничивает реализацию этих значений, однако проблем, например, с восемью 32-битными каналами, возникнуть не должно. Частота дискретизации – это 32-битное число, поэтому формат может обрабатывать частоты, находящиеся далеко за пределами человеческого слуха. Максимальный размер файла – 4 гигабайта.

Одно из важных преимуществ формата заключается в том, что закодированные файлы могут поддерживать любые виды метаданных.

Поскольку спецификация расплывчата, некоторые программы могут не прочитать файл, который другое приложение обрабатывает без проблем. Однако разработчики стараются делать программы «строгими» при записи файлов и «снисходительными» при их чтении, поэтому проблемы с воспроизведением возникают не слишком часто.

Европейский вещательный союз установил в качестве используемого усовершенствованный формат WAV – Broadcast Wave Format или BWF. Он применяется для обмена аудиофайлами между различными средами вещания. Также он рекомендован к использованию Библиотекой Конгресса США.

Основное отличие BWF от «классического» WAV заключается в том, что усовершенствованный формат определяет новый тип фрагмента – Broadcast Audio Extension («bext»). Он идентифицирует создателя файла, дату и время создания, а также фиксирует различные технические и административные данные. Каждый файл Broadcast WAV должен иметь фрагмент «bext».

Важно отметить, что стандартное программное обеспечение для воспроизведения WAV пропускает типы фрагментов, которые оно не распознает. Поэтому оно будет воспроизводить файлы Broadcast WAV, даже если не может воспользоваться дополнительной информацией.

BWF поддерживает новые типы фрагментов для метаданных. Они включают XMP, который широко используется для создания медиафайлов, и iXML, который применяется в основном в BWF. Обычные ридеры WAV могут поддерживать эти типы фрагментов, либо пропускать их.

Одна из вариаций формата BWF – RF64. Он немного изменяет спецификацию RIFF, чтобы преодолеть ограничение в 4 гигабайта на размер файла.

Файлы WAV редко скачивают с музыкальных сайтов. Они намного больше, чем их аналоги, сохраненные в других форматах, но при этом не дают слушателю большого преимущества. Если вам нужен файл высокого качества, то при сопоставимых характеристиках звука формат FLAC сжимает данные практически так же, но одновременно обеспечивает меньший «вес» аудиозаписи.

Студии звукозаписи часто используют WAV для хранения оригинальных треков. Важно понимать, что записываемые с потерей качества файлы немного ухудшаются каждый раз, когда сохраняются повторно. А вот редактирование аудиофайла в WAV предотвращает потерю качества.

Архивы, библиотеки и организации часто используют WAV, когда могут позволить себе достаточный объем памяти для их хранения. Формат гибок в параметрах метаданных, при необходимости его можно преобразовать в сжатые и более «легкие» форматы. Также он менее подвержен битроту (деградации данных). Даже если проблема с оборудованием изменит байт аудиоданных, то худшее, что может произойти в этой ситуации, – слышимый хлопок.

Сжатые форматы медленнее заполняют память на устройстве. Ранее мы уже упоминали FLAC, обеспечивающий сжатие без потерь и способный обеспечить качество, эквивалентное WAV, при меньшем размере файла. Для повседневного прослушивания подходят аудиофайлы в еще более «легких» форматах с небольшим или нулевым слышимым ухудшением исходного качества звука. Среди них AAC, Ogg Vorbis и MP3.

Файлы WAV могут использоваться для хранения записей. Но вполне вероятно, что вам потребуется преобразовать их в файлы другого формата – более подходящего для повседневного использования. Воспользуйтесь программой Мовавика Конвертер, которая позволяет легко конвертировать все типы медиафайлов из одного формата в другой. Среди её главных преимуществ быстрая конвертация, высокая эффективность и удобный интерфейс. Мовавика Конвертер особенно удобна, если вам приходится регулярно конвертировать медиафайлы разных форматов.