ملف صوتي بصيغة WAV

تنسيق ملف الصوت الموجي (WAVE، أو WAV نسبةً إلى امتداد اسم الملف؛ [3][6][7] يُنطق /wæv/ أو / weɪv / [ 8 ] ) هو معيار لتنسيق ملفات الصوت يُستخدم لتخزين دفق بتات الصوت على أجهزة الكمبيوتر الشخصية . طُوّر هذا التنسيق ونُشر لأول مرة عام 1991 من قِبل شركتي IBM ومايكروسوفت . وهو التنسيق الرئيسي المُستخدم في أنظمة مايكروسوفت ويندوز للصوت غير المضغوط . ويُعدّ تنسيق تعديل رمز النبض الخطي (LPCM) هو التنسيق المُعتاد لترميز دفق البتات.

WAV هو تطبيق لطريقة تنسيق ملف تبادل الموارد (RIFF) لتخزين البيانات في أجزاء ، وبالتالي فهو مشابه لتنسيق 8SVX وتنسيق ملف تبادل الصوت (AIFF) المستخدم على أجهزة كمبيوتر Amiga و Macintosh ، على التوالي.

وصف

أيقونة ملف WAV مرتبط ببرنامج Audacity

ملف WAV هو مثال على تنسيق ملف تبادل الموارد (RIFF) الذي حددته شركتا IBM ومايكروسوفت . [ 3 ] يعمل تنسيق RIFF كغلاف للعديد من تنسيقات ترميز الصوت .

على الرغم من أن ملفات WAV قد تحتوي على صوت مضغوط ، إلا أن أكثر صيغ الصوت شيوعًا هي صيغة الصوت غير المضغوط بتنسيق تعديل رمز النبض الخطي (LPCM). كما تُعد LPCM صيغة ترميز الصوت القياسية لأقراص الصوت المضغوطة (CD )، التي تخزن صوت LPCM ثنائي القنوات مُسجلاً بمعدل 44.1 كيلوهرتز و16 بت لكل عينة . ونظرًا لأن LPCM غير مضغوط ويحتفظ بجميع عينات المسار الصوتي، فقد يستخدم المستخدمون المحترفون أو خبراء الصوت صيغة WAV مع صوت LPCM للحصول على أعلى جودة صوت. [ 9 ] كما يمكن تعديل ملفات WAV ومعالجتها بسهولة نسبية.

في نظام التشغيل مايكروسوفت ويندوز، يدعم تنسيق WAV الصوت المضغوط باستخدام مدير ضغط الصوت (ACM). يمكن استخدام أي برنامج ترميز ACM لضغط ملف WAV. يمكن الوصول إلى واجهة المستخدم الخاصة بـ ACM من خلال برامج مختلفة تستخدمه، بما في ذلك مسجل الصوت في بعض إصدارات ويندوز.

ابتداءً من نظام التشغيل ويندوز 2000 ، WAVE_FORMAT_EXTENSIBLEتم تعريف رأسية تحدد بيانات قنوات الصوت المتعددة بالإضافة إلى مواقع السماعات، وتزيل الغموض فيما يتعلق بأنواع العينات وأحجام الحاويات في تنسيق WAV القياسي، وتدعم تعريف امتدادات مخصصة للتنسيق. [ 4 ] [ 5 ] [ 10 ]

مواصفات الملف

ريف

ملف RIFF هو تنسيق ملف مُوسَم. له تنسيق حاوية مُحدد ( جزء ) مع رأس يتضمن وسمًا من أربعة أحرف ( FourCC ) وحجم الجزء (عدد البايتات). يُحدد الوسم كيفية تفسير البيانات داخل الجزء، وهناك عدة وسوم FourCC قياسية. الوسوم المكونة من أحرف كبيرة فقط هي وسوم محجوزة. يحتوي الجزء الخارجي من ملف RIFF على وسم RIFF؛ البايتات الأربعة الأولى من بيانات الجزء هي وسم FourCC إضافي يُحدد نوع التنسيق، ويليها سلسلة من الأجزاء الفرعية. في حالة ملف WAV، يكون الوسم الإضافي هو WAVE. أما باقي بيانات RIFF فهي سلسلة من الأجزاء التي تصف معلومات الصوت.

تتمثل ميزة تنسيق الملفات المُوسومة في إمكانية توسيعه لاحقًا مع الحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة . [ 11 ] ويتمثل مبدأ قارئ ملفات RIFF (أو WAV) في تجاهل أي جزء مُوسوم لا يتعرف عليه. [ 12 ] لن يتمكن القارئ من استخدام المعلومات الجديدة، ولكن يجب ألا يُصاب بالارتباك.

تتضمن مواصفات ملفات RIFF تعريفًا للجزء INFO. قد يحتوي هذا الجزء على معلومات مثل عنوان العمل، والمؤلف، وتاريخ الإنشاء، ومعلومات حقوق النشر. على الرغم من INFOتعريف هذا الجزء في RIFF في الإصدار 1.0، إلا أنه لم يُذكر في المواصفات الرسمية لملف WAV. وقد واجه العديد من المستخدمين صعوبة في معالجة هذا الجزء. لذا، كان الحل الأمثل من وجهة نظر تبادل الملفات هو حذف INFOالجزء والامتدادات الأخرى وإرسال ملف بصيغة موحدة. توجد أيضًا مشاكل أخرى تتعلق بموضع أجزاء INFO .

كان من المتوقع استخدام ملفات RIFF في بيئات دولية، لذا توجد CSETخاصية تحديد رمز البلد واللغة واللهجة وصفحة الترميز للسلاسل النصية في ملف RIFF. [ 13 ] على سبيل المثال، CSETيُفترض أن يسمح تحديد خاصية مناسبة بتفسير السلاسل النصية في تلك INFOالخاصية (وغيرها من الخصائص في ملف RIFF) على أنها أحرف سيريلية أو يابانية.

يُعرّف RIFF أيضًا JUNKجزءًا حشوًا لا تتم معالجة محتوياته. [ 14 ] يسمح هذا الجزء بحذف جزء آخر بمجرد تغيير FourCC الخاص به. كما يمكن استخدامه لحجز مساحة للتعديلات المستقبلية، بحيث يمكن تعديل الملف دون تغيير حجمه. وقد أدخل تعريف لاحق لـ RIFF PADجزءًا مشابهًا. [ 15 ]

موجة الريف

التعريف الأساسي لملف WAV هو: [ 16 ]

<WAVE-form> → RIFF('WAVE' <fmt-ck> // تنسيق الملف [<fact-ck>] // جزء من الحقيقة [<cue-ck>] // نقاط الإشارة [<playlist-ck>] // قائمة التشغيل [<assoc-data-list>] // قائمة البيانات المرتبطة <بيانات الموجة> ) // بيانات الموجة 

يستخدم نموذج RIFF ذو المستوى الأعلى WAVEعلامة. ويليها <fmt-ck>جزء إلزامي يصف تنسيق بيانات العينة اللاحقة. يتضمن هذا الجزء معلومات مثل ترميز العينة، وعدد البتات لكل قناة، وعدد القنوات، ومعدل أخذ العينات.

تتضمن مواصفات WAV بعض الميزات الاختيارية. <fact-ck>يُبلغ الجزء الاختياري عن عدد العينات لبعض أنظمة الترميز المضغوطة. <cue-ck>ويُحدد هذا الجزء أرقام عينات مهمة في ملف WAV. <playlist-ck>كما يسمح بتشغيل العينات بترتيب غير متسلسل أو تكرارها بدلاً من تشغيلها من البداية إلى النهاية فقط. <assoc-data-list>وتتيح قائمة البيانات المرتبطة إضافة تسميات وملاحظات إلى نقاط الإشارة؛ ويمكن إضافة تعليقات نصية لمجموعة من العينات (مثل معلومات التسمية التوضيحية).

وأخيرًا، يحتوي الجزء الإلزامي <wave-data>على العينات الفعلية بالتنسيق المحدد مسبقًا.

لاحظ أن تعريف ملف WAV لا يوضح مكان INFOوضع الجزء. كما أنه لا يتطرق إلى موضع CSETالجزء (الذي يحدد مجموعة الأحرف المستخدمة).

تحاول مواصفات RIFF أن تكون مواصفات رسمية، لكن رسميتها تفتقر إلى الدقة الموجودة في تنسيقات أخرى مُوسومة. على سبيل المثال، لا تُميّز مواصفات RIFF بوضوح بين مجموعة من الأجزاء الفرعية وتسلسل مُرتب من الأجزاء الفرعية. يُشير شكل RIFF للجزء إلى أنه يجب أن يكون حاوية تسلسل. يتم تحديد معلومات التسلسل في شكل RIFF لملف WAV بما يتوافق مع الرسمية: "مع ذلك، <fmt-ck>يجب أن يأتي دائمًا قبل <wave-data>، وكلا هذين الجزأين إلزامي في ملف WAVE." [ 17 ] تُشير المواصفات إلى أن LISTالجزء هو أيضًا تسلسل: "يحتوي جزء القائمة على قائمة، أو تسلسل مُرتب، من الأجزاء الفرعية." [ 18 ] ومع ذلك، لا تُقدم المواصفات مواصفات رسمية للجزء INFO؛ يتجاهل مثال INFOLISTالجزء تسلسل الجزء الضمني في INFOالوصف. [ 19 ] يستخدم LISTتعريف الجزء للجزء كحاوية تسلسل بدلالات رسمية جيدة.<wave-data>LIST

تدعم مواصفات WAV، وتستخدم معظم ملفات WAV، مصفوفة متصلة واحدة من عينات الصوت. كما تدعم المواصفات أيضًا كتلًا منفصلة من العينات وفترات الصمت التي يتم تشغيلها بالتسلسل. تحتوي مواصفات بيانات العينات على أخطاء واضحة: [ 20 ]

يحتوي <wave-data> على بيانات شكل الموجة. ويتم تعريفه على النحو التالي: <wave-data> → { <data-ck> | <data-list> } <data-ck> → data( <wave-ata> ) <wave-list> → LIST( 'wavl' { <data-ck> | // عينات الموجات <silence-ck> }... ) // الصمت <silence-ck> → slnt( <dwSamples:DWORD> ) // عدد العينات الصامتة 

يبدو أن <data-list>(غير مُعرَّف) و <wave-list>(مُعرَّف ولكن غير مُشار إليه) يجب أن يكونا متطابقين. حتى مع حل هذه المشكلة، تسمح قواعد الإنتاج <data-ck>باحتواء a على دالة تكرارية<wave-data> (مما يُؤدي إلى مشاكل في تفسير البيانات). لتجنب التكرار، يُمكن تفسير المواصفات على النحو التالي:

 <wave-data> → { <data-ck> | <wave-list> } <data-ck> → data( <bSampleData:BYTE> ... ) <wave-list> → LIST( 'wavl' { <data-ck> | // عينات الموجات <silence-ck> }... ) // الصمت <silence-ck> → slnt( <dwSamples:DWORD> ) // عدد العينات الصامتة 

يمكن أن تحتوي ملفات WAV على قوائم IFF مضمنة ، والتي يمكن أن تحتوي على عدة أجزاء فرعية . [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

رأس ملف WAV

هذا مثال على رأس ملف WAV (44 بايت). يتم تخزين البيانات بترتيب البايتات الصغير (little-endian).

[مقطع ريف رئيسي] FileTypeBlocID (4 بايت): المعرف «RIFF» (0x52, 0x49, 0x46, 0x46) حجم الملف (4 بايت): حجم الملف الإجمالي مطروحًا منه 8 بايت FileFormatID (4 بايت): Format = « WAVE » (0x57, 0x41, 0x56, 0x45) [جزء يصف تنسيق البيانات] FormatBlocID (4 بايت): المعرف « fmt␣ » (0x66, 0x6D, 0x74, 0x20) حجم الكتلة (4 بايت): حجم الجزء ناقص 8 بايت، وهو 16 بايت هنا (0x10) تنسيق الصوت (بايتان): تنسيق الصوت (1: عدد صحيح PCM، 3: عدد عشري IEEE 754) عدد القنوات (بايتان): عدد القنوات التردد (4 بايت): معدل أخذ العينات (بالهرتز) بايت في الثانية (4 بايت): عدد البايتات المراد قراءتها في الثانية (التردد * بايت لكل كتلة). BytePerBloc (2 بايت): عدد البايتات لكل كتلة (NbrChannels * BitsPerSample / 8). عدد البتات لكل عينة (بايتان): عدد البتات لكل عينة [جزء يحتوي على البيانات المأخوذة عينات منها] DataBlocID (4 بايت): المعرف « data » (0x64, 0x61, 0x74, 0x61) حجم البيانات (4 بايت): حجم البيانات المأخوذة البيانات المأخوذة 

البيانات الوصفية

باعتبارها مشتقة من RIFF، يمكن وسم ملفات WAV ببيانات وصفية في جزء INFO. إضافةً إلى ذلك، يمكن لملفات WAV تضمين أي نوع من البيانات الوصفية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر بيانات منصة البيانات الوصفية القابلة للتوسيع (XMP) [ 24 ] أو علامات ID3 [ 25 ] في أجزاء إضافية. يشترط معيار RIFF أن تتجاهل التطبيقات الأجزاء التي لا تتعرف عليها، وقد لا تستخدم التطبيقات بالضرورة هذه المعلومات الإضافية.

شعبية

تتميز ملفات WAV غير المضغوطة بحجمها الكبير، لذا فإن مشاركتها عبر الإنترنت غير شائعة إلا بين محترفي الفيديو والموسيقى والصوت. وتجعل دقة هذا التنسيق العالية منه مناسبًا للاحتفاظ بالملفات المؤرشفة عالية الجودة من الجيل الأول ، لاستخدامها على نظام لا يفرض قيودًا على مساحة القرص أو عرض النطاق الترددي للشبكة.

الاستخدام من قبل جهات البث

على الرغم من حجمها الكبير، تستخدم معظم محطات البث الإذاعي ملفات WAV غير المضغوطة، وخاصة تلك التي اعتمدت نظامًا بدون أشرطة.

  • تشترط إذاعة بي بي سي في المملكة المتحدة استخدام  صوت LPCM بتردد 48 كيلوهرتز و16 بت بصيغة WAV كمعيار لجميع المحتويات المعدة للبث على محطاتها. [ 26 ]
  • تستخدم شركة الإذاعة التجارية البريطانية " جلوبال راديو"  ملفات WAV ثنائية القناة بتردد 44.1 كيلو هرتز و16 بت في جميع مراحل البث الخاصة بها.
  • يستخدم نظام ABC "D-Cart"، الذي طورته هيئة البث الأسترالية، ملفات WAV ثنائية القناة بتردد 48 كيلو هرتز و16 بت . 
  • يستخدم اتحاد Digital Radio Mondiale ملفات WAV كمعيار غير رسمي لمحاكاة أجهزة الإرسال واختبار أجهزة الاستقبال.

القيود

يقتصر تنسيق WAV على الملفات التي يقل حجمها عنيبلغ حجم الملف 4 جيجابايت  ، وذلك لاستخدامه عددًا صحيحًا غير مُوقّع من 32 بت لتسجيل حجم الملف في رأس الملف. على الرغم من أن هذا يعادل حوالي 6.8 ساعات من الصوت بجودة الأقراص المدمجة بتردد 44.1 كيلوهرتز و16 بت ستيريو ، إلا أنه قد يكون من الضروري أحيانًا تجاوز هذا الحد، خاصةً عند الحاجة إلى معدلات أخذ عينات أو دقة بت أو عدد قنوات أعلى . لذلك، تم إنشاء تنسيق W64 لاستخدامه في برنامج Sound Forge . يسمح حقل حجم الملف ذو 64 بت في رأس الملف بتسجيلات أطول بكثير. كما تم إنشاء تنسيق RF64، الذي حدده اتحاد البث الأوروبي، لحل هذه المشكلة.  

بيانات غير صوتية

بما أن معدل أخذ العينات لملف WAV يمكن أن يختلف من1 هرتز  إلىبتردد 4.29 جيجاهرتز  ، وعدد قنوات يصل إلى 65535 قناة، استُخدمت ملفات WAV أيضًا لبيانات غير صوتية. على سبيل المثال، يستطيع برنامج LTspice تخزين أشكال موجية متعددة لتتبع الدوائر في قنوات منفصلة، ​​بأي معدل أخذ عينات مناسب، حيث يمثل النطاق الكامل ±1 فولت أو أمبير بدلاً من ضغط الصوت. [ 27 ] 

الأقراص الصوتية المدمجة

لا تستخدم الأقراص الصوتية المدمجة (CD) تنسيق ملفات WAV، بل تستخدم تنسيق Red Book الصوتي . القاسم المشترك بينها هو أن الأقراص الصوتية المدمجة تُشفّر بصيغة LPCM ستيريو غير مضغوطة، 16 بت، 44.1 كيلوهرتز ، وهي إحدى الصيغ التي يدعمها WAV. العديد من برامج نسخ الأقراص المدمجة تقوم بالنسخ إلى تنسيق WAV افتراضيًا.

مقارنة أنظمة الترميز

يمكن ترميز الصوت في ملفات WAV باستخدام مجموعة متنوعة من تنسيقات ترميز الصوت، مثل GSM أو MP3 ، لتقليل حجم الملف. جميع ملفات WAV، حتى تلك التي تستخدم ضغط MP3.wav ، تستخدم الامتداد .

هذا مرجع لمقارنة جودة الصوت أحادي الصوت (وليس ستيريو ) ومعدلات ضغط البتات لتنسيقات ترميز الصوت المتاحة لملفات WAV، بما في ذلك LPCM و ADPCM وMicrosoft GSM 06.10 و CELP و SBC و Truespeech و MPEG Layer-3. هذه هي برامج الترميز ACM الافتراضية التي تأتي مع نظام التشغيل Windows.

شكلمعدل نقل البيانات ( كيلوبت/ثانية )دقيقة واحدة ( كيلوبايت )
11025  هرتز LPCM 16 بت176.41292
0 8000  هرتز LPCM 16 بت1280 938
11025  هرتز LPCM 8 بت0 88.20 646
11025  هرتز قانون μ0 88.20 646
0 8000  هرتز LPCM 8 بت0 640 469
0 8,000  هرتز قانون μ0 640 469
11025  هرتز ADPCM 4 بت0 44.10 323
0 8000  هرتز 4  بت ADPCM0 320 234
11025  هرتز GSM 06.100 180 132
0 8,000  هرتز MP3 16 كيلوبت/ثانية0 160 117
0 8,000  هرتز GSM 06.100 130 103
0 8000  هرتز Lernout & Hauspie SBC 12 كيلوبت/ثانية0 1200 88
0 8000  هرتز مجموعة معالجة الإشارات الرقمية Truespeech00 900 66
0 8,000  هرتز MP3 8 كيلوبت/ثانية00 800 60
0 8000  هرتز ليرنوت وهوسبي CELP00 4.800 35

انظر أيضاً

مراجع

  1. فليشمان، إي. (يونيو 1998). سجلات ترميز WAVE وAVI . IETF. doi : 10.17487/RFC2361 . RFC 2361. تاريخ الاسترجاع : 2009-12-06 .
  2. "تفاصيل امتداد الملف .WAV" . Filext.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2015 .
  3. 1 2 3 آي بي إم؛ مايكروسوفت (أغسطس 1991). "مواصفات واجهة برمجة الوسائط المتعددة والبيانات 1.0" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 ديسمبر 2020 .
  4. 1 2 ب. كابال (19-06-2006). "مواصفات تنسيق ملفات الصوت - ملف صوتي WAVE أو RIFF WAVE" . جامعة ماكجيل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-03-2010 .
  5. 1 2 "بيانات الصوت متعددة القنوات وملفات WAVE" . شركة مايكروسوفت. 7 مارس 2007. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 16 مارس 2010 .
  6. "تنسيق ملف الصوت WAVE" . مكتبة الكونغرس . 12-09-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 03-12-2023 .
  7. دي سيلفسترو، لايل إل؛ باريبولت، جريج (20 يونيو 1999). تنسيق ملف الصوت الموجي، تسجيل النوع الفرعي MIME . IETF. المعرف draft-ema-vpim-wav-00 . تاريخ الاسترجاع 2009-12-06 .
  8. "تعريف ملف WAV باللغة الإنجليزية" . قاموس أكسفورد الإنجليزي الحي . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2018.
  9. برانسون، رايان (21 أكتوبر 2015). "ما الذي يجعل صيغة WAV أفضل من صيغة MP3؟" . محول الفيديو عبر الإنترنت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يونيو 2016 .
  10. الاتحاد الأوروبي للبث (يوليو 2009)، EBU Tech 3306 - MBWF / RF64: تنسيق ملف موسع للصوت (PDF) ، مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 22 نوفمبر 2009 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يناير 2010
  11. IBM & Microsoft 1991 ، ص 1-1 ، "الميزة الرئيسية لـ RIFF هي قابليتها للتوسيع؛ يمكن جعل تنسيقات الملفات المستندة إلى RIFF مقاومة للمستقبل، حيث يمكن تجاهل تغييرات التنسيق بواسطة التطبيقات الحالية. " 
  12. IBM & Microsoft 1991 ، PDF ص. 56 ، "يجب أن تتوقع البرامج (وتتجاهل) أي أجزاء غير معروفة يتم مواجهتها، كما هو الحال مع جميع أشكال RIFF."
  13. آي بي إم ومايكروسوفت 1991 ، الصفحات 2-17 إلى 2-18 
  14. آي بي إم ومايكروسوفت 1991 ، ص 2-18 
  15. تحديث معايير الوسائط المتعددة من مايكروسوفت، أنواع بيانات الوسائط المتعددة الجديدة وتقنيات البيانات، المراجعة 3.0، 15 أبريل 1994، الصفحة 6.
  16. آي بي إم ومايكروسوفت 1991 ، ملف PDF، صفحة 56
  17. آي بي إم ومايكروسوفت 1991 ، ملف PDF، صفحة 56
  18. آي بي إم ومايكروسوفت 1991 ، ملف PDF، صفحة 23
  19. IBM و Microsoft 1991 ، ملف PDF، صفحة 21 ،INAMيظهر قبلICOP
  20. المواصفات من IBM و Microsoft 1991 والتي تصف أيضًا كيفية تفسير بناء الجملة للإنتاج.
  21. "تنسيق ملف WAVE" . ١٥ نوفمبر ١٩٩٩. مؤرشف من الأصل في ١٥ نوفمبر ١٩٩٩. تم الاطلاع عليه في ١٦ مارس ٢٠١٠ .
  22. "صيغة ملف الصوت WAVE PCM" . 20 يناير 2003. مؤرشف من الأصل في 27 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه في 16 مارس 2010 .
  23. "تنسيق ملف WAVE" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-07-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-03-2010 .
  24. مواصفات XMP الجزء 3: التخزين في الملفات (ملف PDF) . شركة أدوبي سيستمز. 2016. الصفحات 24-25 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 فبراير 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يناير 2020 . 
  25. "WAV" . برنامج Audacity. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2020-11-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-01-08 .
  26. "معلومات ومعايير جودة الصوت لإذاعة بي بي سي وBBC Sounds" (ملف PDF) . بي بي سي . قسم التصميم والهندسة في بي بي سي. 28 مارس 2022. ص 8. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 28 مايو 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مايو 2024 . 
  27. "LTspice IV" (ملف PDF) . شركة Linear Technologies. 2009. صفحة 95. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 27 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2015 .