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2025-02-22T13:06:51Z

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{{Infobox Dateiformat
| Name = Waveform Audio File Format (WAVE)
| Icon =
| Logo =
| Screenshot =
| Beschreibung =
| Dateiendung = .wav
| MIME = audio/vnd.wave, audio/wav, audio/wave, audio/x-wav
| MIME-Anm = <ref>{{Internetquelle|url=https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Basics_of_HTTP/MIME_types|titel=MIME types (IANA media types)|hrsg=MDN Web Docs|datum=2022-06-29|abruf=2022-07-07}}</ref>
| MagischeZahl = RIFF....WAVE
| MagischeZahlNotation= [[ASCII]]
| MagischeZahlHex = 5249.4646.xxxx.xxxx.5741.5645
| Entwickler = [[Microsoft]] & [[IBM]]
| Veröffentlicht =
| LetzteVersion =
| LetzteVersionDatum =
| Art = [[Audioformat|Audiodatei]]
| Container für =
| Enthalten in =
| Erweitert von = [[Resource Interchange File Format|RIFF]]
| Erweitert zu =
| Standard =
| Website =
}}
Das '''WAVE-Dateiformat''' ist ein [[Containerformat]] zur digitalen Speicherung von [[Audio]]daten, das auf dem von Microsoft für [[Microsoft Windows|Windows]] definierten [[Resource Interchange File Format]] (RIFF) aufsetzt. Eine [[WAVE-Datei]] enthält vor den Audiodaten zumindest Informationen über deren Format.

Enthalten sind meist sogenannte [[Puls-Code-Modulation|PCM]]-Rohdaten, also eine zeit- und wertdiskrete Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Signals. Die Qualität des aufgezeichneten [[Klang]]s hängt dann von zwei Werten ab, der [[Abtastrate]] (Anzahl der [[Abtastung (Signalverarbeitung)|Abtastungen]] pro Zeiteinheit) und der [[Auflösung (Digitaltechnik)|Auflösung]] ''(Bit-Tiefe);'' im Fall von [[Audiodatenkompression|komprimierten Daten]] auch vom Verfahren, z. B. [[Adaptive Differential Pulse Code Modulation|ADPCM]] oder [[MP3]].

== Dateistruktur ==
[[Datei:WAV-chunks.png|mini|WAV-Dateistruktur]]
Das RIFF-Format besteht aus mehreren Abschnitten (englisch ''chunks'')<ref>[https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms713231 Resource Interchange File Format Services] Spezifikation von Microsoft auf msdn.microsoft.com (englisch)</ref>, die wie beim [[Interchange File Format#Struktur|IFF]] aufgebaut sind, bis auf die [[Byte-Reihenfolge]]: niederwertiges Byte (LSB) voran, also in der [[Little Endian|Little-Endian]]-Bytereihenfolge. Die WAVE-Spezifikation definiert drei Abschnitte als erforderlich:
Der RIFF-Abschnitt identifiziert die Datei als .wav-Datei und enthält als Container die anderen Abschnitte. Der FORMAT-Abschnitt enthält Parameter wie z. B. die Abtastrate. Der DATA-Abschnitt enthält den Signalverlauf und darf nicht vor dem FORMAT-Abschnitt stehen.

Im Laufe der unkoordinierten Entwicklung entstand eine unüberschaubare Anzahl weiterer Abschnittstypen mit teils redundanten Inhalten. Ein Beispiel ist der „Label“-Abschnitt und „Note“-Abschnitt, die beide Cuepoint-Einträge im „Cue“-Abschnitt mit einer Beschriftung versehen. Dabei bezeichnet ein „Label“ den Titel eines Cuepoints, „Note“ einen Kommentar. Sie sind als Unterabschnitte (englisch ''subchunks'') im übergeordneten Associated-Data-List-Abschnitt gespeichert. Weiterhin gibt es eine Vielzahl von komprimierten Formaten, für die ein „Fact“-Abschnitt mit der dekomprimierten Größe verbindlich ist, die aber ansonsten unterschiedlichste Parameter definieren, was eine vollständige Unterstützung des WAV-Formats für Entwickler noch schwieriger macht. Manche Anwendungen erwarten den FORMAT-Abschnitt als ersten, manche den DATA-Abschnitt als letzten, obwohl die Spezifikation das nicht fordert.

=== RIFF-Abschnitt (auch „RIFF-WAVE“-Abschnitt) ===
Er enthält als Container die anderen Abschnitte, sein Header besteht lediglich aus
* <code>chunkID</code> (<code>[[Char (Datentyp)|char<nowiki>[4]</nowiki>]]</code>, "RIFF")
* <code>ChunkSize</code> (<code>[[Integer (Datentyp)|uint32_t]]</code>, = Dateilänge in Bytes − 8)
* <code>riffType</code> (<code>char[4]</code>, "WAVE")

=== „Format“-Abschnitt ===
Er beginnt mit den vier Zeichen "fmt " und muss in der Datei genau einmal enthalten sein. Auf seine <code>ChunkSize</code> folgt der Inhalt, der aus einem Satz allgemeiner Parameter und einem nachfolgenden formatspezifischen Teil besteht. Der allgemeine Teil:
* <code>wFormatTag</code> (<code>uint16_t</code>, Identifizierung für das verwendete Format, z. B. steht 0x0001 für PCM, das kanonische, unkomprimierte Format)
* <code>wChannels</code> (<code>uint16_t</code>)
* <code>dwSamplesPerSec</code> (<code>uint32_t</code>, Abtastrate in Hz, z. B. steht 0x0000AC44 für 44100)
* <code>dwAvgBytesPerSec</code> (<code>uint32_t</code>, nötige Übertragungsbandbreite)
* <code>wBlockAlign</code> (<code>uint16_t</code>, Größe der [[#„Format“-Abschnitt|Frames]] in Bytes)

Für PCM-Daten hat der Format-Abschnitt nur noch dieses eine Feld:
* <code>wBitsPerSample</code> (<code>uint16_t</code>, Quantisierungsauflösung, identisch für alle Kanäle)

Wird keine Kompression verwendet, ist <code>dwAvgBytesPerSec</code> das Produkt aus Abtastrate und Framegröße.
Die Framegröße ergibt sich aus der Vorgabe, dass alle Werte im Daten-Abschnitt als Ganzzahl ("integer") zu kodieren sind mit einer gerade ausreichenden Größe in Byte (eventuell nötige Füllbits stehen am niederwertigen Ende mit dem Wert 0, ''Zero-Padding''). Für das PCM-Format gilt

: <code>wBlockAlign = wChannels * ((wBitsPerSample + 7) / 8)</code> (Integer-Division ohne Rest),

sodass die Framegröße für 12-Bit-Stereo nicht drei, sondern vier Byte beträgt. Bei zwei Kanälen (Stereo) wird erst der linke, dann der rechte Kanal gespeichert.

=== „Data“-Abschnitt ===
Er hat die Kennung "data". Seine <code>chunkSize</code> enthält (wie bei allen Abschnitten) weder die 8 Bytes von Kennung und Größe noch eventuell ein am Ende zur vorgeschriebenen [[Speicherausrichtung|Ausrichtung]] auf Wortgrenzen nötiges Null-Byte. Sein Inhalt ist eine Folge von Frames.

Dieses Format, ohne Header gespeichert, hat üblicherweise die Endung .raw und setzt bei der Wiedergabe die Kenntnis von Abtastrate, Bittiefe und Byte-Reihenfolge voraus (letztere ist nur unter RIFF festgelegt, nicht für rohes PCM).

Die Größe des „Data“-Abschnitts im [[Datenformat]] PCM berechnet sich wie folgt: Pro Sekunde fallen <code>dwSamplesPerSec</code> Frames zu je <code>wChannels</code> Abtastwerten zu je ein oder zwei Bytes an. Für [[Compact Disc Digital Audio|CD]]-Qualität (16 Bit stereo = 4 Bytes pro Sample (2 Byte pro Kanal), 44.100 Hertz) z. B. also etwa 10 Megabytes pro Minute (60 s · 44.100 Hz · 4 byte).

=== Metadaten ===
Als ein Derivat des RIFF-Formats können WAV-Dateien mit [[Metadaten]] im INFO-Chunk versehen werden. Zusätzlich können WAV-Dateien jegliche Art von Metadaten einbetten, darunter [[Extensible Metadata Platform]] (XMP)-Daten<ref>{{Literatur |Titel=XMP SPECIFICATION PART 3: STORAGE IN FILES |Verlag=Adobe Systems Incorporated |Datum=2016 |Seiten=24–25 |Online=[https://web.archive.org/web/20180225154501/https://wwwimages2.adobe.com/content/dam/acom/en/devnet/xmp/pdfs/XMP%20SDK%20Release%20cc-2016-08/XMPSpecificationPart3.pdf adobe.com] |Format=PDF |Abruf=2020-01-08 |Sprache=en}}</ref> oder [[ID3]]-Tags<ref>{{Internetquelle |titel=WAV |autor=Audacity |url=https://wiki.audacityteam.org/wiki/WAV#Metadata |archiv-url=https://web.archive.org/web/20201106232733/https://wiki.audacityteam.org/wiki/WAV#Metadata |archiv-datum=2020-11-06 |offline=yes |abruf=2020-01-08}}</ref>, die in zusätzlichen Chunks gespeichert werden. Die RIFF-Spezifikation erfordert, dass Anwendungen unbekannte Chunks ignorieren, wodurch Programme diese zusätzlichen Informationen möglicherweise nicht nutzen.

== Beispiel eines allgemein lesbaren WAVE-PCM-Formats ==
RIFF-Header (12 Byte):
{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe5"
!Offset
!Typ
!Länge (in Bytes)
!Inhalt
|-
|0 (0x00)
|char
|4
|'RIFF'
|-
|4 (0x04)
|unsigned
|4
|<Dateigröße> − 8
|-
|8 (0x08)
|char
|4
|'WAVE'
|}

Der fmt-Abschnitt (24 Byte) beschreibt das Format der einzelnen Abtastwerte:
{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe5"
!Offset
!Länge
!Inhalt
!Beschreibung
|-
|nowrap|12 (0x0C)
|4
|'fmt '
|Header-Signatur (enthaltenes Leerzeichen beachten)
|-
|16 (0x10)
|4
|<fmt length>
|Länge des restlichen fmt-Headers in Byte (16)
|-
|20 (0x14)
|2
|<format tag>
|Datenformat der Abtastwerte (siehe separate Tabelle weiter unten)
|-
|22 (0x16)
|2
|<channels>
|Anzahl der Kanäle: 1 = mono, 2 = stereo; mittlerweile sind auch mehr als 2 Kanäle (z. B. für Raumklang) möglich.<ref>Thomas Höss und Tobias Rieck: {{Webarchiv | url=http://www.it.fht-esslingen.de/~schmidt/vorlesungen/mm/seminar/ss00/HTML/node116.html | wayback=20070627065449 | text=WAV-Audio-Format, fmt-chunk}} auf it.fht-esslingen.de</ref>
|-
|24 (0x18)
|4
|<sample rate>
|Samples pro Sekunde je Kanal (z. B. 44100)
|-
|28 (0x1C)
|4
|<bytes/second>
|Abtastrate · Frame-Größe = <sample rate> · <block align>
|-
|32 (0x20)
|2
|<block align>
|Frame-Größe = <channels> · ((<bits/sample> + 7) / 8)   (Division mit Abrundung)
|-
|34 (0x22)
|2
|<bits/sample>
|Anzahl der Datenbits pro Samplewert je Kanal (z. B. 12)
|}

Der Daten-Abschnitt enthält die Abtastwerte:
{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe5"
!Offset
!Länge
!Inhalt
!Beschreibung
|-
|36 (0x24)
|4
|'data'
|Header-Signatur
|-
|40 (0x28)
|4
|<length>
|Länge des Datenblocks, <Dateigröße> − 44
|-
|44 (0x2C)
|<block align>
|colspan="2"|erster Abtastwert jedes Kanals
|-
|44 + <block align>
|<block align>
|colspan="2"|zweiter Abtastwert jedes Kanals
|-
|…
|…
|colspan="2"|…
|}

== Datenformate (Format-Tag) ==
{| class="wikitable" style="float:left"
|- class="hintergrundfarbe5"
!ID
!Bezeichnung
|-
|0x0001
|[[Puls-Code-Modulation|PCM]]
|-
|0x0002
|MS ADPCM
|-
|0x0003
|IEEE FLOAT
|-
|0x0005
|IBM CVSD
|-
|0x0006
|[[A-law|ALAW]]
|-
|0x0007
|[[Μ-law|MULAW]]
|-
|0x0010
|OKI ADPCM
|-
|0x0011
|DVI/IMA ADPCM
|-
|0x0012
|MEDIASPACE ADPCM
|-
|0x0013
|SIERRA ADPCM
|-
|0x0014
|G723 ADPCM
|-
|0x0015
|DIGISTD
|-
|0x0016
|DIGIFIX
|-
|0x0017
|DIALOGIC OKI ADPCM
|-
|0x0020
|YAMAHA ADPCM
|-
|0x0021
|SONARC
|-
|0x0022
|DSPGROUP TRUESPEECH
|-
|0x0023
|ECHOSC1
|-
|0x0024
|AUDIOFILE AF36
|-
|0x0025
|APTX
|-
|0x0026
|AUDIOFILE AF10
|-
|0x0030
|DOLBY AC2
|}

{| class="wikitable" style="float:left; margin-left:1em;"
|- class="hintergrundfarbe5"
!ID
!Bezeichnung
|-
|0x0031
|GSM610
|-
|0x0033
|ANTEX ADPCME
|-
|0x0034
|CONTROL RES VQLPC
|-
|0x0035
|CONTROL RES VQLPC
|-
|0x0036
|DIGIADPCM
|-
|0x0037
|CONTROL RES CR10
|-
|0x0038
|NMS VBXADPCM
|-
|0x0039
|CS IMAADPCM (Roland RDAC)
|-
|0x0040
|G721 ADPCM
|-
|0x0050
|MPEG-1 Layer I, II
|-
|0x0055
|MPEG-1 Layer III (MP3)
|-
|0x0069
|Xbox ADPCM
|-
|0x0200
|CREATIVE ADPCM
|-
|0x0202
|CREATIVE FASTSPEECH8
|-
|0x0203
|CREATIVE FASTSPEECH10
|-
|0x0300
|FM TOWNS SND
|-
|0x1000
|OLIGSM
|-
|0x1001
|OLIADPCM
|-
|0x1002
|OLICELP
|-
|0x1003
|OLISBC
|-
|0x1004
|OLIOPR
|}
<div style="clear:left;"></div>

== Speicherbedarf der Formate ==
{| class="wikitable sortable"
|-
! Format
! Bitrate ([[kbit/s]])
! 1 minute ([[Kibibyte|KiB]])
|-
| 11,025 Hz 16 bit PCM
| 176.4
| 1292
|-
| 08,000 Hz 16 bit PCM
| 128
| 0938
|-
| 11,025 Hz 8 bit PCM
| 088.2
| 0646
|-
| 11,025 Hz [[µ-Law]]
| 088.2
| 0646
|-
| 08,000 Hz 8 bit PCM
| 064
| 0469
|-
| 08,000 Hz µ-Law
| 064
| 0469
|-
| 11,025 Hz 4 bit [[ADPCM]]
| 044.1
| 0323
|-
| 08,000 Hz 4 bit ADPCM
| 032
| 0234
|-
| 11,025 Hz GSM 06.10
| 018
| 0132
|-
| 08,000 Hz MP3 16 kbit/s
| 016
| 0117
|-
| 08,000 Hz GSM 06.10
| 013
| 0103
|-
| 08,000 Hz [[Lernout & Hauspie]] SBC 12 kbit/s
| 012
| 0088
|-
| 08,000 Hz [[DSP Group]] [[Truespeech]]
| 009
| 0066
|-
| 08,000 Hz MP3 8 kbit/s
| 008
| 0060
|-
| 08,000 Hz Lernout & Hauspie [[Code-Excited Linear Prediction|CELP]]
| 004.8
| 0035
|}

== {{Anker|w64}} Weiterentwicklung ==
Aufgrund der im Dateiformat benutzten 32-Bit-Felder ergibt sich eine Größenbeschränkung von 4 GiB, was einer Spieldauer von etwa 6,75 Stunden bei zwei Kanälen à 16 Bit und 44100 [[Abtastwert]]en je Sekunde ([[Compact Disc Digital Audio|CD]]-Qualität) entspricht. Bei höherer Amplituden- oder Zeitauflösung bzw. mehr Kanälen sinkt die erreichbare Spieldauer jeweils entsprechend. Um diese Einschränkung zu umgehen, hat [[Sonic Foundry]] eine Erweiterung des Formats vorgestellt, welche die Dateigrößenbeschränkung umgeht. Seit der Bereich ''Desktop Software'' von Sonic Foundry zu [[Sony Pictures Entertainment|Sony Pictures Digital]] überging, wird das Format '''Sony Pictures Digital Wave 64''', kurz '''Wave64''', genannt; es wird ohne Lizenzkosten zur Verfügung gestellt. Als [[Dateinamenserweiterung]] wird ''.w64'' vorgeschlagen. Der interne Aufbau ist bewusst an das herkömmliche WAVE angelehnt, um die Software-Implementierung zu vereinfachen.<ref>VCS Engineering: [http://www.ambisonia.com/Members/mleese/sony_wave64.pdf ''Sony Wave64.''] (PDF) Information about Sony Wave64, abgerufen am 2. Mai 2012.</ref> Durch die Verwendung von 64-Bit-Feldern wird unter den oben gemachten Annahmen eine maximale Spieldauer von über 3 Millionen Jahren erreicht.

== Literatur ==
* Günter Born: ''Referenzhandbuch Dateiformate.'' 1990, Addison-Wesley Longman, in diversen überarbeiteten Auflagen
* Gunter Born: ''File Formats Handbook.'' ITP Boston 1995.

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url=http://www.it.fht-esslingen.de/~schmidt/vorlesungen/mm/seminar/ss00/HTML/node107.html | wayback=20101207002408 | text=WAV-Audio-Format}} (Ausführliche Beschreibung im Rahmen der Zusammenfassung eines Seminars zur Vorlesung Multimedia an der [[Hochschule Esslingen]].)
* {{Webarchiv | url=http://www.iem.thm.de/telekom-labor/zinke/nw/vp/doku/dito41.htm | wayback=20160104081350 | text=„Das *.wav Soundformat.“ Header, Datenfeld und Beispiel einer PCM-WAV-Datei für Windows.}} (Knapp und übersichtlich. Aus einer Diplomarbeit von Thomas Becker und Dirk Manthey an der [[Technische Hochschule Mittelhessen|Fachhochschule Gießen-Friedberg]])
* [http://www.piclist.com/techref/io/serial/midi/wave.html WAVE File Format] (englisch, ausführlicher)
* [http://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/AudioFormats/WAVE/WAVE.html WAVE Audio File Format – Spezifikationen] (englisch)
* [https://www.tactilemedia.com/info/MCI_Control_Info.html Version 1.0 der Spezifikation] (englisch)
* Timothy John Weber: {{Toter Link |date=2024-08-13 |url=https://www.lightlink.com/tjweber/StripWav/WAVE.html |text=The WAVE File Format. Answers to Common Questions.}}(englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Containerformat]]

RIFF WAVE - Versionsgeschichte

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