WAV

Informations générales

Titre	Waveform Audio File Format
Catégorie	Formats audio
Abréviation	WAV, WAVE, RIFF WAVE
Extension de fichier	.wav
Mime Type	audio/wav, audio/x-wav, audio/wave, audio/x- wav entre autres ; obsolète : audio/x-pn-wav
Pronom PUID	Pour audio/wav et audio/wave : fmt/6 ; fmt/141 ; fmt/142 ; fmt/143
Version	Dernière mise à jour 01.06.2017 (données audio multicanal et fichiers WAVE) [1]. Versions précédentes : version sans numéro (2007, 2001), révision 3.0 (15.04.1994), version 1.0 (08.1991) [2].

Description

WAV (ou Wave) est un format conteneur destiné à enregistrer et à reproduire sans perte des données audio (ondes acoustiques) à l’aide d’ordinateurs. Il est fondé sur le Resource Interchange File Format (RIFF) mis au point conjointement par Microsoft et IBM afin de reproduire des audios sur des ordinateurs personnels [3]. Il s’agit d’un format propriétaire pour lequel une documentation est toutefois accessible gratuitement, et qui est compatible avec les systèmes d’exploitation les plus répandus (Windows, Macintosh et Linux). Les fichiers WAV contiennent aussi bien des données brutes que des métadonnées, comme la fréquence d’échantillonnage, les profondeurs de bits (résolution) et le nombre de canaux. WAV prend ne prend en charge aucune balise id 3 (comme dans le MP3), il est cependant possible de ranger des métadonnées (artiste, genre, archiviste, etc.) dans des blocs de données (chunks) INFO [4] [3] [5]. Le Broadcast Wave Format BWF (audio/x-wav) et son extension BW64, basée sur l’extension RIFF RF64 [6], disposent de métadonnées supplémentaires.

Evaluation

Ouverture du format: 4
Les spécifications du format Wave sont publiques et peuvent être librement implémentées par des développeurs. Cela permet de garantir que les fichiers Wave sont pris en charge sur différentes plates-formes et systèmes [4] [7].

Licence libre: 4
WAV est un format propriétaire, mais il ne fait l’objet d’aucune revendication ayant trait à des licences ou brevets. Cette licence libre facilite l’utilisation des fichiers Wave dans différentes applications et divers scénarios d’archivage [7].

Diffusion: 3
Le format WAV est utilisé depuis 1991 déjà et fait partie des formats audio les plus répandus. Il est pris en charge par de nombreux appareils audio, applications logicielles, systèmes d’exploitation et systèmes d’archivage [4] [2].

Fonctionnalités: 4
WAV est conçu à la base pour enregistrer toutes les sortes de données audio. Il permet d’enregistrer et de reproduire des données audio de qualité élevée et peut être facilement converti en d’autres formats audio sans perte de qualité significative (4). Les fichiers au format RF64 peuvent également être convertis sans problème (8). Les fichiers WAVE64 de Sony également, à l’aide toutefois d’un logiciel tiers.

Implémentation: 4
Il existe plusieurs implémentations de ce format parmi lesquelles également des implémentations open source. Il existe de nombreuses bibliothèques et outils pour traiter les fichiers Wave dans différents langages de programmation, ce qui facilite leur implémentation. Dans le cas de WAVE64 de Sony, un logiciel tiers (p. ex. Audacity) est toutefois nécessaire.

Densité de mémorisation: 2
La densité de mémorisation est faible en raison de l’absence de compression. Cela peut être un inconvénient en cas d’espace de stockage limité. WAV et BWF sont limités à 4 Go. WAVE64 de Sony étendu ou WAVE RF64 [6] ne présentent pas cette limitation de taille.

Vérifiabilité: 4
Il existe plusieurs validateurs indépendants les uns des autres pour WAV (notamment JHOVE). Cependant, certains validateurs ne couvrent souvent pas les implémentations WAV 64 bits ou les implémentations BWF. Étant donné que les WAV stockent des données audio non compressées, les éventuelles modifications ou manipulations des données audio peuvent être plus facilement détectées. C’est un aspect important pour l’archivage et la conservation à long terme de contenus audio.

Bonnes pratiques: 4
De nos jours, les données audio numériques ne jouent généralement qu’un rôle mineur dans le domaine de l’archivage. Le format WAV est toutefois le plus fréquemment utilisé. Le format WAV peut être considéré comme une bonne pratique dans de nombreux scénarios d’archivage, lorsqu’il s’agit de préserver la qualité audio d’origine et de garantir la vérifiabilité des fichiers. Grâce à sa simplicité, il s’est imposé comme le format privilégié pour le traitement des données et l’archivage. Dans le cas d’enregistrements avec perte (p. ex. MP3), il convient de conserver le format avec perte.

Perspectives: 2
La tendance actuelle est en faveur des formats audio compressés sans perte comme FLAC. L’utilisation de tels formats doit concilier les avantages de WAV avec une densité de mémorisation élevée. Mais à moyen terme, WAV continuera à jouer un rôle significatif grâce à sa diffusion relativement étendue dans les services d’archives.

Classe de formats: A
WAV peut être considéré comme un vétéran parmi les formats jouissant d’une grande diffusion.

Analyse

Qu’est-ce qu’un fichier RIFF, sur lequel est basé le WAV ?

Le RIFF (Resource Interchange File Format) sert de format conteneur souvent utilisé pour stocker des données multimédias telles que des contenus audio et vidéo. Développé à l’origine par Microsoft, le RIFF est un fichier conteneur qui peut stocker différents types de données dans une structure hiérarchique. L’identification du format de fichier se fait à l’aide de l’extension de fichier correspondante. Par exemple, des formats tels que Audio Video Interleaved (.AVI), les fichiers MIDI (.RMI), les fichiers de palette de couleurs (.PAL) et le Waveform Audio File Format (.WAV) sont tous basés sur la norme RIFF.

Le RIFF stocke les données dans plusieurs blocs de données (chunks) qui sont dotés de balises afin de permettre leur identification. Comme le WAV est basé sur le format RIFF, il utilise également cette méthode de balisage pour les chunks [9] [10] [2] [3].

Image

Illustration 1 : structure de WAV. LIST est facultatif ; bext fait seulement partie du format BWF. Analysé à l’aide de [3]

MIC (PCM) et WAV

La MIC (modulation par impulsions et codage), en anglais PCM (Puls-Code-Modulation), saisit et stocke numériquement les formes d’ondes audio, et a été la première méthode d’encodage implémentée dans le cadre de la spécification Wave. Aujourd’hui encore, il s’agit de la méthode d’encodage la plus utilisée pour les fichiers Wave. Si la MIC est stockée sans traitement, par exemple dans un conteneur WAV, elle est qualifiée d’audio sans perte. Le LPCM (Linear Pulse Code Modulation) est une forme spéciale de MIC basée sur une quantification linéaire et régulière des données audio, ce qui garantit une qualité sonore et audio exceptionnelle [9] [4] [11].

En principe, le conteneur WAV peut également contenir des données audio compressées (par exemple des signaux compressés MICDA, en anglais ADPCM, ou MP3). Dans un environnement archivistique, le format WAV est toutefois utilisé presque exclusivement pour des données audio non compressées. C’est pourquoi le Cfa ne décrit et n’évalue que le codec audio MIC (modulation par impulsions et codage, en anglais PCM) généralement utilisé, qui garantit le stockage et la reproduction de signaux acoustiques de qualité élevée. WAV peut être utilisé avec des profondeurs d’échantillonnage de 8, 16 et 24 bits et des taux d’échantillonnage de 44,1, 48 à 96 kHz pour deux ou quatre canaux. En qualité CD stéréo, cela conduit à un volume de données de 172,2 ko par seconde.

En théorie, des taux d’échantillonnage de 1 Hz à 4,3 GHz, des profondeurs d’échantillonnage de 8, 12, 16, 24 ou 32 bits et un maximum de 65535 canaux sont possibles, limités uniquement par la performance du convertisseur analogique-numérique (CAN, en anglais ADC) utilisé. Des taux d’échantillonnage plus élevés (supérieurs à 96 kHz) et des profondeurs d’échantillonnage (supérieures à 24 bits) lors de l’enregistrement permettent une dynamique plus élevée, mais génèrent également une plus grande quantité de données.

Wave 64 de Sony (.w64) et WAVE RF64 (audio/vnd.wave ; .wav, .rf64) ont été spécifiés [2] afin de contourner la limite de taille du conteneur WAV de 4 Go (6,75 heures en qualité CD).

Bases et développement

Extension de RIFF, Resource Interchange File Format for Windows 3.1

Extension de WAVE_LPCM, WAVE format de fichier audio avec audio LPCM

Versions modifiées WAVE_BWF_1 et 2, Broadcast WAVE format de fichier audio

Wave64, W64, Sony Pictures Digital Wave 64

Éléments potentiels de LPCM,

codage audio en modulation par impulsions et codage linéaire

µ-Law, µ-Law (Mu-Law) format audio compressé

A-Law, A-Law format audio compressé

MICD ou MIC(D) (anglais DPCM), format audio MIC à détection différentielle-

MICDA, format audio MIC différentiel adaptatif (anglais : ADPCM)-

[1] [3] [7] [11]

Ce format était largement répandu par le passé, surtout comme standard Windows. Aujourd’hui on utilise la plupart du temps des formats compressés surtout dans le domaine de la consommation grand public (MP3, FLAC et autres). Ces derniers engendrent des fichiers de taille beaucoup plus réduite et sont donc d’une utilisation plus simple et plus diversifiée, surtout pour la téléphonie mobile et sur internet. Toutefois, la majorité des applications logicielles de lecture actuelles peuvent toujours lire les fichiers WAV sans problème..

La large diffusion actuelle du format WAVE et l’absence de toute compression le rendent très approprié pour l’échange de données entre différents programmes, systèmes d’exploitation et plates-formes. De plus, c’est un format idéal pour les ingénieurs et ingénieures du son, car il conserve toutes les données originales du matériel source.

Conclusion

L’utilisation du format WAV peut être recommandée pour l’archivage d’enregistrements audio sans perte. Le format est utilisé depuis longtemps, il connaît une grande diffusion et il est dans une large mesure indépendant du matériel informatique et des systèmes d’exploitation particuliers. La spécification du format est connue et ne fait l’objet d’aucune revendication des entreprises détentrices des licences ou brevets. La qualité peut être adaptée aux exigences en fonction de l’emploi prévu ou de l’institution d’archives. La taille des fichiers constitue indubitablement un désavantage du format. Il faut aussi veiller à ce que les fichiers audio soient codés au moyen de la modulation par impulsions et codage (MIC, en anglais Pulse Code Modulation ouPCM), c’est-à-dire qu’ils ne soient pas compressés.

Références

Les spécifications pour WAV sont actuellement hébergées par l’Université canadienne McGill
WAVE File Specifications:
https://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/AudioFormats/WAVE/WAVE.html

Spécification pour le format RIFF :
IBM Corp., Microsoft Corp. (eds), Multimedia Programming Interface and Data Specifications 1.0, 1991
https://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/AudioFormats/WAVE/Docs/riffmci.pdf

Mise à jour de 1994 :
Microsoft (ed.), New Multimedia Data Types and Data Techniques, 1994
https://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/AudioFormats/WAVE/Docs/RIFFNEW.pdf

Mise à jour de 2001 qui décrit une extension du format WAV, permettant de traiter plusieurs canaux audio
Multiple Channel Audio Data and WAVE Files,
http://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/AudioFormats/WAVE/Docs/multichaudP.pdf

Bibliographie

[1] Microsoft, « Multiple channel audio data and WAVE files, » 2017 https://learn.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/hardware/design/dn653308(v=vs.85) ? redirectedfrom=MSDN

[2] M. L. E. M. U. Prof. Peter Kabal, « Wave File Specifications », McGill University, 2022
https://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/AudioFormats/WAVE/WAVE.html

[3] «Wikipédia, RIFF WAVE,»
https://fr.wikipedia.org/wiki/Waveform_Audio_File_Format

[4] W. Wäfler, «Was ist eine WAV-Datei? Alles über das .wav Format (movavi.de),» Movavi, 2023
https://www.movavi.de/learning-portal/wav-file.html

[5] «.WAV File Meta Data»
https://www.robotplanet.dk/audio/wav_meta_data/

[6] European Broadcasting Union, «RF64: An extended File Format,» 2007

[7] «Library of Congress, WAVE Audio File Format, Specifications,» https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000001.shtml#specs

[8] Wikipedia, « RF64, » 2022
https://en.wikipedia.org/wiki/RF64

[9] E. d. C. Lopo, libsndfile, 2017

[10] Microsoft Corporation und IBM Corporation, « www.tactilemedia.com, » 1991 http://www.tactilemedia.com/info/MCI_Control_Info.html

[11] «Inside the RIFF Specification»,
https://www.drdobbs.com/database/inside-the-riff-specification/184409308

[12] C. Hwung, «WAV-Dateien : Dateistruktur, Fallanalyse und PCM erklärt,» Digiarty Software, Februar 2023
https://www.videoproc.com/resource/wav-file.htm

Catalogue des formats de fichiers pour l'archivage

version 7.0, juin 2024