Was ist eine WAV-Datei und wie wird sie verwendet?

WAV (oder WAVE) ist eines der ältesten Audiokodierungsformate, die heute verwendet werden. Es wurde von Microsoft und IBM für die Wiedergabe von Audio auf Personal Computern entwickelt. Heute ist es das bevorzugte Format für die Archivierung digitaler Audiodaten. Da es Daten in der Regel in einem unkomprimierten Format speichert, sind die Dateien sehr groß. Sie werden nicht oft eine WAV-Datei aus dem Internet herunterladen.

Was bedeutet die Abkürzung WAV? Die Bedeutung ist einfach "Welle". Es handelt sich um ein Format zur Speicherung akustischer Wellen, und der Name wird als "Wave" ausgesprochen. Die Dateierweiterung lautet .wav. Das ist alles einfach und logisch.

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Das WAV-Dateiformat gibt es bereits seit 1991. IBM und Microsoft wollten ein Format für Tondateien definieren, das mit den langsamen Prozessoren und dem begrenzten Speicher der damaligen Zeit funktionieren musste. Durch Komprimierung hätten die Dateien zwar verkleinert werden können, aber das hätte den Prozessor stark belastet. Bei WAV wird jedes Sample direkt als Bitwert kodiert. Das ist zwar nicht effizient, aber ursprünglich sollte das Format für Klangeffekte von ein oder zwei Sekunden verwendet werden, nicht für Sinfonien.

Obwohl es im Vergleich zu anderen Audiodateiformaten primitiv ist, hat es sich aufgrund seiner Einfachheit eine Nische als Archivierungs- und Bearbeitungsformat geschaffen.

Das Format ist ein Spezialfall von RIFF (Resource Interchange File Format), einem Allzweckformat für die Verpackung von Daten und Metadaten. Eine RIFF-Datei besteht aus "Chunks", von denen jeder einen vierstelligen Typ hat. Ein Chunk enthält eine bestimmte Art von Informationen, z. B. kodiertes Audio, Zeitstempel und Kodierungsparameter.

Das Format ist ähnlich wie AIFF, ein frühes Apple-Audiocodierungsformat. Beide verwenden eine ähnliche Chunk-Struktur, sind aber nicht miteinander kompatibel.

In Windows 2000 führte Microsoft das Wave Format Extensible ein. Es bietet eine bessere Unterstützung für Mehrkanal-Audio, einschließlich Informationen über die Positionierung der Lautsprecher.

Für WAV wurde nie ein offizieller Standard veröffentlicht. Die Definition von Microsoft bezieht sich hauptsächlich auf eine API. Sie weist einige Unklarheiten auf. Die öffentlich verfügbaren Informationen reichen aus, um normale WAV-Dateien zu erstellen und abzuspielen, und es ist keine Lizenz erforderlich. Einige Codecs können jedoch proprietäre Informationen und Lizenzen erfordern.

Musikplayer auf Desktop-Computern unterstützen im Allgemeinen WAV. Es ist eines der am einfachsten in Software zu implementierenden Musikdateiformate. Da es sich um ein Microsoft-Format handelt, ist die Unterstützung auf Windows-Rechnern am solidesten. Mehrere kostenlose plattformübergreifende Player, wie VLC, unterstützen es ebenfalls.

Mobile Anwendungen, die WAV-Dateien abspielen, sind schwieriger zu finden. Weder iOS noch Android spielen WAV-Dateien von Haus aus ab, aber es gibt Software von Drittanbietern. Der Grund für die fehlende Unterstützung ist, dass es kaum einen Grund gibt, dies zu tun. WAV-Dateien sind riesig, und ein paar Dateien füllen schnell den Speicher eines Telefons. Eine Datei kann pro Minute Ton bis zu 27 Megabyte groß sein. Besser ist es, sie in ein komprimiertes Format wie MP3 oder Ogg Vorbis umzuwandeln und die kleineren Dateien auf dem mobilen Gerät zu verwenden.

Im Allgemeinen sind WAV-Dateien vor allem dazu da, in andere Formate konvertiert zu werden. Sie sind eine gute Möglichkeit, den ursprünglichen, unverfälschten Ton ohne Beeinträchtigung zu speichern, aber sie sind unpraktisch groß.

Was genau ist eigentlich eine WAV-Datei? Wie viele andere Medienformate ist auch WAV ein Beispiel für das Paradigma Container-Codec. Der Container legt die Dateistruktur fest. Er enthält Metadaten über die Aufnahme sowie technische Informationen darüber, wie das Audio kodiert ist. Er lässt verschiedene Kodierungen zu. Die Software, die die Bits der Audiodaten verarbeitet, ist der Codec (Coder-Decoder).

Der Grund, warum WAV-Dateien so groß sind, ist, dass sie normalerweise den LPCM-Codec verwenden. Dieser komprimiert die Audiodaten nicht. Die Speicherung erfolgt verlustfrei, d. h. es handelt sich um die bestmögliche Darstellung der ursprünglichen Audiodaten. Es ist möglich, andere Codecs zu verwenden; die Software von Microsoft unterstützt den verlustbehafteten ADPCM-Codec, mit dem kleinere Dateien erzeugt werden können. Sie werden oft als ADPCM-Dateien und nicht als WAVE-Dateien bezeichnet. Das Format lässt auch andere Codecs zu, aber nicht jede Software unterstützt sie.

Auch die Komprimierung einer Datei mit ZIP oder GZIP bringt nicht viel. Audio-Samples sehen zu sehr wie Zufallswerte aus, um mit allgemeinen Techniken effizient komprimiert zu werden.

WAV ist jedoch in vielerlei Hinsicht flexibel. Das Format ermöglicht es, dass eine Datei Tausende von Kanälen und eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Bits pro Sample hat. Die meisten Programme setzen diesen Werten zwar Grenzen, aber es sollte kein Problem sein, z. B. acht 32-Bit-Kanäle zu verwenden. Die Abtastrate ist eine 32-Bit-Zahl, so dass das Format Frequenzen verarbeiten kann, die weit über die Grenzen des menschlichen Gehörs hinausgehen. Die maximale Dateigröße beträgt 4 Gigabyte.

Die Dateien können jede Art von Metadaten enthalten. Archivare mögen diese Funktion.

Da die Spezifikation in einigen Punkten ungenau ist, kann es vorkommen, dass manche Software eine Datei nicht lesen kann, die eine andere Anwendung ohne Probleme verarbeitet. Softwareentwickler versuchen, beim Schreiben von Dateien streng und beim Lesen nachsichtig zu sein, so dass dies nicht allzu oft vorkommt.

Die Europäische Rundfunkunion hat eine Verfeinerung des Formats mit der Bezeichnung Broadcast Wave Format (BWF) definiert. Sein Zweck ist der Austausch von Audiodateien zwischen verschiedenen Rundfunkumgebungen. Die Library of Congress empfiehlt es für Erhaltungsprojekte.

Der Hauptunterschied besteht darin, dass es einen neuen Chunk-Typ definiert, die Broadcast Audio Extension ("bext"). Er identifiziert den Urheber der Datei, das Datum und die Uhrzeit der Erstellung sowie verschiedene technische und administrative Daten. Jede Broadcast-WAV-Datei muss einen "bext"-Chip enthalten. Gewöhnliche WAV-Software überspringt Chunk-Typen, die sie nicht erkennt, und spielt Broadcast WAV-Dateien ab, obwohl sie die zusätzlichen Informationen nicht nutzen kann.

BWF unterstützt neue Chunk-Typen für Metadaten. Dazu gehören XMP, das für Mediendateien weit verbreitet ist, und iXML, das hauptsächlich in BWF verwendet wird. Normale WAV-Lesegeräte können diese Chunk-Typen unterstützen, und wenn nicht, werden sie übersprungen.

Eine Variante von BWF ist RF64. Sie verändert die RIFF-Spezifikation leicht, um die 4-Gigabyte-Grenze für die Dateigröße zu überwinden.

Es kommt nicht oft vor, dass Sie WAV-Dateien von Musikseiten herunterladen. Die Dateien sind viel größer als das Äquivalent in anderen Formaten, und sie bieten dem Hörer keinen großen Vorteil. Wenn Sie eine verlustfreie Datei wünschen, komprimiert FLAC die Daten und bietet Ihnen einen kleineren Download bei gleicher Qualität.

Aufnahmestudios verwenden oft WAV für ihre Originalspuren. Verlustbehaftete Dateien verschlechtern sich bei jedem Speichern geringfügig; die Bearbeitung einer verlustfreien Audiodatei verhindert Qualitätsverluste.

Archive verwenden oft WAV, wenn sie sich den Speicherplatz leisten können. Das Format ist flexibel in seinen Metadatenoptionen und kann bei Bedarf in komprimierte Formate umgewandelt werden. Es ist weniger anfällig für Bit-Fäule als komprimierte Formate; wenn ein Hardware-Problem ein Byte der Audiodaten verändert, ist das schlimmste, was passieren kann, ein hörbares Knacken.