O que é um ficheiro WAV e como é utilizado?

WAV (ou WAVE) é um dos formatos de codificação de áudio mais antigos em uso actualmente. A Microsoft e a IBM desenvolveram-no para a reprodução de áudio em computadores pessoais. Hoje em dia, é o formato preferido para áudio digital de arquivo. Uma vez que normalmente armazena dados num formato não comprimido, os seus ficheiros são enormes. Não é frequente descarregar um ficheiro WAV a partir da Internet.

O que significa WAV? O seu significado é simplesmente "onda". É um formato para armazenar ondas acústicas, e o seu nome é pronunciado "wave". A extensão do ficheiro é .wav. É tudo simples e lógico.

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O formato do ficheiro WAV existe desde 1991. A IBM e a Microsoft queriam definir um formato para ficheiros de som, e tinham de trabalhar com os processadores lentos e memória limitada do tempo. A compressão poderia ter tornado os ficheiros mais pequenos, mas teria colocado uma grande carga informática sobre o processador. Com WAV, cada amostra é codificada directamente como o seu valor bit. Não é eficiente, mas a intenção original era utilizar o formato para efeitos sonoros de um segundo ou dois, não para sinfonias.

Embora seja primitivo em comparação com outros formatos de ficheiro áudio, a sua simplicidade valeu-lhe um nicho como formato de arquivo e edição.

O formato é um caso especial de RIFF (Resource Interchange File Format), um formato de uso geral para embalagem de dados e metadados. Um ficheiro RIFF consiste em "pedaços", cada um dos quais tem um tipo de quatro caracteres. Um pedaço contém um tipo particular de informação, tal como áudio codificado, carimbos de tempo e parâmetros de codificação.

O formato é semelhante ao AIFF, um formato de codificação de áudio precoce da Apple. Ambos usam uma estrutura semelhante de um pedaço, mas não são compatíveis entre si.

No Windows 2000, a Microsoft introduziu o Wave Format Extensible. Fornece melhor suporte para áudio multicanal, incluindo informação sobre o posicionamento dos altifalantes.

Nunca foi publicado nenhum padrão formal para WAV. A definição da Microsoft é sobretudo em termos de uma API. Tem algumas ambiguidades. A informação publicamente disponível é suficiente para criar e reproduzir ficheiros WAV normais, e nenhuma licença é necessária. Alguns codecs podem, no entanto, requerer informação proprietária e licenciamento.

Os leitores de música em computadores de secretária suportam geralmente WAV. É um dos formatos de ficheiros de música mais fáceis de implementar em software. Por ser um formato Microsoft, o suporte é mais sólido em máquinas Windows. Vários leitores de multi-plataforma gratuitos, tais como o VLC, também o suportam.

As aplicações móveis que reproduzem ficheiros WAV são mais difíceis de encontrar. Nem o iOS nem o Android irão reproduzir ficheiros WAV nativamente, mas está disponível software de terceiros. A razão para a falta de suporte é que há poucos motivos para o fazer. Os ficheiros WAV são enormes, e alguns ficheiros irão rapidamente encher a memória de um telefone. Um ficheiro pode ter o tamanho de 27 megabytes para cada minuto de som. Uma melhor abordagem é convertê-lo para um formato comprimido, como MP3 ou Ogg Vorbis, e utilizar os ficheiros mais pequenos no dispositivo móvel.

Em geral, os ficheiros WAV existem na sua maioria para serem convertidos para outros formatos. São uma boa forma de armazenar o áudio original, em bruto, sem degradação, mas são inconvenientemente grandes.

Passando aos pormenores, o que é exactamente um ficheiro WAV? Como muitos formatos de suportes, WAV é um exemplo do paradigma do contentor-codec. O contentor estabelece a estrutura do ficheiro. Contém metadados sobre a gravação, bem como informações técnicas sobre a forma como o áudio é codificado. Permite diferentes codificações. O software que trata os bits de dados de áudio é o codec (codificador-decodificador).

A razão pela qual os ficheiros WAV são tão grandes é que normalmente utilizam o codec LPCM. Ele não comprime os dados de áudio. O armazenamento é sem perdas, o que significa que é a melhor representação possível do áudio original. É possível utilizar outros codecs; o software da Microsoft suporta o codec com perdas ADPCM, que produz ficheiros mais pequenos. São muitas vezes chamados ficheiros ADPCM em vez de ficheiros WAVE. O formato permite outros codecs, mas nem todo o software os suporta.

Mesmo comprimir um ficheiro usando ZIP ou GZIP não vai ajudar muito. As amostras de áudio assemelham-se demasiado a valores aleatórios para serem comprimidas eficientemente por técnicas de uso geral.

No entanto, a WAV é flexível em muitos aspectos. O formato permite que um ficheiro tenha milhares de canais e um número efectivamente ilimitado de bits por amostra. A maioria do software irá colocar limites de implementação nesses valores, mas não deverá haver problema com, por exemplo, oito canais de 32 bits. A taxa de amostragem é um número de 32 bits, pelo que o formato pode lidar com frequências muito além dos limites da audição humana. O tamanho máximo do ficheiro é de 4 gigabytes.

Os ficheiros podem suportar qualquer tipo de metadados. Os arquivistas gostam dessa característica.

Como a especificação é vaga em pontos, algum software pode não conseguir ler um ficheiro que outra aplicação lê sem problemas. Os programadores de software tentam ser rigorosos ao escrever ficheiros e perdoar ao lê-los, para que isto não aconteça com demasiada frequência.

A União Europeia de Radiodifusão definiu um refinamento do formato denominado Formato de Onda de Radiodifusão, ou BWF. O seu objectivo é a troca de ficheiros áudio entre diferentes ambientes de radiodifusão. A Biblioteca do Congresso recomenda-o para projectos de preservação.

A principal diferença é que ela define um novo tipo de pedaço, Extensão de Áudio de Radiodifusão ("bext"). Identifica o autor do ficheiro, a data e hora da criação, e vários dados técnicos e administrativos. Cada ficheiro WAV de radiodifusão tem de ter um pedaço "bext". O software WAV comum salta por cima de tipos de partes que não reconhece, por isso, reproduz ficheiros WAV de radiodifusão, mesmo que não possa tirar partido da informação extra.

O BWF suporta novos tipos de partes para metadados. Eles incluem XMP, que é amplamente utilizado para ficheiros multimédia, e iXML, que é utilizado principalmente em BWF. Os leitores regulares de WAV podem suportar estes tipos de pedaços, e eles ignorá-los-ão se não o fizerem.

Uma variante do BWF é a RF64. Modifica ligeiramente a especificação RIFF para ultrapassar o limite de 4 gigabytes de tamanho de ficheiro.

Não é frequente descarregar ficheiros WAV a partir de sítios de música. Os ficheiros são muito maiores que os equivalentes noutros formatos, e não dão ao ouvinte grande vantagem. Se quiser um ficheiro sem perdas, o FLAC comprime os dados e dá-lhe um ficheiro mais pequeno com a mesma qualidade.

Os estúdios de gravação utilizam frequentemente WAV para as suas faixas originais. Os ficheiros com perdas degradam-se ligeiramente cada vez que são guardados; a edição de um ficheiro de áudio sem perdas evita a perda de qualidade.

Os arquivos usam frequentemente WAV quando podem pagar o espaço de armazenamento. O formato é flexível nas suas opções de metadados, e pode ser convertido para formatos comprimidos quando necessário. É menos susceptível ao apodrecimento de bits do que os formatos comprimidos; se um problema de hardware alterar um byte de dados de áudio, o pior que irá acontecer é um pop audível.