正文

AIFF，全稱 Audio Interchange File Format，可簡寫為 Audio IFF 或 AIFF，是蘋果公司推出的一種音頻文件格式。

AIFF-C，是 AIFF 的擴充，C 意為 Compressed，說明這是一種可以存儲壓縮數據的格式，由蘋果公司進行擴展，可簡寫為AIFC。

由此可知，AIFF 和 AIFF-C 主要用于蘋果公司推出的設備和系統，但由于文件交換的需要，在 Windows 下偶爾還是會有使用的需求。

關于這個兩個格式的詳細文檔，可以從 這個頁面 下載，本文將基于這兩份文檔，進行一些簡單的介紹。

關于AIFF格式和相關的代碼，可在https://gitcode.net/PeaZomboss/learnaudios找到(include和source文件夾)。

AIFF

由于 AIFF 是未壓縮的格式，所以只能用來保存未經壓縮的 PCM 編碼格式，關于這種格式，本文不做介紹，需要的仔細搜索即可。

在具體介紹之前，先了解一些 AIFF 文件所用到的特殊數據結構：

• ID，與 WAV 格式的 Four Char Code 類似，使用四個可打印 ASCII 字符組成，其本質就是一個 long int
• pstring，Pascal 風格的字符串類型，由一個表示長度的字節和若干個字符構成，最大長度為 255
• extended，擴展精度的浮點數類型，是 IEEE 754 標準之一，用 80 bit 表示的浮點數，占用10個字節，是 Pascal 語言的基礎類型，但在x86下使用存在明顯問題，稍后詳解

注意：AIFF 的所有數據都按大端序存儲，在 Intel、AMD、ARM 等小端序的 CPU 中讀取需要進行轉換

如果對 WAV 格式比較熟悉的話，那么下面的內容也不難理解

首先介紹幾個基本 ID

#define AIFFIDFORM 'FORM' #define AIFFIDAIFF 'AIFF' #define AIFFIDCommon 'COMM' #define AIFFIDSoundData 'SSND'

之所以說基本，是因為每個 AIFF 文件至少要用到這四個 ID，其余格式請查閱文檔

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AIFF 文件按塊進行存儲，每個塊都由塊頭和塊數據組成，其中塊頭的定義如下：

typedef struct {long ID; // 這個是前面提到的 ID，記住是大端存儲的，在小端 CPU 下不能直接使用上面的定義long Size; // 塊數據的大小，不包括塊頭 } ChunkHeader;

注意：所有塊都必須按2字節對齊，即使Size可能是奇數

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接著介紹 AIFF 文件頭定義

typedef struct {long ID; // 這個必須是 'FORM'long Size; // 文件大小減去 Size 和 ID 的大小，即文件字節數減8long Type; // 這個必須是 'AIFF' } AIFFHeader;

與 WAV 格式的 RIFF 定義十分相似，這個主要是用來標識文件類型用的

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然后我們來看看 Common 塊的定義

typedef struct {long id; // 必須是 'COMM'long size; // 必須是 18short channels; // 聲道數，比如 1 代表單聲道，2 代表立體聲unsigned long SampleFrames; // 采樣幀數，每一個幀的大小取決于聲道數和位深度short SampleSize; // 位深度，即每個采樣的大小，用位表示，常見的有 16，24 等extended SampleRate; // 采樣率，常見的如 44100，48000 等 } CommonChunk;

• 和 WAV 一樣，音頻數據是交錯存儲的，這意味著每個采樣幀都包含所有聲道的數據，所以總采樣數據大小等于采樣幀數*聲道數*位深度/8
• 位深度可能不為8的整數倍，但實際存儲按字節大小整數倍確定，比如位深度為12，實際每個采樣占用2個字節，其余位補零
• 由于c/c++語言并不支持extended類型，所以實際使用中需要將其轉化為單精度的float或者雙精度的double

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最后說一下 SoundData 塊的定義

typedef struct {long id; // 必須是 'SSND'long size;unsigned long offset;unsigned long BlockSize;// 按 PCM 編碼的數據 } SoundDataChunk;

• offset 和 BlockSize 主要用來對齊，一般情況下為0，很少遇到非0的，具體請參閱官方文檔

AIFC

AIFC 是 AIFF 的擴展，主要是添加了一個新塊 FormatVersion 塊，同時擴充了原來的 Common 塊

先介紹下新增的常量

#define AIFCVersion1 0xA2805140 #define AIFCIDAIFC 'AIFC' // 替換文件頭的 'AIFF' #define AIFCIDFVER 'FVER'

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新的 FormatVersion 塊

typedef struct {long ID; // 必須是 'FVER'long Size; // 4unsigned long TimeStamp; // AIFCVersion1，目前只有這個 } FormatVersionChunk;

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擴展的 Common 塊

typedef struct {long id; // 必須是 'COMM'long size; // 22 + CompressionName 大小short channels; // 和 AIFF 一樣unsigned long SampleFrames; // 和 AIFF 一樣short SampleSize; // 和 AIFF 一樣extended SampleRate; // 和 AIFF 一樣long CompressionType;// pstring CompressionName; // 可選 } AIFCCommonChunk;

• CompressionType 有許多，可以在開頭的鏈接找到，下面介紹幾個常見的
  • ‘NONE’，未經壓縮的，與 AIFF 完全一致
  • ‘sowt’，數據是交換端序存儲的，對于小端 CPU 來說就不用轉換了
  • ‘fl32’，數據是按照 IEEE 32位浮點數存儲的
  • ‘fl64’，數據是按照 IEEE 64位浮點數存儲的
  • ‘FL32’，與 ‘fl32’ 相同，可以理解為別名
• CompressionName 可選，用于指示壓縮方法名，即使有一般也可忽略

除了sowt類型，其余全部為大端

文件的讀取方法

首先讀取文件頭12個字節，判斷文件類型是 AIFF 或 AIFC，否則退出

讀取8個字節，判斷 ID 和 Size，確定是否需要該塊，不需要則文件指針前進 Size 個字節

讀取需要的信息，進行相應的保存（比如Common塊的內容，音頻數據的文件偏移量等）

重復2-3，直到文件末尾

如果文件相關信息不齊全，則退出

根據先前保存的相關信息，讀取音頻數據

• 所有的內容信息都要進行大小端轉換
• 音頻數據的大小端轉換取決于每個采樣的字節數

其他細節內容

蘋果曾經主要是使用 Pascal 語言進行開發的，后來才換了 C 系的語言，而 Pascal 原生支持 extended 浮點數類型，且在 x86 架構（包括64位）下得到完美的支持（除了Windows x64，這是由于微軟ABI的限制，故編譯器默認不支持，但可以使用匯編手動調用x87 FPU進行處理）。

但是C/C++(大多數語言)不支持extended類型，所以我們需要手動處理，這里介紹兩種方法，一個如何在x86架構的cpu進行操作，因為其余架構本人并不熟悉，另一個是通用解決方法，也就是根據浮點數的定義手動處理轉換。

我們首先定義 extended 類型結構體

typedef struct {unsigned char data[10]; } extended;

關于大小端的轉換此處不再贅述，類似字符串的逆置

然后寫兩個函數，一個是 ExtendedToFloat，一個是 FloatToExtended，使用 double 同理，只需簡單的修改

以下內容只能在 MinGW-gcc 下編譯，在 MSVC 下需要修改，但原理一致，都是利用 x86 架構自帶的 x87 FPU，這個方法并不推薦，且有較大的局限性，故推薦看后面的通用方案

void ExtendedToFloat(const extended *e, const float *s) { #ifdef _WIN32 #ifdef _WIN64// Windows x64 下，前兩個參數分別在 rcx 和 rdx 中// 如果是 Linux x64，則前兩個參數分別在 rdi 和 rsi 中asm("fldt (%rcx)\n\t""fstps (%rdx)\n\t"); // AT&T 匯編風格下，如果是 double 則使用 fstpq #elseasm("movl 4(%esp), %ecx\n\t" // esp+4 是第一個參數"movl 8(%esp), %edx\n\t" // esp+8 是第二個參數"fldt (%ecx)\n\t""fstps (%edx)\n\t"); #endif #else #error "Do not support now" #endif }void FloatToExtended(const float *s, const extended *e) { #ifdef _WIN32 #ifdef _WIN64asm("flds (%rcx)\n\t" // AT&T 匯編風格下，如果是 double 則使用 fldq"fstpt (%rdx)\n\t"); #elseasm("movl 4(%esp), %ecx\n\t""movl 8(%esp), %edx\n\t""flds (%ecx)\n\t""fstpt (%edx)\n\t"); #endif #else #error "Do not support now" #endif

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通用方法如下（注意這里的尾數是截斷的，沒有舍入）：

void ExtendedToFloat(const extended *e, const float *s) {unsigned char *ps = (unsigned char *)s;unsigned char *pe = (unsigned char *)e;unsigned short exponent;exponent = ((pe[9] & 0x7f) << 8 | pe[8]) - 16383 + 127;ps[3] = pe[9] & 0x80 | exponent >> 1;ps[2] = exponent << 7 | (pe[7] & 0x7f); // 實際上尾數的第一位被舍棄了ps[1] = pe[6];ps[0] = pe[5]; }void FloatToExtended(const float *s, const extended *e) {unsigned char *ps = (unsigned char *)s;unsigned char *pe = (unsigned char *)e;unsigned short exponent;exponent = ((ps[3] & 0x7f) << 1 | (ps[2] >> 7)) - 127 + 16383;pe[9] = ps[3] & 0x80 | exponent >> 8;pe[8] = exponent;pe[7] = 0x80 | (ps[2] & 0x7f); // 同理，尾數第一位要置位1pe[6] = ps[1];pe[5] = ps[0];pe[4] = 0;*((long *)pe) = 0; }void ExtendedToDouble(const extended *e, const double *d) {unsigned char *pd = (unsigned char *)&d;unsigned char *pe = (unsigned char *)&e;unsigned short exponent = (((pe[9] & 0x7f) << 8) | pe[8]) - 16383 + 1023;pd[7] = pe[9] & 0x80 | exponent >> 4;pd[6] = exponent << 4 | ((pe[7] >> 3) & 0xf); // 同理pd[5] = pe[7] << 5 | pe[6] >> 3;pd[4] = pe[6] << 5 | pe[5] >> 3;pd[3] = pe[5] << 5 | pe[4] >> 3;pd[2] = pe[4] << 5 | pe[3] >> 3;pd[1] = pe[3] << 5 | pe[2] >> 3;pd[0] = pe[2] << 5 | pe[1] >> 3; }void DoubleToExtended(const double *d, const extended *e) {unsigned char *pd = (unsigned char *)&d;unsigned char *pe = (unsigned char *)&e;unsigned short exponent = (((pd[7] & 0x7f) << 4) | (pd[6] >> 4)) - 1023 + 16383;pe[9] = pd[7] & 0x80 | exponent >> 8;pe[8] = exponent;pe[7] = 0x80 | pd[6] << 3 | pd[5] >> 5; // 同理pe[6] = pd[5] << 3 | pd[4] >> 5;pe[5] = pd[4] << 3 | pd[3] >> 5;pe[4] = pd[3] << 3 | pd[2] >> 5;pe[3] = pd[2] << 3 | pd[1] >> 5;pe[2] = pd[1] << 3 | pd[0] >> 5;pe[1] = pd[0] << 3;pe[0] = 0; }

實際上這個方法在某種程度上也并不通用，因為不同平臺對80位浮點數的表示方法不一樣，但是由于Intel的x87 FPU出現時間較早，其使用的80位浮點數表示方式(即尾數第一位固定為1，而沒有省略)至少在AIFF文件已經成為了一種事實上的標準，幾乎所有的AIFF(AIFC)文件都是按照這種方式的。不過關于80位浮點數和x87協處理器的處理已經屬于歷史遺留問題了，沒有必要討論好壞，所以目前我們只需要用特點的代碼將其轉換到double類型使用即可。

有興趣可以看看這個鏈接https://blog.sina.com.cn/s/blog_6449050e0100p85z.html，對比了x86和MIPS的區別。

水平有限，敬請理解

更新記錄

2023-01-22：修正了關于extended浮點數的錯誤表述，修正了錯誤的代碼，添加了double類型的轉換，添加了代碼庫。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的AIFF和AIFF-C音频交换文件格式的简单介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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