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【美亚技术分享】第六十三期:音频文件损坏怎么办?恢复教程看这里

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编者按

多媒体时代到来的标志是声卡的普及,这让声音文件的数量大幅增长。音频格式就是对声音文件的编码和解码的格式。目前主流音频格式有两类,分别为有损音频格式如MP3格式和无损音频格式如WAV。

本期感谢美亚柏科技术专家带我们了解常用的音频格式以及如何恢复已损坏的音频文件等相关知识。



一、常用音频格式介绍

常用音频格式有MP3、AAC、AMR、WAV、Ogg、M4A等。


01.MP3音频格式


MP3格式应用非常广泛,主要应用在音乐文件、录音文件等场景中。MP3文件结构大体分为三部分:TAG_V2(ID3V2),Frame,TAG_V1(ID3V1)。


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ID3V2和ID3V1这两部分可以缺失,并不影响文件的播放,比如录音文件等。由于MP3每一个数据帧都带有解码信息,且每帧相互独立,故它的解码可以从任意位置开始。


02.AAC音频格式


AAC是新一代的有损音频压缩格式,1997年推出,目的是取代MP3格式,具有更高的压缩比。AAC的音频文件格式分为ADIF和ADTS。


ADIF:Audio Data Interchange Format 音频数据交换格式。这种格式的特征是必须确定找到这个音频数据的开始,不能在音频数据流中间位置开始解码,即它的解码必须在明确定义的开始处进行。故这种格式常用在磁盘文件中。


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ADTS:Audio DataTransport Stream 音频数据传输流。这种格式的特征在于它是一个有同步字的比特流,解码可以在这个流的任何位置开始。它的特征类似于mp3数据流格式。


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图中表示出了ADTS一帧的简明结构,其两边的空白矩形表示一帧前后的数据。


03.AMR音频格式


AMR,全称是:Adaptive Multi-Rate,自适应多速率,是一种音频编码文件格式,专用于有效地压缩语音频率。AMR音频主要针对移动设备的音频压缩,压缩比非常高,但是音质比较差,适合语音类的音频压缩,不适合对音质要求较高的音乐类音频的压缩。AMR音频主要用于通话录音、执法记录仪、微信语音等。


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AMR格式和MP3格式类似,同样每帧都带有帧头,帧头包含同步信息和解码信息,但是常用播放器对AMR音频文件的识别播放需要有文件头部。在有文件头部情况下对文件内部得任意截取并不影响播放。


04.WAV音频格式


WAV是由微软开发的一种音频格式。WAV符合 PIFF Resource Interchange File Format规范。WAV文件本身由三个“块”信息组成:将文件标识为WAV文件的RIFF块、识别采样率等参数的FORMAT块和包含实际数据(样本)的DATA块。


WAV文件格式如下图:


005.png



05.Ogg音频格式


Ogg是一个自由且开放标准的容器格式,由Xiph.Org基金会所维护。Ogg格式并不受到软件专利的限制,且设计用于有效率地流媒体和处理高品质的数字多媒体。


Ogg是以页(page)为单位将逻辑流组织链接起来,每个页都有pageheader和pagedata。如下图1所示:

PAGE1

PAGE2

PAGE3

 

每个页之间相互独立,都包含了各自应有的信息,页的大小是可变的,通常为4K-8KB,最大值不能超过65307 bytes。Ogg音频文件的前两个页中包含音频解码信息。


OggS(标识4B)

Version(1B)

Header_type(1B)


Granule_position(8B)


Serial_number(4B))


Page_sequence(4B)


CRC_checksum(4B)


Num_segment (1B)

Segment_table

……

Data

 

根据上述各种音频格式的介绍,我们可以把这些音频格式分为两类:


1)  解码信息在每一个数据帧头部的音频格式。


主要包括AMR、MP3、AAC的ADTS格式。对于这一类的音频文件,每一个数据帧头部都带有解码音频所需的信息,本身具备流特征,在音频流的传输和处理方面更加合适。可以任意帧播放,即在音频文件的任意位置截取一段数据保存成单独文件都能播放。我们来一起做个实验:


a. 选取一个可以正常播放的MP3文件,如下图所示:


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b. 使用winhex打开该文件,并从任意位置截取一段数据,保存为新文件。命名为test.mp3。



1536748469702058.png


c. 播放test.mp3文件,发现可以正常播放。



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2)  解码信息在文件头部的音频格式。


主要包括WAV、Ogg、M4A、AAC的ADIF格式。对于这一类的音频文件,音频的解码信息在文件头部,即解码必须明确定义的开始处。同样做个实验:


a. 选取一个可以正常播放的WAV文件。


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b. 使用winhex打开该文件,并把头部的信息填充0,保存文件。


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头部清零前


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头部清零后


c. 播放test.wav文件,发现无法播放。



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二、什么情况导致损坏


生活中常遇到无法播放的音频文件,那么什么情况会导致音频文件无法播放?

1)      突然断电导致正在录制的音频解码信息没有填写完整或文件大小信息不正确。

2)      误删除文件后又对磁盘有写的操作导致文件可能被覆盖,通过第三方软件恢复回来的音频文件。

3)      病毒导致音频文件的部分内容被加密。



三、损坏了该怎么办


根据前面对音频格式介绍,对于每一帧都带有解码信息的格式,可以从文件的任意位置开始播放,但是如果头部被覆盖大量垃圾数据导致播放器无法找到有效音频帧导致无法播放,这类型的损坏文件我们要做的就是把未覆盖部分的帧提取出来保存为新文件。比如,美亚柏科恢复大师的音频修复功能即根据这一原理从损坏文件恢复音频文件,镜像文件等文件中提取音频数据,达到修复音频文件的目的。


对于解码信息在文件头部的音频格式,且文件头部解码信息被损坏的音频文件,美亚柏科恢复大师同样使用本文分析的从参考音频文件中提取解码信息的方法,重新组装损坏文件,达到修复损坏文件的目的。


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