Calcolare la durata di un file audio WAV

Un segnale per poter essere ricostruito a partire dai suoi campioni, deve essere campionato con una "frequenza di campionamento" fc pari al doppio della banda del segnale, ossia più precisamente della frequenza più alta contenuta nello spettro del segnale di partenza (Teorema di Nyquist-Shannon). Nel caso di segnali audio avremo:

fc = 2 * 20000 = 40000Hz

(per motivi tecnici i CD vengono campionati con fc = 44000Hz = 44KHz).

Se ad ogni campione associamo n bit, allora abbiamo il "bit-rate " ("Velocità di trasmissione"), che è dato dal prodotto della frequenza di campionamento per la risoluzione del campionamento per il numero dei canali di uscita:

bit-rate = fc * bit * canali

(nei CD: 16 bit => bit-rate = 44000 * 16bit/secondo * canali)

Se si vuole esprimere il valore in Byte-rate, allora si dovrà effettuare la seguente divisione:

Byte-rate = bit-rate / 8 

Quindi se il brano è, ad esempio, campionato con frequenza 44100, con risoluzione a 16-bit e 2 canali (stereo), avremo il bit-rate:

bit-rate = 44100 * 16 * 2

e se il brano dura T secondi, allora significa che è stato letto nell'unità di tempo un numero di bit pari a:

numero di bit del brano = bit-rate * T

Conoscere la durata in secondi di un brano audio

Se conosciamo la dimensione in bit del brano (bit_letti), e vogliamo conoscere la durata in secondi del brano, si usa la formula inversa:

sia se mono che stereo:  Tsec = bit_letti / bit-rate

e non resta che calcolare il bit-rate in base ai dati disponibili del brano (mono o stereo, frequenza di campionamento, risoluzione di campionamento).

Il calcolo, dunque, è:

Tsec = (dimensione_del_file_in_byte * 8) / bit-rate

La dimensione (ad esempio di un file audio) espressa in byte va moltiplicata per 8, perché - come già detto sopra - si fa riferimento ai bit .

Conoscere in particolare la durata di un file WAV

In particolare, volendo conoscere la durata di un file WAV, è possibile adottare almeno le modalità che qui seguono.

1^a modalità

durata = (dimensione_dei_dati_grezzi_in_byte * 8) / (frequenza * bit * canali)

laddove la variabile frequenza rappresenta la frequenza di campionamento dell'onda audio.
Questa modalità molto precisa prevede, dunque, che per calcolare la durata di un file wav sono necessari:
- quantità dei dati audio grezzi;
- frequenza di campionamento;
- risoluzione di campionamento in bit;
- numero dei canali.

2^a modalità

durata = (dimensione_dei_dati_grezzi_in_byte / ((bit * canali) / 8)) / frequenza

3^a modalità

durata = (dimensione_dei_dati_grezzi_in_byte / block_align) / frequenza

laddove la variabile block_align è data dal valore, espresso in little-endian, del 33° e 34° byte (indice byte n. 32 e n. 33) del blocco di intestazione del file WAV.

4^a modalità

durata = dimensione_dei_dati_grezzi_in_byte / Byte_rate_per_secondo

laddove la variabile Byte_rate_per_secondo è data dal valore, espresso in little-endian, del 29°, 30°, 31° e 32° byte (indice byte dal n. 28 e n. 31) del blocco di intestazione del file WAV.
Il "Byte_rate_per_secondo" è la quantità di byte processati (ed eseguiti) ogni secondo.

5^a modalità

Questa modalità usa i frames audio.
La quantità complesssiva dei frames contenuta da un file WAV, si ottiene con la seguente formula:

frames = (dimensione_dei_dati_grezzi_in_byte) \ ((bit \ 8) * canali)

Infine per conoscere la durata del file WAV:

durata = frames / frequenza