使用 fopen_s读取一个wav文件并对其求WVD并输出WVD结果不使用库函数C语言并解释代码

时间: 2024-05-13 21:18:51 浏览: 49
实现这个功能需要用到以下步骤: 1. 读取 WAV 文件的头部信息,获取采样率和声道数等参数。 2. 读取 WAV 文件的数据部分,存储到数组中。 3. 对数据进行预处理,比如将数据从整型转换为浮点型并进行归一化。 4. 实现 WVD 算法,在时间域和频率域上进行计算。 5. 将 WVD 结果输出到文件中。 以下是一个可能的实现过程: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> // 定义常量 #define PI 3.14159265358979323846 // 定义 WAV 文件头部结构体 typedef struct wav_header_t { char chunk_id[4]; // "RIFF" int chunk_size; // 文件总大小 char format[4]; // "WAVE" char subchunk1_id[4]; // "fmt " int subchunk1_size; // 子块1大小 short audio_format; // 音频格式,1为PCM short num_channels; // 声道数 int sample_rate; // 采样率 int byte_rate; // 每秒数据量 short block_align; // 数据块大小 short bits_per_sample; // 每个采样点的位数 char subchunk2_id[4]; // "data" int subchunk2_size; // 子块2大小 } wav_header; // 定义函数:读取 WAV 文件头部信息 void read_wav_header(FILE *fp, wav_header *header) { fread(header->chunk_id, sizeof(header->chunk_id), 1, fp); fread(&header->chunk_size, sizeof(header->chunk_size), 1, fp); fread(header->format, sizeof(header->format), 1, fp); fread(header->subchunk1_id, sizeof(header->subchunk1_id), 1, fp); fread(&header->subchunk1_size, sizeof(header->subchunk1_size), 1, fp); fread(&header->audio_format, sizeof(header->audio_format), 1, fp); fread(&header->num_channels, sizeof(header->num_channels), 1, fp); fread(&header->sample_rate, sizeof(header->sample_rate), 1, fp); fread(&header->byte_rate, sizeof(header->byte_rate), 1, fp); fread(&header->block_align, sizeof(header->block_align), 1, fp); fread(&header->bits_per_sample, sizeof(header->bits_per_sample), 1, fp); fread(header->subchunk2_id, sizeof(header->subchunk2_id), 1, fp); fread(&header->subchunk2_size, sizeof(header->subchunk2_size), 1, fp); } // 定义函数:读取 WAV 文件数据 void read_wav_data(FILE *fp, short *data, int size) { fread(data, sizeof(short), size, fp); } // 定义函数:预处理 WAV 数据(将 short 转为 float 并归一化) void preprocess_wav_data(short *data, float *data_float, int size) { for (int i = 0; i < size; i++) { data_float[i] = (float)data[i] / 32768.0; // 归一化到 [-1, 1] 之间 } } // 定义函数:计算 WVD void compute_wvd(float *data_float, int size, float **wvd, int wvd_size) { float *g = (float *)malloc(sizeof(float) * wvd_size); float *gc = (float *)malloc(sizeof(float) * wvd_size); float *gd = (float *)malloc(sizeof(float) * wvd_size); float *wv = (float *)malloc(sizeof(float) * wvd_size * wvd_size); for (int n = 0; n < wvd_size; n++) { g[n] = 0.5 - 0.5 * cos(2 * PI * n / wvd_size); } for (int i = 0; i < wvd_size; i++) { for (int j = 0; j < wvd_size; j++) { wv[i * wvd_size + j] = 0; } } for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = 0; j < wvd_size; j++) { gc[j] = data_float[(i + j) % size] * g[j]; gd[j] = data_float[(i - j + size) % size] * g[j]; } for (int k = 0; k < wvd_size; k++) { for (int l = 0; l < wvd_size; l++) { wv[k * wvd_size + l] += gc[k] * gd[l]; } } } *wvd = wv; free(g); free(gc); free(gd); } // 定义函数:输出 WVD 结果到文件 void write_wvd_data(FILE *fp, float *wvd, int size) { fwrite(wvd, sizeof(float), size * size, fp); } int main() { // 打开 WAV 文件 FILE *fp = NULL; fopen_s(&fp, "test.wav", "rb"); if (fp == NULL) { printf("Failed to open WAV file.\n"); return -1; } // 读取 WAV 文件头部信息 wav_header header; read_wav_header(fp, &header); // 计算数据大小 int data_size = header.subchunk2_size / sizeof(short); // 读取 WAV 文件数据 short *data = (short *)malloc(sizeof(short) * data_size); read_wav_data(fp, data, data_size); // 关闭 WAV 文件 fclose(fp); // 预处理 WAV 数据 float *data_float = (float *)malloc(sizeof(float) * data_size); preprocess_wav_data(data, data_float, data_size); // 计算 WVD int wvd_size = header.sample_rate / 10; // WVD 窗口大小为采样率的 1/10 float *wvd = NULL; compute_wvd(data_float, data_size, &wvd, wvd_size); // 输出 WVD 结果到文件 fopen_s(&fp, "wvd.dat", "wb"); if (fp == NULL) { printf("Failed to open output file.\n"); return -1; } write_wvd_data(fp, wvd, wvd_size); // 关闭输出文件 fclose(fp); // 释放内存 free(data); free(data_float); free(wvd); return 0; } ``` 上面的代码实现了读取 WAV 文件并计算 WVD 的功能,但是 WVD 的计算量比较大,对于较长的音频文件可能需要一段时间才能计算出结果。因此,在实际应用中可能需要对 WVD 算法进行优化,比如使用 FFT 等快速傅里叶变换算法来加速计算。

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