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: 2024-05-06 21:17:08 浏览: 14
首先,WVD(Wigner-Ville Distribution)是一种时频分析方法,可以将时域信号在时频域上进行分析。下面是一个使用C语言实现读取.wav文件并计算WVD的例子:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#define BUFFER_SIZE 1024
#define PI 3.14159265358979323846
int main(int argc, char* argv[])
{
if(argc != 3) {
printf("Usage: %s <input_file> <output_file>\n", argv[0]);
return 1;
}
// 打开输入文件
FILE* input_file;
if(fopen_s(&input_file, argv[1], "rb")!=0) {
printf("Failed to open input file: %s\n", argv[1]);
return 1;
}
// 读取文件头信息
char buffer[BUFFER_SIZE];
int sample_rate, bits_per_sample;
fread(buffer, 1, 36, input_file);
sample_rate = *(int*)(buffer + 24);
bits_per_sample = *(int*)(buffer + 34);
// 计算每个样本所占的字节数
int bytes_per_sample = bits_per_sample / 8;
// 打开输出文件
FILE* output_file;
if(fopen_s(&output_file, argv[2], "wb")!=0) {
printf("Failed to open output file: %s\n", argv[2]);
return 1;
}
// 读取数据
int samples_per_channel = (fseek(input_file, 0, SEEK_END), ftell(input_file) - 44) / bytes_per_sample;
float* data = (float*)malloc(samples_per_channel * sizeof(float));
fseek(input_file, 44, SEEK_SET);
for(int i=0; i<samples_per_channel; ++i) {
unsigned char buffer[4];
fread(buffer, bytes_per_sample, 1, input_file);
if(bytes_per_sample == 1) {
data[i] = buffer[0] / 127.5 - 1.0;
} else if(bytes_per_sample == 2) {
data[i] = *(short*)buffer / 32767.5;
} else if(bytes_per_sample == 3) {
int value = buffer[0] | buffer[1]<<8 | buffer[2]<<16;
if(value>>23) value |= ~0x7FFFFF;
data[i] = value / 8388607.5;
} else if(bytes_per_sample == 4) {
data[i] = *(float*)buffer;
} else {
printf("Unsupported bits per sample: %d\n", bits_per_sample);
return 1;
}
}
// 计算WVD
int n = samples_per_channel;
float* wvd = (float*)calloc(n*n, sizeof(float));
for(int i=0; i<n; ++i) {
for(int j=0; j<n; ++j) {
float sum = 0.0f;
for(int k=0; k<n; ++k) {
float x = 2.0f*PI*(k - n/2.0f)*(j - i)/(float)n;
float window = 0.5f - 0.5f*cos(2.0f*PI*k/n);
float complex = data[k] * cexpf(-I*x);
sum += window * complex;
}
wvd[i*n+j] = sum/(float)n;
}
}
// 写入数据
fwrite(wvd, sizeof(float), n*n, output_file);
// 释放内存
free(data);
free(wvd);
// 关闭文件
fclose(input_file);
fclose(output_file);
return 0;
}
```
代码中使用了以下步骤:
1. 打开输入文件并读取文件头信息,包括采样率和每个样本的位深度。
2. 根据文件头信息计算每个样本所占的字节数,并读取所有的数据。
3. 计算WVD,对于每个时刻和频率点,计算所有样本的加权和,其中权重由窗函数和相位因子决定。
4. 将WVD写入输出文件中,并释放内存。
需要注意的是,本例中使用了一个简单的窗函数(汉宁窗),在实际应用中可能需要根据具体情况选择不同的窗函数。此外,WVD计算量较大,对于较长的信号需要考虑加速计算的方法,如快速WVD算法等。