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

首先需要了解一下WVD（Wigner-Ville Distribution）是什么，它是一种在信号处理中常用的时频分析方法，可以反映出信号在时域和频域上的瞬时特征。它的核心思想是将信号在时频上进行分析，得到一个二维函数，即Wigner-Ville分布函数。

接下来就可以开始编写代码了，以下是读取WAV文件并进行WVD处理的代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

#define PI 3.14159265358979323846

// 读取WAV文件头信息
void read_wav_header(FILE *fp, int *sample_rate, int *data_size)
{
    char header[44];
    fread(header, sizeof(char), 44, fp);
    *sample_rate = *(int *)(header + 24);
    *data_size = *(int *)(header + 40);
}

// 计算WVD
void wvd(double *x, int n, double *wvd, int nw)
{
    int i, j, k;
    double re, im;

    for (i = 0; i < nw; i++) {
        for (j = 0; j < nw; j++) {
            re = 0.0;
            im = 0.0;
            for (k = 0; k < n; k++) {
                if ((i-k >= 0) && (j+k < nw)) {
                    re += x[k] * x[i-k] * cos(2.0 * PI * j * k / nw);
                    im += x[k] * x[i-k] * sin(2.0 * PI * j * k / nw);
                }
            }
            wvd[i * nw + j] = re * re + im * im;
        }
    }
}

int main()
{
    FILE *fp;
    int sample_rate, data_size, read_size;
    char file_name[] = "test.wav";
    double *data;
    double *wvd;
    int nw, n, i, j;

    fp = fopen(file_name, "rb");
    if (fp == NULL) {
        printf("File open error!\n");
        return -1;
    }

    read_wav_header(fp, &sample_rate, &data_size);
    nw = 2048; // 每个窗口的大小
    n = data_size / 2 / nw; // 窗口数量
    data = (double *)malloc(sizeof(double) * nw);
    wvd = (double *)malloc(sizeof(double) * nw * nw);

    for (i = 0; i < n; i++) {
        read_size = fread(data, sizeof(double), nw, fp);
        if (read_size != nw) {
            printf("File read error!\n");
            return -1;
        }
        wvd(data, nw, wvd + i * nw * nw, nw);
    }

    // 输出WVD结果
    for (i = 0; i < nw; i++) {
        for (j = 0; j < nw; j++) {
            printf("%f ", wvd[i * nw + j]);
        }
        printf("\n");
    }

    free(data);
    free(wvd);
    fclose(fp);

    return 0;
}

代码中首先定义了一个read_wav_header函数来读取WAV文件的头信息，其中包括采样率和数据大小。然后定义了一个wvd函数来计算WVD，该函数接受一个长度为n的输入信号x和输出WVD wvd，以及窗口大小nw。具体的计算过程可以参考WVD的原理。

在主函数中，首先打开WAV文件，并根据采样率和数据大小计算出窗口数量n。然后使用malloc函数分配输入数据和输出WVD所需要的空间。通过循环读取每个窗口的数据，并调用wvd函数计算WVD。最后输出WVD结果。

需要注意的是，代码中使用了fread函数来读取WAV文件中的数据。由于WAV文件中的数据是16位的，因此需要使用double类型来存储每个采样点的值，并且读取时需要按照16位读取。另外，由于WVD计算的复杂度比较高，因此在实际应用中可能需要使用更高效的算法或优化方法来提高计算效率。