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，需要了解以下WVD（Wigner-Ville Distribution）的概念和计算方法。WVD是一种时频分析方法，可以将信号在时间和频率两个维度上进行分析，得到时频分布图。

下面是一个简单的C语言程序，用于读取wav文件并对其求WVD：

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

#define PI 3.1415926

typedef struct
{
    char RIFF[4];
    unsigned long ChunkSize;
    char WAVE[4];
    char fmt[4];
    unsigned long Subchunk1Size;
    unsigned short AudioFormat;
    unsigned short NumChannels;
    unsigned long SampleRate;
    unsigned long ByteRate;
    unsigned short BlockAlign;
    unsigned short BitsPerSample;
    char data[4];
    unsigned long Subchunk2Size;
} WavHeader;

// 计算WVD
void wvd(double *x, int N, double *wvd_out)
{
    int k, l, n;
    double tau, t, f, re, im, tmp;

    // 初始化输出数组
    memset(wvd_out, 0, sizeof(double)*N*N);

    for (k = 0; k < N; k++)
    {
        for (l = 0; l < N; l++)
        {
            for (n = 0; n < N; n++)
            {
                tau = (double)(n - N / 2);
                t = (double)(k - N / 2);
                f = (double)(l - N / 2);

                re = x[n] * x[n + (int)tau];
                im = 0.0;

                tmp = cos(2 * PI * f * tau / N) + sin(2 * PI * f * tau / N);
                re *= tmp;
                im *= tmp;

                wvd_out[l*N+k] += re;
            }
        }
    }
}

int main()
{
    FILE *fp;
    WavHeader header;
    double *data, *wvd_out;
    int i, j, N;

    fp = fopen("test.wav", "rb");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("Failed to open file.\n");
        return -1;
    }

    // 读取头部信息
    fread(&header, sizeof(WavHeader), 1, fp);

    // 获取采样率和采样点数
    N = header.Subchunk2Size / header.NumChannels / (header.BitsPerSample / 8);

    // 分配内存
    data = (double*)malloc(sizeof(double)*N);
    wvd_out = (double*)malloc(sizeof(double)*N*N);

    // 读取音频数据
    for (i = 0; i < N; i++)
    {
        if (header.BitsPerSample == 16)
        {
            short s;
            fread(&s, sizeof(short), 1, fp);
            data[i] = (double)s / 32768.0; // 将数据归一化到[-1, 1]区间
        }
        else if (header.BitsPerSample == 8)
        {
            unsigned char c;
            fread(&c, sizeof(unsigned char), 1, fp);
            data[i] = ((double)c - 128.0) / 128.0; // 将数据归一化到[-1, 1]区间
        }
    }

    fclose(fp);

    // 计算WVD
    wvd(data, N, wvd_out);

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

    // 释放内存
    free(data);
    free(wvd_out);

    return 0;
}

程序中的WavHeader结构体用于存储wav文件的头部信息，包括RIFF标志、文件大小、文件格式等。在读取wav文件时，先读取头部信息，然后根据采样率和采样点数计算出数据长度N，再根据数据长度动态分配内存。

读取音频数据时，根据采样位数来读取数据，如果是16位采样，则读取一个short类型的数据；如果是8位采样，则读取一个unsigned char类型的数据。

计算WVD时，通过三重循环遍历所有时频点，然后根据Wigner-Ville分布的公式计算每个时频点的值，最后将所有时频点的值存储在一个二维数组中，即为WVD结果。

输出WVD结果时，只需要将二维数组中的值逐个输出即可。