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

时间: 2024-05-12 13:15:43 浏览: 66
处理WAV文件需要了解文件格式,WAV文件包含一个文件头和音频数据部分。文件头中包含了一些基本信息,如采样率、声道数等等,而音频数据部分则是采样后的数字信号。 对于WVD(Wigner-Ville分布),我们可以通过FFT(快速傅里叶变换)来实现。具体的步骤如下: 1. 读取WAV文件头,获取采样率、声道数等信息。 2. 读取音频数据,将其转换为浮点型数值。 3. 对每个声道的音频数据进行WVD计算。 4. 将WVD结果输出到文件中。 以下是代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define PI 3.14159265358979323846 typedef struct WAV_HEADER { char riff[4]; // "RIFF" int size; // 文件总大小 - 8 char wave[4]; // "WAVE" char fmt[4]; // "fmt " int fmt_size; // fmt块大小 short format; // 编码格式 short channels; // 声道数 int sample_rate; // 采样率 int byte_rate; // 每秒数据量 short block_align; // 数据块对齐 short bits_per_sample; // 采样位数 char data[4]; // "data" int data_size; // 音频数据大小 } WAV_HEADER; void read_wav_header(FILE *fp, WAV_HEADER *header) { fread(header, sizeof(WAV_HEADER), 1, fp); } void write_wav_header(FILE *fp, WAV_HEADER *header) { fwrite(header, sizeof(WAV_HEADER), 1, fp); } int main(int argc, char **argv) { if (argc < 2) { printf("Usage: %s <wav_file>\n", argv[0]); return 0; } char *filename = argv[1]; FILE *fp = NULL; WAV_HEADER header; // 打开WAV文件 fopen_s(&fp, filename, "rb"); if (fp == NULL) { printf("Failed to open file: %s\n", filename); return 0; } // 读取WAV文件头 read_wav_header(fp, &header); // 计算每个采样点的间隔时间 double delta_t = 1.0 / header.sample_rate; // 计算每个采样点的频率 double delta_f = 1.0 / (header.sample_rate * delta_t); // 计算FFT所需的长度(2的整数次幂) int n = 1; while (n < header.data_size) { n *= 2; } // 读取音频数据,并转换为浮点型数值 short *data = (short *)malloc(header.data_size); fread(data, header.data_size, 1, fp); double *x = (double *)malloc(n * sizeof(double)); for (int i = 0; i < header.data_size / 2; i++) { x[i] = ((double)data[i]) / 32768.0; } for (int i = header.data_size / 2; i < n; i++) { x[i] = 0; } // 对每个声道的音频数据进行WVD计算 int num_channels = header.channels; double *wvd = (double *)malloc(n * n * sizeof(double)); for (int ch = 0; ch < num_channels; ch++) { for (int k = 0; k < n; k++) { for (int m = 0; m < n; m++) { double sum = 0; for (int n1 = 0; n1 < n; n1++) { int n2 = m + n1 - k; if (n2 < 0 || n2 >= n) { continue; } sum += x[n1] * x[n2] * exp(-2.0 * PI * delta_f * delta_t * (n1 - n2) * (m - k)); } wvd[ch * n * n + k * n + m] = sum; } } } // 输出WVD结果到文件中 FILE *out_fp = NULL; fopen_s(&out_fp, "output.txt", "w"); if (out_fp == NULL) { printf("Failed to create output file\n"); return 0; } for (int ch = 0; ch < num_channels; ch++) { for (int k = 0; k < n; k++) { for (int m = 0; m < n; m++) { fprintf(out_fp, "%d %d %f\n", k, m, wvd[ch * n * n + k * n + m]); } } } fclose(out_fp); // 释放内存 free(data); free(x); free(wvd); fclose(fp); return 0; } ``` 注意: 1. 代码中使用了C11标准的`fopen_s`函数,如果使用低版本的编译器可能需要自行实现此函数。 2. 对于WVD的计算,可以使用多种方法,如基于FFT的方法、基于Choi-Williams分布的方法等等,上述代码仅提供了一种可能的实现方法。 3. 输出的WVD结果可以通过Matlab等软件进行可视化处理。

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