vs2019C语言fopen_s通过文件名读WAV文件内的数据,统计时域信号的均值、均方值、方差,计算信号的自协方差矩阵

时间: 2024-05-11 22:14:48 浏览: 8
下面是一个简单的示例代码,可以通过文件名读取WAV文件内的数据,并计算信号的时域统计量和自协方差矩阵: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdint.h> #include <math.h> #define BUFFER_SIZE 1024 struct WaveHeader { char chunkId[4]; uint32_t chunkSize; char format[4]; char subchunk1Id[4]; uint32_t subchunk1Size; uint16_t audioFormat; uint16_t numChannels; uint32_t sampleRate; uint32_t byteRate; uint16_t blockAlign; uint16_t bitsPerSample; char subchunk2Id[4]; uint32_t subchunk2Size; }; int main(int argc, char *argv[]) { if (argc < 2) { printf("Usage: %s <filename>\n", argv[0]); return 1; } FILE *fp = NULL; fopen_s(&fp, argv[1], "rb"); if (fp == NULL) { printf("Error opening file %s\n", argv[1]); return 1; } // Read WAV header struct WaveHeader header; fread(&header, sizeof(header), 1, fp); if (strncmp(header.chunkId, "RIFF", 4) != 0 || strncmp(header.format, "WAVE", 4) != 0 || strncmp(header.subchunk1Id, "fmt ", 4) != 0 || header.audioFormat != 1) { printf("Invalid WAV file format\n"); fclose(fp); return 1; } // Read audio data uint32_t numSamples = header.subchunk2Size / (header.bitsPerSample / 8); float *data = (float *) malloc(numSamples * sizeof(float)); int16_t buffer[BUFFER_SIZE]; int readSize = 0; uint32_t i = 0; while ((readSize = fread(buffer, sizeof(int16_t), BUFFER_SIZE, fp)) > 0) { for (int j = 0; j < readSize; j++) { data[i++] = buffer[j] / 32768.0f; } } fclose(fp); // Calculate time domain statistics float mean = 0.0f, variance = 0.0f, rms = 0.0f; for (i = 0; i < numSamples; i++) { mean += data[i]; rms += data[i] * data[i]; } mean /= numSamples; rms = sqrtf(rms / numSamples); for (i = 0; i < numSamples; i++) { variance += (data[i] - mean) * (data[i] - mean); } variance /= numSamples; printf("Mean: %f\n", mean); printf("RMS: %f\n", rms); printf("Variance: %f\n", variance); // Calculate autocovariance matrix uint32_t maxLag = 100; float *autoCov = (float *) malloc((maxLag + 1) * (maxLag + 1) * sizeof(float)); for (uint32_t m = 0; m <= maxLag; m++) { for (uint32_t n = 0; n <= maxLag; n++) { float sum = 0.0f; for (i = 0; i < numSamples - m; i++) { sum += (data[i] - mean) * (data[i + m] - mean); } autoCov[m * (maxLag + 1) + n] = sum / (numSamples - m); if (m != n) { autoCov[n * (maxLag + 1) + m] = autoCov[m * (maxLag + 1) + n]; } } } // Print autocovariance matrix for (uint32_t m = 0; m <= maxLag; m++) { for (uint32_t n = 0; n <= maxLag; n++) { printf("%f ", autoCov[m * (maxLag + 1) + n]); } printf("\n"); } free(data); free(autoCov); return 0; } ``` 该代码首先通过 `fopen_s` 函数打开指定的 WAV 文件,并读取 WAV 文件头部信息。然后,它将 WAV 文件中的音频数据读入到一个浮点数数组中,将每个采样值除以 32768.0,以将其归一化到 [-1, 1] 的范围内。接下来,它计算了时域统计量(均值、均方值和方差),并使用这些统计量计算了自协方差矩阵。最后,它打印了自协方差矩阵的值。需要注意的是,该代码的自协方差矩阵是一个对称矩阵,并且仅计算了最多 100 个滞后样本的值。如果需要更高的分辨率和/或更大的滞后样本数量,请相应地更改 `maxLag` 变量的值。

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