C语言对wav文件计算时域信号的均值、均方值、方差,计算信号的自协方差矩阵

时间: 2024-05-06 17:22:00 浏览: 162
计算时域信号的均值、均方值、方差: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> int main() { FILE *fp = fopen("test.wav", "rb"); if (fp == NULL) { printf("Failed to open file.\n"); return 1; } // 读取wav文件头 char riff[4], wave[4], fmt[4], data[4]; unsigned int chunk_size, subchunk1_size, sample_rate, byte_rate, subchunk2_size; unsigned short audio_format, num_channels, block_align, bits_per_sample; fread(riff, sizeof(char), 4, fp); fread(&chunk_size, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(wave, sizeof(char), 4, fp); fread(fmt, sizeof(char), 4, fp); fread(&subchunk1_size, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(&audio_format, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(&num_channels, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(&sample_rate, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(&byte_rate, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(&block_align, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(&bits_per_sample, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(data, sizeof(char), 4, fp); fread(&subchunk2_size, sizeof(unsigned int), 1, fp); // 计算每个样本点的位数 int sample_size = bits_per_sample / 8; // 计算信号长度 int signal_length = subchunk2_size / sample_size / num_channels; // 读取所有样本点 short *samples = (short*)malloc(sizeof(short) * signal_length); for (int i = 0; i < signal_length; i++) { fread(&samples[i], sample_size, 1, fp); } // 计算均值 double mean = 0; for (int i = 0; i < signal_length; i++) { mean += samples[i]; } mean /= signal_length; printf("Mean: %.2f\n", mean); // 计算均方值 double rms = 0; for (int i = 0; i < signal_length; i++) { rms += pow(samples[i], 2); } rms = sqrt(rms / signal_length); printf("RMS: %.2f\n", rms); // 计算方差 double variance = 0; for (int i = 0; i < signal_length; i++) { variance += pow(samples[i] - mean, 2); } variance /= signal_length; printf("Variance: %.2f\n", variance); free(samples); fclose(fp); return 0; } ``` 计算信号的自协方差矩阵: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define MATRIX_SIZE 10 void auto_correlation_matrix(double *signal, int signal_length, double *matrix) { // 计算均值 double mean = 0; for (int i = 0; i < signal_length; i++) { mean += signal[i]; } mean /= signal_length; // 计算方差 double variance = 0; for (int i = 0; i < signal_length; i++) { variance += pow(signal[i] - mean, 2); } variance /= signal_length; // 计算自协方差矩阵 for (int i = 0; i < MATRIX_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < MATRIX_SIZE; j++) { double sum = 0; for (int k = 0; k < signal_length - abs(i - j); k++) { sum += (signal[k + j] - mean) * (signal[k + i] - mean); } matrix[i * MATRIX_SIZE + j] = sum / (signal_length - abs(i - j)) / variance; } } } int main() { FILE *fp = fopen("test.wav", "rb"); if (fp == NULL) { printf("Failed to open file.\n"); return 1; } // 读取wav文件头 char riff[4], wave[4], fmt[4], data[4]; unsigned int chunk_size, subchunk1_size, sample_rate, byte_rate, subchunk2_size; unsigned short audio_format, num_channels, block_align, bits_per_sample; fread(riff, sizeof(char), 4, fp); fread(&chunk_size, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(wave, sizeof(char), 4, fp); fread(fmt, sizeof(char), 4, fp); fread(&subchunk1_size, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(&audio_format, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(&num_channels, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(&sample_rate, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(&byte_rate, sizeof(unsigned int), 1, fp); fread(&block_align, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(&bits_per_sample, sizeof(unsigned short), 1, fp); fread(data, sizeof(char), 4, fp); fread(&subchunk2_size, sizeof(unsigned int), 1, fp); // 计算每个样本点的位数 int sample_size = bits_per_sample / 8; // 计算信号长度 int signal_length = subchunk2_size / sample_size / num_channels; // 读取所有样本点 short *samples = (short*)malloc(sizeof(short) * signal_length); for (int i = 0; i < signal_length; i++) { fread(&samples[i], sample_size, 1, fp); } // 计算自协方差矩阵 double matrix[MATRIX_SIZE * MATRIX_SIZE]; auto_correlation_matrix(samples, signal_length, matrix); for (int i = 0; i < MATRIX_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < MATRIX_SIZE; j++) { printf("%.2f ", matrix[i * MATRIX_SIZE + j]); } printf("\n"); } free(samples); fclose(fp); return 0; } ```
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