Waveファイルのデータ部分を取り出しC言語の配列に変換するプログラムです。Waveファイルの入出力部分にはWaveファイルを入出力してみるのプログラムを使わさせてもらいました。
データの変換にはsoxを使うと便利です。
raspberry piでのsoxのインストール
$ sudo apt-get install sox $ sudo apt-get install libsox-fmt-all
変換プログラム
/* read Wav file see http://hooktail.org/computer/index.php?Wave%A5%D5%A5%A1%A5%A4%A5%EB%A4%F2%C6%FE%BD%D0%CE%CF%A4%B7%A4%C6%A4%DF%A4%EB waveファイルはデータをリトルエンディアンで保存している このプログラムはCPUがリトルエンディアンでないと動作しない */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdint.h> #define HEADERSIZE 44 typedef struct { int16_t l; int16_t r; } Soundsample16; typedef struct { uint8_t l; uint8_t r; } Soundsample8; typedef struct { uint16_t channelnum; //モノラルなら1、ステレオなら2 uint32_t samplingrate; //Hz単位 uint16_t bit_per_sample; //1サンプルあたりのbit数 uint32_t datanum; //モノラルならサンプル数を、ステレオなら左右１サンプルずつの組の数 uint8_t *monaural8; //8ビットモノラルのデータならこれを使う int16_t *monaural16; //16ビットモノラルならばこれを使う Soundsample8 *stereo8; //8ビットステレオならばこれを使う Soundsample16 *stereo16; //16ビットステレオならばこれを使う } Sound; //取得に成功すればポインタを失敗すればNULLを返す Sound *Read_Wave(char *filename); //書き込みに成功すれば0を失敗すれば1を返す int Write_Wave(char *filename, Sound *snd); //Soundを作成し、引数の情報に合わせて領域の確保をする。使われる形式以外の領域のポインタはNULL //成功すればポインタを、失敗すればNULLを返す Sound *Create_Sound(uint16_t channelnum, uint32_t samplingrate, uint16_t bit_per_sample, uint32_t datasize); //Soundを開放する void Free_Sound(Sound *snd); Sound *Read_Wave(char *filename) { uint32_t i; uint8_t header_buf[20]; //フォーマットチャンクのサイズまでのヘッダ情報を取り込む FILE *fp; Sound *snd; uint32_t datasize; //波形データのバイト数 uint16_t fmtid; //fmtのIDを格納する uint16_t channelnum; //チャンネル数 uint32_t samplingrate; //サンプリング周波数 uint16_t bit_per_sample; //量子化ビット数 uint8_t *buf; //フォーマットチャンクIDから拡張部分までのデータを取り込む uint32_t fmtsize; if ((fp = fopen(filename, "rb")) == NULL) { fprintf(stderr, "Error: %s could not read.\n", filename); return NULL; } fread(header_buf, sizeof(uint8_t), 20, fp); //フォーマットチャンクサイズまでのヘッダ部分を取り込む //ファイルがRIFF形式であるか if (strncmp(header_buf, "RIFF", 4)) { fprintf(stderr, "Error: %s is not RIFF.\n", filename); fclose(fp); return NULL; } //ファイルがWAVEファイルであるか if (strncmp(header_buf + 8, "WAVE", 4)) { fprintf(stderr, "Error: %s is not WAVE.\n", filename); fclose(fp); return NULL; } //fmt のチェック if (strncmp(header_buf + 12, "fmt ", 4)) { fprintf(stderr, "Error: %s fmt not found.\n", filename); fclose(fp); return NULL; } memcpy(&fmtsize, header_buf + 16, sizeof(fmtsize)); if ((buf = (uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t) * fmtsize)) == NULL) { fprintf(stderr, "Allocation error size fmtsize %x\n",fmtsize); fclose(fp); return NULL; } fread(buf, sizeof(uint8_t), fmtsize, fp); //フォーマットIDから拡張部分までのヘッダ部分を取り込む memcpy(&fmtid, buf, sizeof(fmtid)); //LinearPCMファイルならば1が入る if (fmtid != 1) { fprintf(stderr, "Error: %s is not LinearPCM.\n", filename); fclose(fp); return NULL; } memcpy(&channelnum, buf + 2, sizeof(channelnum)); //チャンネル数を取得 memcpy(&samplingrate, buf + 4, sizeof(samplingrate)); //サンプリング周波数を取得 memcpy(&bit_per_sample, buf + 14, sizeof(bit_per_sample)); //量子化ビット数を取得 fread(buf, sizeof(uint8_t), 8, fp); //factもしくはdataのIDとサイズを取得8バイト if (!strncmp(buf, "fact", 4)) { fread(buf, sizeof(uint8_t), 4, fp); fread(buf, sizeof(uint8_t), 8, fp); } if (strncmp(buf, "data", 4)) { fprintf(stderr, "Error: %s data part not found.\n", filename); fclose(fp); return NULL; } memcpy(&datasize, buf + 4, sizeof(datasize)); //波形データのサイズの取得 if ((snd = Create_Sound(channelnum, samplingrate, bit_per_sample, datasize)) == NULL) { fclose(fp); return NULL; } if (channelnum == 1 && bit_per_sample == 8) { fread(snd->monaural8, sizeof(uint8_t), snd->datanum, fp); //データ部分を全て取り込む } else if (channelnum == 1 && bit_per_sample == 16) { fread(snd->monaural16, sizeof(int16_t), snd->datanum, fp); } else if (channelnum == 2 && bit_per_sample == 8) { for (i = 0; i < snd->datanum; i++) { fread(&(snd->stereo8[i].l), sizeof(uint8_t), 1, fp); fread(&(snd->stereo8[i].r), sizeof(uint8_t), 1, fp); } } else if (channelnum == 2 && bit_per_sample == 16) { for (i = 0; i < snd->datanum; i++) { fread(&(snd->stereo16[i].l), sizeof(int16_t), 1, fp); fread(&(snd->stereo16[i].r), sizeof(int16_t), 1, fp); } } else { fprintf(stderr, "Header is destroyed."); fclose(fp); Free_Sound(snd); } return snd; } int Write_Wave(char *filename, Sound *snd) { int i; FILE *fp; uint8_t header_buf[HEADERSIZE]; //ヘッダを格納する uint32_t fswrh; //リフヘッダ以外のファイルサイズ uint32_t fmtchunksize; //fmtチャンクのサイズ uint32_t dataspeed; //データ速度 uint16_t blocksize; //1ブロックあたりのバイト数 uint32_t datasize; //周波数データのバイト数 uint16_t fmtid; //フォーマットID if ((fp = fopen(filename, "wb")) == NULL) { fprintf(stderr, "Error: %s could not open.\n", filename); return 1; } fmtchunksize = 16; blocksize = snd->channelnum * (snd->bit_per_sample / 8); dataspeed = snd->samplingrate * blocksize; datasize = snd->datanum * blocksize; fswrh = datasize + HEADERSIZE - 8; fmtid = 1; header_buf[0] = 'R'; header_buf[1] = 'I'; header_buf[2] = 'F'; header_buf[3] = 'F'; memcpy(header_buf + 4, &fswrh, sizeof(fswrh)); header_buf[8] = 'W'; header_buf[9] = 'A'; header_buf[10] = 'V'; header_buf[11] = 'E'; header_buf[12] = 'f'; header_buf[13] = 'm'; header_buf[14] = 't'; header_buf[15] = ' '; memcpy(header_buf + 16, &fmtchunksize, sizeof(fmtchunksize)); memcpy(header_buf + 20, &fmtid, sizeof(fmtid)); memcpy(header_buf + 22, &(snd->channelnum), sizeof(snd->channelnum)); memcpy(header_buf + 24, &(snd->samplingrate), sizeof(snd->samplingrate)); memcpy(header_buf + 28, &dataspeed, sizeof(dataspeed)); memcpy(header_buf + 32, &blocksize, sizeof(blocksize)); memcpy(header_buf + 34, &(snd->bit_per_sample), sizeof(snd->bit_per_sample)); header_buf[36] = 'd'; header_buf[37] = 'a'; header_buf[38] = 't'; header_buf[39] = 'a'; memcpy(header_buf + 40, &datasize, sizeof(datasize)); fwrite(header_buf, sizeof(uint8_t), HEADERSIZE, fp); if (snd->channelnum == 1 && snd->bit_per_sample == 8) { fwrite(snd->monaural8, sizeof(uint8_t), snd->datanum, fp); //データ部分を全て書き込む } else if (snd->channelnum == 1 && snd->bit_per_sample == 16) { fwrite(snd->monaural16, sizeof(int16_t), snd->datanum, fp); } else if (snd->channelnum == 2 && snd->bit_per_sample == 8) { for (i = 0; i < snd->datanum; i++) { fwrite(&(snd->stereo8[i].l), sizeof(uint8_t), 1, fp); fwrite(&(snd->stereo8[i].r), sizeof(uint8_t), 1, fp); } } else { for (i = 0; i < snd->datanum; i++) { fwrite(&(snd->stereo16[i].l), sizeof(int16_t), 1, fp); fwrite(&(snd->stereo16[i].r), sizeof(int16_t), 1, fp); } } fclose(fp); return 0; } Sound *Create_Sound(uint16_t channelnum, uint32_t samplingrate, uint16_t bit_per_sample, uint32_t datasize) { Sound *snd; if ((snd = (Sound *)malloc(sizeof(Sound))) == NULL) { fprintf(stderr, "Allocation error size Sound %lx\n",sizeof(Sound)); return NULL; } snd->channelnum = channelnum; snd->samplingrate = samplingrate; snd->bit_per_sample = bit_per_sample; snd->datanum = datasize / (channelnum * (bit_per_sample / 8)); snd->monaural8 = NULL; snd->monaural16 = NULL; snd->stereo8 = NULL; snd->stereo16 = NULL; if (channelnum == 1 && bit_per_sample == 8) { if ((snd->monaural8 = (uint8_t *)malloc(datasize)) == NULL) { fprintf(stderr, "Allocation error size datasize %x\n",datasize); free(snd); return NULL; } } else if (channelnum == 1 && bit_per_sample == 16) { if ((snd->monaural16 = (int16_t *)malloc(sizeof(int16_t) * snd->datanum)) == NULL) { fprintf(stderr, "Allocation error size sizeof(int16_t) * snd->datanum %lx\n",(long)(sizeof(int16_t) * snd->datanum)); free(snd); return NULL; } } else if (channelnum == 2 && bit_per_sample == 8) { if ((snd->stereo8 = (Soundsample8 *)malloc(sizeof(Soundsample8) * snd->datanum)) == NULL) { fprintf(stderr, "Allocation error size sizeof(Soundsample8) * snd->datanum %lx\n",(long)(sizeof(Soundsample8) * snd->datanum)); free(snd); return NULL; } } else if (channelnum == 2 && bit_per_sample == 16) { if ((snd->stereo16 = (Soundsample16 *)malloc(sizeof(Soundsample16) * snd->datanum)) == NULL) { fprintf(stderr, "Allocation error size sizeof(Soundsample16) * snd->datanum %lx\n",(long)(sizeof(Soundsample16) * snd->datanum)); free(snd); return NULL; } } else { fprintf(stderr, "Channelnum or Bit/Sample unknown\n"); free(snd); return NULL; } return snd; } void Free_Sound(Sound *snd) { if (snd->channelnum == 1 && snd->bit_per_sample == 8) { free(snd->monaural8); } else if (snd->channelnum == 1 && snd->bit_per_sample == 16) { free(snd->monaural16); } else if (snd->channelnum == 2 && snd->bit_per_sample == 8) { free(snd->stereo8); } else { free(snd->stereo16); } free(snd); } int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; int i, x, max, min; if (argc != 3) { fprintf(stderr, "Usage: program <inputfile> <outputfile>\n"); exit(1); } Sound *snd; if ((snd = Read_Wave(argv[1])) == NULL) { exit(1); } printf("Sampling rate %d\n", snd->samplingrate); printf("bit_per_sample %d\n", snd->bit_per_sample); printf("channel number %d\n", snd->channelnum); printf("sample number %d\n", snd->datanum); fp = fopen(argv[2], "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); exit(1); } max = min = 0x7fff; fprintf(fp, "const uint16_t voice[] = {\n"); if (snd->channelnum == 1) { for (i = 0; i < snd->datanum; i++) { x = snd->monaural16[i] + 0x7fff; fprintf(fp, "%d,\n", x); if (max < x) max = x; if (min > x) min = x; } } else { for (i = 0; i < snd->datanum; i++) { x = (snd->stereo16[i].l + snd->stereo16[i].r) / 2 + 0x7fff; fprintf(fp, "%d,\n", x); if (max < x) max = x; if (min > x) min = x; } } fprintf(fp, "};\n"); Free_Sound(snd); printf("data max %d\ndata min %d\n", max, min); return 0; }
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