我正在尝试读取.wav文件,并找到信号的最主要频率。
我使用this topic读取文件,然后使用bytesToFloat函数将结果转换为float。
最后,将阵列复制到fftw_complex后,我运行FFTW的计划,找到模数(sqrt(real*real + im*im)
)并找到最大值,但是结果与信号的频率不匹配,并且输出通常不是数字。
我正在使用的.wav文件是110 Hz(A2)频率found on Wikipedia。
我的问题是:
浮点转换正确完成了吗?
为什么输出 vector 在fft之后返回NaN?
如何读取.wav文件,以便可以使用fftw?
感谢您阅读任何帮助,不胜感激。
完整代码:
#include <math.h>
#include <fftw3.h>
#include "Reader.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <cstdint>
using namespace std;
typedef struct WAV_HEADER
{
/* RIFF Chunk Descriptor */
uint8_t RIFF[4]; // RIFF Header Magic header
uint32_t ChunkSize; // RIFF Chunk Size
uint8_t WAVE[4]; // WAVE Header
/* "fmt" sub-chunk */
uint8_t fmt[4]; // FMT header
uint32_t Subchunk1Size; // Size of the fmt chunk
uint16_t AudioFormat; // Audio format 1=PCM,6=mulaw,7=alaw, 257=IBM Mu-Law, 258=IBM A-Law, 259=ADPCM
uint16_t NumOfChan; // Number of channels 1=Mono 2=Sterio
uint32_t SamplesPerSec; // Sampling Frequency in Hz
uint32_t bytesPerSec; // bytes per second
uint16_t blockAlign; // 2=16-bit mono, 4=16-bit stereo
uint16_t bitsPerSample; // Number of bits per sample
/* "data" sub-chunk */
uint8_t Subchunk2ID[4]; // "data" string
uint32_t Subchunk2Size; // Sampled data length
} wav_hdr;
int getFileSize(FILE* inFile);
float bytesToFloat(int8_t b0, int8_t b1, int8_t b2, int8_t b3);
void WavRead(string fileName, int& samples, float* floatBuffer);
using namespace std;
int main(void) {
fftw_complex *in, *out;
fftw_plan p;
int numSamples=0;
float* floatBuffer;
float* dest;
floatBuffer = (float*)malloc(sizeof(float));
WavRead("110.wav", numSamples, floatBuffer);
in = (fftw_complex*)fftw_malloc(numSamples*sizeof(fftw_complex));
out = (fftw_complex*)fftw_malloc(numSamples*sizeof(fftw_complex));
for (int i = 0; i < numSamples; i++)
{
in[i][0] = floatBuffer[i];
in[i][1] = (float)0;
}
p = fftw_plan_dft_1d(numSamples, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
fftw_execute(p);
dest = (float*)malloc(sizeof(float)*numSamples);
for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
dest[i] = std::sqrt(out[i][0] * out[i][0] + out[i][1] * out[i][1]);
}
double max = 0;
int index=0;
for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
if (dest[i] > max) {
max = dest[i];
index = i;
}
}
cout << endl << index << endl << max << endl;
fftw_destroy_plan(p);
fftw_cleanup();
system("pause");
return 0;
}
void WavRead(string fileName, int& samples, float* floatBuffer)
{
wav_hdr wavHeader;
int headerSize = sizeof(wav_hdr), filelength = 0;
const char* filePath;
filePath = fileName.c_str();
FILE* wavFile = fopen(filePath, "r");
if (wavFile == nullptr)
{
fprintf(stderr, "Unable to open wave file: %s\n", filePath);
system("pause");
}
//Read the header
size_t bytesRead = fread(&wavHeader, 1, headerSize, wavFile);
if (bytesRead > 0)
{
//Read the data
uint16_t bytesPerSample = wavHeader.bitsPerSample / 8; //Number of bytes per sample
uint64_t numSamples = wavHeader.ChunkSize / bytesPerSample; //How many samples are in the wav file?
samples = numSamples;
static const uint16_t BUFFER_SIZE = numSamples*sizeof(float);
int8_t* buffer = new int8_t[BUFFER_SIZE];
floatBuffer = (float*)malloc(sizeof(float)*numSamples);
while ((bytesRead = fread(buffer, sizeof buffer[0], BUFFER_SIZE / (sizeof buffer[0]), wavFile)) > 0)
{
}
for (int i = 0; i < numSamples * 4; i += 4)
{
floatBuffer[i / 4] = bytesToFloat(i, i + 1, i + 2, i + 3);
}
delete[] buffer;
buffer = nullptr;
}
fclose(wavFile);
}
// find the file size
int getFileSize(FILE* inFile)
{
int fileSize = 0;
fseek(inFile, 0, SEEK_END);
fileSize = ftell(inFile);
fseek(inFile, 0, SEEK_SET);
return fileSize;
}
float bytesToFloat(int8_t b0, int8_t b1, int8_t b2, int8_t b3)
{
int8_t byte_array[] = { b3, b2, b1, b0 };
float result;
std::copy(reinterpret_cast<const char*>(&byte_array[0]),
reinterpret_cast<const char*>(&byte_array[4]),
reinterpret_cast<char*>(&result));
return result;
}
最佳答案
WAV
是容器格式(RIFF
容器的类型)。作为容器,它可以对在记录机上向编解码器注册的任何类型的编解码器/格式进行编码。每个编解码器都有一个FOURCC
。即使您的float转换对于PCM
(调制脉冲编码-表示样本按其原样记录)格式是正确的,但如果编码的音频流不是PCM
,也会失败。因此,您必须在代码中确保AudioFormat
为1(PCM)。有时这称为RAW编码。
如果不是原始格式,则mu-law和ADPCM
编解码器也不会太复杂,但是最好还是需要RAW
格式。如果没有,您需要将解码库集成到您的项目中。这样做的方式很大程度上取决于您所使用的平台(Linux,Windows,Mac)。在您的代码中,我看不到Windows库的任何提示,因此,如果您使用的是Linux,则需要安装lame
和lame-dev
软件包(这取决于您使用的发行版),以了解有关API
的一些信息。
解码取决于实际库的API,但通常:
之后,编解码器库将向您提供RAW PCM数据。您可以处理这些数据。
我没有时间为此设置测试床或调试它。这些是一般方向和您必须注意的事项。
关于c++ - 解释fftw的.wav数据,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/36558860/