[故]ぶろぐ: 初めての音声合成・その②

waveファイルの読み書きについて、

以下のリンクでwaveのファイルフォーマットについて詳しく説明されている。

Waveファイルを入出力してみる

WAV ファイルフォーマット

まずはsin波を出力するコードを書いてみた。
以下ソースコード（環境win7 64bit VC++2012）
1kHzのsin波をwavファイルに出力する。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define _USE_MATH_DEFINES
#include <math.h>

/*
注意
int型はバイト数が2～8Byteまで存在し、範囲が定まらないので、
short型(short int型と同値?)(たぶん2Byte固定)を使う。

バイナリでの書き込みはリトルエンディアンでは無く、
ビックエンディアンで書き込む必要がある。
*/

int main(void){

//3秒分のバッファを確保する。
        //44.1[kilo*Sample/second]だから(一秒当たり44.1kサンプル)
        //44100*2[byte]==88200[Byte/s]
        //
        //3秒分のバッファだから、
        //88200[Byte/s]*3==264600[Byte](==258.3984375[kByte])
        size_t SUMofSample = 44100*3;                                //合計サンプル数
        short* sin_wave = (short*)malloc(SUMofSample*sizeof(short));

//1kHzのsin波の生成
        //44.1[k*Sample/second]だから、44.1[k*Sample]/1[k/second]==44.1[Sample]で一周期
        double* sin_wave_buf = (double*)malloc(SUMofSample*sizeof(double));//doubleで計算してから最後に整数に丸める。
        for(int i=0; i<SUMofSample; i++){//3秒分for文を回す。
                //double sin( double x(ラジアン) )
                sin_wave_buf[i] = sin(2*M_PI*i*(1/44.1));
        }

for(int i=0; i<SUMofSample; i++){//3秒分for文を回す。
                //0.5加算してからint型にする事で、小数点以下を四捨五入する。
                //sin_wave[i] = (short)(  1000*sin_wave_buf[i] + 0.5  );//四捨五入すると、逆にFFTした時にノイズが目立っているのでしない。
                sin_wave[i] = (short)(  1000*sin_wave_buf[i] );
        }

//free(sin_wave_buf);
        //free(sin_wave);

FILE* fp;
        fopen_s(&fp,"R:\\HLM.wav","wb");
        fwrite("RIFF",sizeof(char),4,fp);        //(4Byte)RIFFヘッダ

//        fwrite((波形データのサイズ)+36,sizeof(char),4,fp);                        //(4Byte)これ以降のファイルサイズ(「ファイル全体のサイズ-8」)//36は波形以外の部分のサイズ
        unsigned long DataSize_plus36 = SUMofSample*sizeof(short)+36;
        fwrite(&DataSize_plus36,sizeof(long),1,fp);                                                //(4Byte)これ以降のファイルサイズ(「ファイル全体のサイズ-8」)//36は波形以外の部分のサイズ

fwrite("WAVE",sizeof(char),4,fp);        //(4Byte)RIFFのタイプ                WAVEヘッダ

//■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■fmt チャンク、ここから
        fwrite("fmt ",sizeof(char),4,fp);        //(4Byte)FormatチャンクID        fmt ヘッダ        (スペースを含む事に注意)        (フォーマットの定義)

short Buf_2Byte;
        long  Buf_4Byte;

//(4Byte)fmt チャンクのサイズ
                //リニアPCMなので「00 00 00 10」(メモリ上では逆順に並べて「10 00 00 00」)
                Buf_4Byte = 0x00000010;
                fwrite(&Buf_4Byte,sizeof(long),1,fp);

//(2Byte)フォーマットID
                //PCMなので「0x0001」(メモリ上では逆順に並べて「01 00」)
                Buf_2Byte = 0x0001;
                fwrite(&Buf_2Byte,sizeof(short),1,fp);

//(2Byte)チャンネル数
                //モノラルなら「00 01」(メモリ上では逆順に並べて「01 00」)
                //ステレオなら「00 02」(メモリ上では逆順に並べて「02 00」)
                Buf_2Byte = 0x0001;
                fwrite(&Buf_2Byte,sizeof(short),1,fp);

//(4Byte)サンプリングレート[Hz]
                //44.1kHzならば44100は16進数で「0xAC 44」となるので、逆順に並べて「44 AC 00 00」)
                Buf_4Byte = 0x0000AC44;
                fwrite(&Buf_4Byte,sizeof(long),1,fp);

//(4Byte)データ速度[Byte/sec](今回は16bitモノラル)
                //
                //44.1kHz  8bit(==1Byte) モノラルならば
                // 44100*1*1 ==  88200→「0x00 AC 44」(メモリ上では逆順に並べて「44 AC 00 00」)
                //
                //44.1kHz  8bit(==1Byte) ステレオならば
                // 44100*1*2 ==  88200→「0x01 58 88」(メモリ上では逆順に並べて「88 58 01 00」)
                //
                //44.1kHz 16bit(==2Byte) モノラルならば
                // 44100*2*1 ==  88200→「0x01 58 88」(メモリ上では逆順に並べて「88 58 01 00」)
                //
                //44.1kHz 16bit(==2Byte) ステレオならば
                // 44100*2*2 == 176400→「0x02 B1 10」(メモリ上では逆順に並べて「10 B1 02 00」)
                Buf_4Byte = 0x00015888;
                fwrite(&Buf_4Byte,sizeof(long),1,fp);

//ブロックサイズ[(Byte/sec)*チャンネル数](今回は16bit(==2Byte) モノラル)
                //
                // 8bit(==1Byte) モノラルならば
                // 1*1 == 1→「00 01」(メモリ上では逆順に並べて「01 00」)
                //
                // 8bit(==1Byte) ステレオならば
                // 1*2 == 2→「00 02」(メモリ上では逆順に並べて「02 00」)
                //
                //16bit(==2Byte) モノラルならば
                // 2*1 == 2→「00 02」(メモリ上では逆順に並べて「02 00」)
                //
                //16bit(==2Byte) ステレオならば
                // 2*2 == 4→「00 04」(メモリ上では逆順に並べて「44 00」)
                Buf_2Byte = 0x0002;
                fwrite(&Buf_2Byte,sizeof(short),1,fp);

//(2Byte)量子化ビット数
                //
                // 8bitならば 8→「0x0008」(メモリ上では逆順に並べて「08 00」)
                //16bitならば16→「0x0010」(メモリ上では逆順に並べて「10 00」)
                Buf_2Byte = 0x0010;
                fwrite(&Buf_2Byte,sizeof(short),1,fp);

//(2Byte)拡張部分のサイズ
                //リニアPCMならば存在しない

//(nByte)拡張部分
                //リニアPCMならば存在しない

//(ここまでのデータサイズがfmt チャンクのサイズ)
        //■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■fmt チャンク、ここまで

//(4Byte)dataチャンク
        fwrite("data",sizeof(char),4,fp);

//(4Byte)dataチャンクのサイズ(波形データのサイズ)
        unsigned long DataSize = SUMofSample*sizeof(short);
        fwrite(&DataSize,sizeof(long),1,fp);
        
        //以下波形データ
        //ステレオの場合LRLR……の順番でデータが並んでいる。
        //先程設定したブロックサイズごとにデータを書き込む。
        // 8bitの場は符号無し unsigned(     0～  255 , 無音は128)
        //16bitの場は符号あり   signed(-32768～32767 , 無音は  0)
        fwrite(sin_wave,sizeof(short),SUMofSample,fp);

fclose(fp);

free(sin_wave_buf);
        free(sin_wave);
        return 0;
}

tabをスペース置換しているので、一応ファイルで置いておく。
http://ux.getuploader.com/ADMIS/download/47/Source.cpp

その他の参考URL
C++でWaveファイルを出力する

[故]ぶろぐ

2014年6月13日金曜日

初めての音声合成・その②

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