waveファイルの音声データだけを配列に格納したい

Question

waveファイルの音声データだけをC言語で配列に格納したいです。

（sinwave.wavは2000Hzの音波を1秒間出力するファイルです。）
どなたかお力添えをお願い致します。

##追記：
一から作るのはまだ早いというご指摘を頂いたので
下記サイトを参考にプログラムを更に変更してみました。
https://hwswsgps.hatenablog.com/entry/2018/08/19/172401
しかしコード-1073741819で終了してしまいます。
実際のプログラムは下記の通りです。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#pragma warning(disable:4996);

typedef struct

{

	int fs; //サンプリング周波数

	int bits; //量子化bit数

	int L; //データ長

} WAV_PRM;

double* audiodatasize;

double* audio_read(WAV_PRM* prm, char* filename);

int main()
{
	WAV_PRM prm_in;
	double* data;
	FILE* fp = fopen("sinwave.wav", "rb");
	FILE* txt = fopen("data.txt", "w");
	char fn[] = "sinwave.wav";
	data = audio_read(&prm_in, fn);
	printf("%d", (int)audiodatasize);    //ループ回数
	for (int i = 0; i < (int)audiodatasize; i++) {
		fprintf(txt, "%f\n", data[i]);
	}
	fclose(fp);
	fclose(txt);
	return 0;
}

double* audio_read(WAV_PRM* prm, char* filename)

{

	//変数宣言

	FILE* fp;

	int n;

	double* data;

	char header_ID[4];

	long header_size;

	char header_type[4];

	char fmt_ID[4];

	long fmt_size;

	short fmt_format;

	short fmt_channel;

	long fmt_samples_per_sec;

	long fmt_bytes_per_sec;

	short fmt_block_size;

	short fmt_bits_per_sample;

	char data_ID[4];

	long data_size;

	short data_data;



	//wavファイルオープン

	fp = fopen(filename, "rb");



	//wavデータ読み込み

	fread(header_ID, 1, 4, fp);

	fread(&header_size, 4, 1, fp);

	fread(header_type, 1, 4, fp);

	fread(fmt_ID, 1, 4, fp);

	fread(&fmt_size, 4, 1, fp);

	fread(&fmt_format, 2, 1, fp);

	fread(&fmt_channel, 2, 1, fp);

	fread(&fmt_samples_per_sec, 4, 1, fp);

	fread(&fmt_bytes_per_sec, 4, 1, fp);

	fread(&fmt_block_size, 2, 1, fp);

	fread(&fmt_bits_per_sample, 2, 1, fp);

	fread(data_ID, 1, 4, fp);

	fread(&data_size, 4, 1, fp);



	//パラメータ代入

	prm->fs = fmt_samples_per_sec;

	prm->bits = fmt_bits_per_sample;

	prm->L = data_size / 2;



	//音声データ代入

	data = (double*)calloc(prm->L, sizeof(double));
	audiodatasize = (double*)malloc(sizeof(double) * prm->L);

	for (n = 0; n < prm->L; n++) {

		fread(&data_data, 2, 1, fp);

		data[n] = (double)data_data / 32768.0;

	}



	fclose(fp);

	return data;

}

出力されたdata.txtの内容は下記のようになりました。

0.000000
0.281036
0.539398
0.754272
0.908325
0.989105
0.990112
0.911255
0.758942
0.545380
0.287842
0.007111
-0.274200
-0.533386
-0.749573
-0.905304
-0.988037
-0.991058
-0.914185
-0.763550
-0.551331
-0.294678
-0.014221
0.267334
0.527344
0.744843
0.902283
0.986938
0.991974
.
.
.
以下省略

Comments

[退会済みユーザー]

> 取り出してテキストファイルに出力してみても上手く取り出せていないようです。
何を比較してうまく取り出せていないと判断したのですか？

> ループ内で永遠にループしてしまっているようです……解決策が全く分かりません。
ブレークポイントを設定し、デバッグ実行して変数の値を確認したりはしてみたのですか？

[t_obara]

「解決策が全く分かりません」とのことですが、そもそもデータサイズが想定通りになっているのかなどデバッグはしているのですか？デバッグの仕方がわからないということでしょうか。既に回答も出ていますが、提示されたコードを見る限り、Wavファイルのデータフォーマットを理解されているとは思えないです。

[退会済みユーザー]

WAVEファイルのヘッダ情報をググったり、既存のWAVEを読み込めているサンプルプログラムを探して、それを動かして動作を解析したり、デバッグの仕方を覚える所から始めた方が良いでしょう。RIFFの構造やWAVEFORMAT構造体も恐らく判っていなさそうなので、1から作るのはまだ貴方には早すぎます。

[退会済みユーザー]

>下記サイトを参考にプログラムを更に変更してみました。
>（中略）
>しかしコード-1073741819で終了してしまいます。
変更前のソースでは正しく動いていたのですか？そうであれば、変更の仕方が悪いだけだと思います。デバッグして終了する箇所を突き止めたり、エラーになった関数名と返すエラーコードをググって自分で調査してみてください。ここはデバッグ依頼をする場所ではないです。
初心者であれば、teratailの質問テンプレートを埋めるように質問を記述してください。開発環境などもさっぱり分からず、情報量が不足しています。

[質問するときのヒント] https://teratail.com/help/question-tips
[推奨していない質問] https://teratail.com/help/avoid-asking

Answer 1

実は最終的には読み取った音声データをFFTにかけるプログラムを作ろうとしていたのですが、
試しに作ってみたら上手くいきました。
audiodatasizeでループを作ったことが異常終了の原因だったようです。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#pragma warning(disable:4996)

typedef struct

{

    int fs; //サンプリング周波数

    int bits; //量子化bit数

    int L; //データ長

} WAV_PRM;

FILE* fp;              // ファイル入出力

#define   PI  4.0*atan(1.0)  // 円周率

void S_fft(double* x, double* y, int, int);
#define N 4096  // N=データ総数(2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024 のどれか)

double* audio_read(WAV_PRM* prm, char* filename);

double* audiodatasize;

int main(void) {

    WAV_PRM prm_in;
    double* data;
    FILE* audio = fopen("sinwave.wav", "rb");
    FILE* txt = fopen("data.txt", "w");
    char fn[] = "sinwave.wav";

    int i, Fr = 4096;
    double dt = 0.00005;
    double sc;
    double* x, * y;
    x = (double*)malloc(sizeof(double) * N);
    y = (double*)malloc(sizeof(double) * N);


    double fq;
    int pw = 0;
    printf("STG 01\n");
    sc = 2.0 * PI * dt;
    for (i = 0; i < N; i++) {     // 1Hzに60Hzのノイズが重なった波形の例
        if (x != NULL && y != NULL) {
           // x = audio_read(&prm_in, fn);
            y[i] = 0.0;
        }
    }
    x = audio_read(&prm_in, fn);
    printf("STG 02\n");
    //  Fourier変換    
    S_fft(x, y, N, -1);

    //for (i = 0; i < Fr; i++) printf(" i=%d %f %f \n", i, x[i], y[i]);

    //    計算結果をファイルに格納
    fp = fopen("fft.txt", "w");     // ファイル名は fft.dat
    for (i = 0; i < N; i++) {
        if (x != NULL && y != NULL) {
            pw = sqrt(x[i] * x[i] + y[i] * y[i]) * 10; // パワースペクトル
        }
        fq = i / (dt * Fr);   //  周波数
        //printf("%f = %d / (%f * %d)\n", fq, i, dt, N);
        fprintf(fp, "%fHz  %d\n", fq, pw);
    }
    printf("STG 03\n");
    fclose(fp);
    fclose(audio);
    return 0;
}

/*********  Fourier変換および逆Fourier変換を行う副関数  ***************/
/*   入力:  x[n]: 被解析波形（振幅）  n; 離散データの数               */
/*          ff:   Fourier変換の場合は -1, 逆Fourier変換の場合は 1     */
/*   出力： ak[n]:cos関数の係数、 bk[n]:sin関数の係数                 */
/**********************************************************************/
void S_fft(double ak[], double bk[], int n, int ff) {
    int i, j, k, k1, num, nhalf, phi, phi0;
    static int rot[N];
    double s, sc, c, a0, b0, tmp;
    for (i = 0; i < n; i++) rot[i] = 0;

    nhalf = n / 2; num = n / 2; sc = 2.0 * PI / n;
    while (num >= 1) {
        for (j = 0; j < n; j += 2 * num) {
            phi = rot[j] / 2;    phi0 = phi + nhalf;
            c = cos(sc * phi);   s = sin(sc * phi * ff);
            for (k = j; k < j + num; k++) {
                k1 = k + num;
                a0 = ak[k1] * c - bk[k1] * s; b0 = ak[k1] * s + bk[k1] * c;
                ak[k1] = ak[k] - a0;      bk[k1] = bk[k] - b0;
                ak[k] = ak[k] + a0;       bk[k] = bk[k] + b0;
                rot[k] = phi;           rot[k1] = phi0;
            }
        }
        num = num / 2;
    }
    if (ff < 0) {
        for (i = 0; i < n; i++) {
            ak[i] /= n;  bk[i] /= n;
        }
    }

    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        if ((j = rot[i]) > i) {
            tmp = ak[i]; ak[i] = ak[j]; ak[j] = tmp;
            tmp = bk[i]; bk[i] = bk[j]; bk[j] = tmp;
        }
    }
}



double* audio_read(WAV_PRM* prm, char* filename)

{

    //変数宣言

    FILE* fp;

    int n;

    double* data;

    char header_ID[4];

    long header_size;

    char header_type[4];

    char fmt_ID[4];

    long fmt_size;

    short fmt_format;

    short fmt_channel;

    long fmt_samples_per_sec;

    long fmt_bytes_per_sec;

    short fmt_block_size;

    short fmt_bits_per_sample;

    char data_ID[4];

    long data_size;

    short data_data;



    //wavファイルオープン

    fp = fopen(filename, "rb");



    //wavデータ読み込み

    fread(header_ID, 1, 4, fp);

    fread(&header_size, 4, 1, fp);

    fread(header_type, 1, 4, fp);

    fread(fmt_ID, 1, 4, fp);

    fread(&fmt_size, 4, 1, fp);

    fread(&fmt_format, 2, 1, fp);

    fread(&fmt_channel, 2, 1, fp);

    fread(&fmt_samples_per_sec, 4, 1, fp);

    fread(&fmt_bytes_per_sec, 4, 1, fp);

    fread(&fmt_block_size, 2, 1, fp);

    fread(&fmt_bits_per_sample, 2, 1, fp);

    fread(data_ID, 1, 4, fp);

    fread(&data_size, 4, 1, fp);



    //パラメータ代入

    prm->fs = fmt_samples_per_sec;

    prm->bits = fmt_bits_per_sample;

    prm->L = data_size / 2;



    //音声データ代入

    data = (double*)calloc(prm->L, sizeof(double));
    audiodatasize = (double*)malloc(sizeof(double) * prm->L);

    for (n = 0; n < prm->L; n++) {

        fread(&data_data, 2, 1, fp);

        if (data != NULL) {
            data[n] = (double)data_data / 32768.0;
        }

    }



    fclose(fp);

    return data;

}

Comments

[退会済みユーザー]

結局、質問の問題をどう解決したか不明なままなのですが、解決したのであれば何をどう修正したのか記述してください。現状の回答のままでは解決方法と解釈できないので、低評価します。

[退会済みユーザー]

原因の追記を確認しましたので、低評価を取り下げました。

Answer 2

「WAVE ファイルフォーマット」でぐぐると、Wavファイルのデータフォーマットの解説が出てきます
それに従い、実際の音声データのサイズと位置を割り出し、それらの値をもとに配列のエリアの確保、そしてデータの取得をおこないます

Comments

[Anfaenger]

調べてみましたがよくわからないです…
データのサイズを取得するところまではできましたが、
そのデータのサイズを使ってループ文を作ると永遠にループしてしまう？状況です。

[y_waiwai]

C言語のコードを書くなら、デバッグできる環境を整えましょう。
Eclipseや、WindowsならVisualStudioなど。
コードの任意の場所で実行を止め、変数のナカミを見ることができます。そこから１行づつ実行して、コードの流れを見れるようになります
そうすれば、アテズッポでコードを書かなくて済むようになります。