WaveOut関数を用いて、作成した波形を再生したいが、振幅を変えても音量が変わらない。

Question

起こっている問題

やさしい音と音楽のプログラミング
こちらの書籍を参考にしているのですが、waveOutWrite関数に入力する波形をサンプルのソースコードで作成しています。
試しに実行するととんでもない音量で再生されました。

調べてみると、だいぶ古い記事ですが、これによると、

WAVEFORMATEX は再生したい Hz、ビットレート、チャンネル数を設定するものです。音量というデータは .wav ファイルには存在しません。

というように、音量を調整する時は通常、入力する波形の振幅で調整するようです。
ですが、ソースコードの振幅を変更しても、音量が変わっているように感じません。
あるいは、振幅を小さくしても、私の設定が悪いのか音量が大きすぎてその差を感じられないのか、わかりません。

書籍は、VisualStudioを使うことを推奨していますが、その設定等に関する記述がなく、どこを変えると最終的な音量が変わるのかわかりません。
今は、Windowsの音量ミキサーの場所から音量を下げていますが、1/100にしても音量は大きいし、プロジェクトを変えるたびにこの操作をするのが億劫であるため、コードかVisualStudioの設定、あるいはWindowsの設定を変更して、適切な音量に設定したいです。
ソースコードだけの問題ではないかもしれないのですが、知見のある方がいらっしゃいましたら、どうぞご教授お願い致します。
必要そうな情報はできるだけ詳細に記載するようにしていますが、不明なことがあれば、おっしゃっていただければ追記します。

該当のソースコード

書籍に記載されている内容ですが、WebページからDL出来るため、引用という形で記載します。

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <mmsystem.h>
#include <math.h>
#pragma comment( lib, "winmm.lib" )
#define SRATE 	44100		// サンプリングレート 44.1kHz
#define PI	3.14159286		// π

int main()
{
	// wave関係変数
	static HWAVEOUT hWave;
	static WAVEHDR whdr;
	WAVEFORMATEX wfe;
	static char *bWave;
	unsigned int count = 0;
	float b_time = 1.0;					// 鳴らす時間（秒）の設定
	float f0 = 440.0;					// ラ（A4）440Hz
	int amplitude = 2;				// 振幅
	int data_len = (int)SRATE * b_time; // データの長さ
	bWave = (char *)malloc(data_len);	// 波形データのメモリ確保	
	char tmp;
	// 1秒分のデータを配列に設定する
	for (count = 0; count < data_len; count++ ) {
		tmp = (char)(amplitude * sin(2 * PI * f0 * count / SRATE));
		printf("%d", tmp);
		if (bWave != NULL) {
			bWave[count] = tmp;
		}
	}

	wfe.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
	wfe.nChannels = 1;
	wfe.nSamplesPerSec = SRATE;
	wfe.nAvgBytesPerSec = SRATE;
	wfe.wBitsPerSample = 8;
	wfe.nBlockAlign = wfe.nChannels * wfe.wBitsPerSample / 8;

	// デバイスのオープン
	waveOutOpen(&hWave, WAVE_MAPPER, &wfe, 0, 0, CALLBACK_NULL);

	whdr.lpData = bWave;
	whdr.dwBufferLength = data_len;
	whdr.dwFlags = WHDR_BEGINLOOP | WHDR_ENDLOOP;
	whdr.dwLoops = 1;

	// ヘッダーの準備
	waveOutPrepareHeader(hWave, &whdr, sizeof(WAVEHDR));
	// 波形データの書き出し（再生）
	waveOutWrite(hWave, &whdr, sizeof(WAVEHDR));

	printf("press any key !");
	getchar();	// キー入力待ち
	return 0;
}

引用元

試したこと

4行目にある通り、波形を数値で出力したところ、振幅の値に応じて変化していることが確認できています。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Windows 10 バージョン 2004

Microsoft Visual Studio Community 2019 Version 16.10.4

Visual C++ 2019

###解決後のソースコード
原因は、回答していただいたお二方の回答を見ていただくとして、簡素ですが修正したコードを記載しておきます。
同じように困っている方に助けになれば幸いです。

	for (count = 0; count < data_len; count++ ) {
		tmp = (unsigned char)(amplitude * sin(2 * PI * f0 * count / SRATE));
		tmp = tmp + 128;                  //追加した1行
		printf(" %x", tmp);
		if (bWave != NULL) {
			bWave[count] = tmp;
		}
	}

Comments

[退会済みユーザー]

完全なフォーマットが判らないので、WAVEFORMATEXの初期化部を提示した方がいいです。
サンプリングレートだけじゃ判りません。
森北出版のサイトでソースがDL出来るので、多分引用元を記述すれば引用しても問題ないと思いますが。
https://www.morikita.co.jp/books/mid/085441

[P0ngCh4ng]

ありがとうございます。質問にソースコードをすべて記載しました。

Answer 1

まずPCMフォーマットの基本を理解する必要があります。
WAVEデータの作成と再生

量子化ビット数が8ビットの場合は、0～255 の範囲で振幅値を表現します。128 が中心(振幅なし)です。
16ビットの場合は、-32768～32767 の範囲で振幅値を表現します。0 が中心(振幅なし)です。

8bitなら128が波形のグラフの中心（無音）になるので、ikadzuchiさんの言う128を足す、というのはそういうことです。charだと127までなので、unsigned charの配列にしましょう。

Comments

[P0ngCh4ng]

教えていただいたページ、非常に参考になりました。
ベストアンサーをお一人にしか送れないのは非常に残念ですが、このお返事をもって第2のベストアンサーとさせていただきたいです。ありがとうございます。

[退会済みユーザー]

8bitだと何故か0が原点じゃないのがモヤっとするへんな規格なんですよね。昔無音状態作ろうとして0書き込んでやらかした記憶があります。

Answer 2

具体的な出力データが分かりませんが、
char型を使っているということは8bit/サンプルなのでしょうが、8bit/サンプルのWavは値を符号なしの0～255で扱います。
見たところsinで出た正負のある値をそのまま突っ込んでいますので、音量をどう変えようとも最小値と最大値を行き来する波形になります。
128を足してください。

Comments

[P0ngCh4ng]

ソースコードをすべて載せていなかったのにも関わらず、ありがとうございます。
解決しました。
書籍のサンプルコードをそのまま使ってもこういうことは起こるんですね...
なにはともあれこれで耳は無事そうです。ありがとうございます。