waveファイルの波形データを符号付き表現で取得したい

Question

waveファイルを読み込むプログラムを作っていました。waveファイルのバイナリデータをfgetsで取得すると符号無し整数型になってしまうので、それだとそれだとopenalで再生できないので符号付き整数表現にしたかったです。
なのでsignedでポインタを宣言してmallocしたところ

ffffff9c,ffffffe1,ffffff9f,ffffffe2,ffffff9f,ffffffe2,ffffffa9,ffffffe1
のようなおかしな値が出力されました。unsginedで出力すると正常に出力できました。

符号無し表現を符号あり表現に変換することはできないのでしょうか？

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

int main(void)
{
    //変数の宣言
    int i;
    int gomi;

    //ファイル構造体の宣言
    FILE *wave;
    char fname[] = "square1.wav";


    //wavファイルをバイナリモードで開く、失敗するとNULL
    wave = fopen(fname, "rb"); 
    if(wave == NULL)
    {
        printf("%s file not open!\n", fname);
		return -1;
    }

//この行から波形データを取り込むまで読み飛ばしてもいい
    //RIFF形式か調べる
    int chank_ID[4] = {0x52,0x49,0x46,0x46};

    i=0;
    while (i < 4)
    {
        if(chank_ID[i] != fgetc(wave)){
            printf("エラー\n");
            return -1;
        }
        i++;
    }
    printf("This file is RIFF\n");

    //全体のファイルサイズを調べる
    int chank_size[4];

    i=3;
    while (0 <= i)
    {
        chank_size[i] = fgetc(wave);
        i--;
    }

    printf("This filesize is ");
    i=0;
    while (i < 4)
    {
        printf("%02x",chank_size[i]);
        i++;
    }
    printf("\n");

    //waveか調べる
    int format_ID[4] = {0x57,0x41,0x56,0x45};

    i=0;
    while (i < 4)
    {
        if(format_ID[i] != fgetc(wave)){
            printf("エラー\n");
            return -1;
        }
        i++;
    }
    printf("This file is wave\n");

    //サブチャンク1IDを調べる
    int sub_chank_1_ID[4] = {0x66,0x6D,0x74,0x20};

    i=0;
    while (i < 4)
    {
        if(sub_chank_1_ID[i] != fgetc(wave)){
            printf("エラー\n");
            return -1;
        }
        i++;
    }
    printf("subchank1ID is OK\n");

    //サブチャンク1サイズを調べる
    int sub_chank_1_size[4] = {0x10,0x00,0x00,0x00};

    i=0;
    while (i < 4)
    {
        if(sub_chank_1_size[i] != fgetc(wave)){
            printf("Not supported\n");
            return -1;
        }
        i++;
    }
    printf("subchank1size is OK\n");

    //PCMフォーマットを調べる
    int PCM_fomat[2] = {0x01,0x00};

     i=0;
    while (i < 2)
    {
        if(PCM_fomat[i] != fgetc(wave)){
            printf("Not supported\n");
            return -1;
        }
        i++;
    }
    printf("PCMformat is OK\n");

    //ステレオかモノかを調べる
    int channel_mono[2] = {0x01,0x00};
    int channel_stereo[2] = {0x02,0x00};
    int channel [2];

    fread(channel, sizeof(char), 2, wave);
    if(memcmp(channel,channel_mono, 2) == 0){
        printf("This file is MONO\n");
    }else if (memcmp(channel, channel_stereo, 2) == 0)
    {
        printf("This file is STEREO\n");
    }else{
        printf("エラー\n");
    }

    //サンプリング周波数を調べる
    int sample_rate[4] = {0x44,0xAC,0x00,0x00};

    i=0;
    while (i < 4)
    {
        if(sample_rate[i] != fgetc(wave)){
            printf("Not supported\n");
            return -1;
        }
        i++;
    }
    printf("sample_rate is 44100\n");

    //1秒あたりのバイト数の平均を表示
    int average_byte[4];
    
    i=0;
    while ( i < 4)
    {
        average_byte[i] = fgetc(wave);
        i++;
    }

    printf("average_byte is ");
    i=3;
    while ( 0 <= i)
    {
        printf("%02x",average_byte[i]);
        i--;
    }
    printf("\n");

    //ブロックサイズ、１サンプルあたりのビット数面倒なので読み飛ばす
    i = 0;
    while (i < 4)
    {
        gomi = fgetc(wave);
        i++;
    }

    //サブチャンク２識別子
    int sub_chank_2_ID[4] = {0x64,0x61,0x74,0x61};

    int x;

    i = 0;
    while (i < 4)
    {
        x = fgetc(wave);
        if(sub_chank_2_ID[i] != x){
            printf("エラー\n");
        }
        printf("%x\n",x);
        i++;
    }
    printf("subchank2ID is OK\n");
    
    //波形データのバイト数を調べる
    int sub_chank_2_size[4];

    i=0;
    while ( i < 4)
    {
        sub_chank_2_size[i] = fgetc(wave);
        i++;
    }

    printf("sub_chank_2_size is ");
    i=3;
    while ( 0 <= i)
    {
        printf("%02x",sub_chank_2_size[i]);
        i--;
    }
    printf("\n");

    //波形データを取り込む

    unsigned int wave_data_size = sub_chank_2_size[3]*0x1000000 + sub_chank_2_size[2]*0x10000 + sub_chank_2_size[1]*0x100 + sub_chank_2_size[0];
    unsigned int samplenumber = wave_data_size / 2;
    printf("wavedatasize is %d\n",wave_data_size);

    signed char *wave_data_1;
    short int *wave_data_2;

    wave_data_1 = (signed char*)malloc(sizeof(signed char) * wave_data_size);

    i=0;
    while (i < wave_data_size)
    {
        wave_data_1[i] = fgetc(wave);
        printf("%x,",wave_data_1[i]);
        i++;
    }

    free(wave_data_1);

    

    return 0;
}

Comments

[jimbe]

openal とは何でしょう。読み込んだ wave をどのように渡すことになっているのでしょうか。

[tuda905465]

openalは音を扱えるようにするライブラリです。ですが現段階のプログラムではデータを配列にいれるということしかやっていません。

[退会済みユーザー]

とりあえず回答に対してなんかコメント貰えますか。
期待する回答じゃないなら、もうちょっと具体的に説明してください。

[退会済みユーザー]

OpenALのサンプル載ってるページ眺めてみたけど、普通にunsigned charでデータ読み込んでますが。

[jimbe]

OpenAL でしたか。

>openalで再生できないので
というのは、「"再生できない"と考えている」ということで、「実際にやってみて再生できなかった」ということでは無いということでしょうか。

[tuda905465]

回答に時間がかかってすみませんでした。出力結果から配列に正しくデータが入ってないように見えたのでそれを直そうとしてたのですが、皆様の回答を見ていると自分がかんちがいしていたかもしれないと思いました。なので音を出すプログラムを作ったところ正常に動作しました。回答ありがとうございました。

[退会済みユーザー]

> 配列に正しくデータが入ってないように見えたので
開発環境は知りませんが、もしVisualStudioを使っているなら、デバッグ実行して変数とメモリビューを見るのが手っ取り早いです。

[jimbe]

見た目全然違うとビックリしてしまうのは分かります^^;

[tuda905465]

Xcodeにもデバッグエリアに変数の中身を見る機能があったようです。それで変数の中身を見たところ配列に正しくデータが入っていることが確認できました。

Answer 1

signed char a=-1;
とすると、(ふつーのシステムなら)charに保存されるピットパターンは0b11111111となるでしょう。
さて、、printf("%d",a);ではなにが表示されることが期待されるかというと、aは符号ありの値なのですから
255
ではなくて、
-1
ですね。
%xや%dは、符号ありintを前提に動作します。
ここに符号ありのchar(やshort)を与えた場合でも正しく負数を表示するため、「符号拡張」という操作が行われます。(2の補数を用いた処理系において)負数の最上位ビットは符号を表すことになります。この符号ビットを、char(やshort)より大きいビット位置に全部コピーします。
例えば、signed charで0b10000000であれば、intに拡張するとsigned charの最上位の1でintの上位を埋めて0b11111111 11111111 11111111 10000000とした上でprintfの処理をします。

これが

ffffff9c,ffffffe1,ffffff9f,ffffffe2,ffffff9f,ffffffe2,ffffffa9,ffffffe1

のようなおかしな値が出力されました。unsginedで出力すると正常に出力できました。

の仕組み。実はそうなるべくしてなっているので、決して「おかしな値」ではないです。
unsignedでは符号がないので符号拡張は行われず、「正常に出力」されることになります。

---

さて、ちゃぶ台返し
今回解決したい問題は
・音を出す
・unsigned charの値を(あなたが思ったように)適切に表示する
どちらでしょう? なんだか前者のような気がしますが...

そうであれば、質問には情報が足りません。

「再生できない」とは、現象としてどういうことが起こることを言っていますか?
・プログラムがエラーを起こして動かなくなる
・うんともすんとも音が出ない
というようなことだとすると、データ型は関係ない(「符号無し表現を符号あり表現に変換すること」は解決にならない)可能性が出てきます。

Answer 2

printfで、wave_data_1[i]を%xに対応させる時にintに変換されてそのように出力されているのだと思います。
charの0x9cは-100で、intだと-100は0xffffff9cとなります。

とりあえず、出力時だけunsignedにキャストすればよいのではないかと。

printf("%x,", (unsigned char)wave_data_1[i]);