src/io/source_wavread.c

   1 /*
   2   Copyright (C) 2014 Paul Brossier <piem@aubio.org>
   3
   4   This file is part of aubio.
   5
   6   aubio is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   aubio is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with aubio.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19 */
  20
  21 #include "config.h"
  22
  23 #ifdef HAVE_WAVREAD
  24
  25 #include "aubio_priv.h"
  26 #include "fvec.h"
  27 #include "fmat.h"
  28 #include "source_wavread.h"
  29
  30 #include <errno.h>
  31
  32 #define AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE 1024
  33
  34 #define SHORT_TO_FLOAT(x) (smpl_t)(x * 3.0517578125e-05)
  35
  36 struct _aubio_source_wavread_t {
  37   uint_t hop_size;
  38   uint_t samplerate;
  39   uint_t channels;
  40
  41   // some data about the file
  42   char_t *path;
  43   uint_t input_samplerate;
  44   uint_t input_channels;
  45
  46   // internal stuff
  47   FILE *fid;
  48
  49   uint_t read_samples;
  50   uint_t blockalign;
  51   uint_t bitspersample;
  52   uint_t read_index;
  53   uint_t eof;
  54
  55   size_t seek_start;
  56
  57   unsigned char *short_output;
  58   fmat_t *output;
  59 };
  60
  61 unsigned int read_little_endian (unsigned char *buf, unsigned int length);
  62 unsigned int read_little_endian (unsigned char *buf, unsigned int length) {
  63   uint_t i, ret = 0;
  64   for (i = 0; i < length; i++) {
  65     ret += buf[i] << (i * 8);
  66   }
  67   return ret;
  68 }
  69
  70 aubio_source_wavread_t * new_aubio_source_wavread(char_t * path, uint_t samplerate, uint_t hop_size) {
  71   aubio_source_wavread_t * s = AUBIO_NEW(aubio_source_wavread_t);
  72   size_t bytes_read = 0, bytes_expected = 44;
  73   unsigned char buf[5];
  74   unsigned int format, channels, sr, byterate, blockalign, bitspersample;//, data_size;
  75
  76   if (path == NULL) {
  77     AUBIO_ERR("source_wavread: Aborted opening null path\n");
  78     goto beach;
  79   }
  80   if ((sint_t)samplerate < 0) {
  81     AUBIO_ERR("source_wavread: Can not open %s with samplerate %d\n", path, samplerate);
  82     goto beach;
  83   }
  84   if ((sint_t)hop_size <= 0) {
  85     AUBIO_ERR("source_wavread: Can not open %s with hop_size %d\n", path, hop_size);
  86     goto beach;
  87   }
  88
  89   s->path = path;
  90   s->samplerate = samplerate;
  91   s->hop_size = hop_size;
  92
  93   s->fid = fopen((const char *)path, "rb");
  94   if (!s->fid) {
  95     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (System error: %s)\n", s->path, strerror(errno));
  96     goto beach;
  97   }
  98
  99   // ChunkID
 100   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 101   buf[4] = '\0';
 102   if ( strcmp((const char *)buf, "RIFF") != 0 ) {
 103     AUBIO_ERR("source_wavread: could not find RIFF header in %s\n", s->path);
 104     goto beach;
 105   }
 106
 107   // ChunkSize
 108   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 109
 110   // Format
 111   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 112   buf[4] = '\0';
 113   if ( strcmp((const char *)buf, "WAVE") != 0 ) {
 114     AUBIO_ERR("source_wavread: wrong format in RIFF header in %s\n", s->path);
 115     goto beach;
 116   }
 117
 118   // Subchunk1ID
 119   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 120   buf[4] = '\0';
 121   if ( strcmp((const char *)buf, "fmt ") != 0 ) {
 122     AUBIO_ERR("source_wavread: fmt RIFF header in %s\n", s->path);
 123     goto beach;
 124   }
 125
 126   // Subchunk1Size
 127   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 128   format = read_little_endian(buf, 4);
 129   if ( format != 16 ) {
 130     // TODO accept format 18
 131     AUBIO_ERR("source_wavread: file %s is not encoded with PCM\n", s->path);
 132     goto beach;
 133   }
 134   if ( buf[1] || buf[2] | buf[3] ) {
 135     AUBIO_ERR("source_wavread: Subchunk1Size should be 0, in %s\n", s->path);
 136     goto beach;
 137   }
 138
 139   // AudioFormat
 140   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 141   if ( buf[0] != 1 || buf[1] != 0) {
 142     AUBIO_ERR("source_wavread: AudioFormat should be PCM, in %s\n", s->path);
 143     goto beach;
 144   }
 145
 146   // NumChannels
 147   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 148   channels = read_little_endian(buf, 2);
 149
 150   // SampleRate
 151   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 152   sr = read_little_endian(buf, 4);
 153
 154   // ByteRate
 155   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 156   byterate = read_little_endian(buf, 4);
 157
 158   // BlockAlign
 159   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 160   blockalign = read_little_endian(buf, 2);
 161
 162   // BitsPerSample
 163   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 164   bitspersample = read_little_endian(buf, 2);
 165 #if 0
 166   if ( bitspersample != 16 ) {
 167     AUBIO_ERR("source_wavread: can not process %dbit file %s\n",
 168         bitspersample, s->path);
 169     goto beach;
 170   }
 171 #endif
 172
 173   if ( byterate * 8 != sr * channels * bitspersample ) {
 174     AUBIO_ERR("source_wavread: wrong byterate in %s\n", s->path);
 175     goto beach;
 176   }
 177
 178   if ( blockalign * 8 != channels * bitspersample ) {
 179     AUBIO_ERR("source_wavread: wrong blockalign in %s\n", s->path);
 180     goto beach;
 181   }
 182
 183   s->input_samplerate = sr;
 184   s->input_channels = channels;
 185
 186 #if 0
 187   AUBIO_DBG("channels %d\n", channels);
 188   AUBIO_DBG("sr %d\n", sr);
 189   AUBIO_DBG("byterate %d\n", byterate);
 190   AUBIO_DBG("blockalign %d\n", blockalign);
 191   AUBIO_DBG("bitspersample %d\n", bitspersample);
 192
 193   AUBIO_DBG("found %d channels in %s\n", s->input_channels, s->path);
 194   AUBIO_DBG("found %d samplerate in %s\n", s->input_samplerate, s->path);
 195 #endif
 196
 197   if (samplerate == 0) {
 198     s->samplerate = s->input_samplerate;
 199   } else if (samplerate != s->input_samplerate) {
 200     AUBIO_ERR("source_wavread: can not resample %s from %d to %dHz\n",
 201         s->path, s->input_samplerate, samplerate);
 202     goto beach;
 203   }
 204
 205   // Subchunk2ID
 206   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 207   buf[4] = '\0';
 208   if ( strcmp((const char *)buf, "data") != 0 ) {
 209     AUBIO_ERR("source_wavread: data RIFF header not found in %s\n", s->path);
 210     goto beach;
 211   }
 212
 213   // Subchunk2Size
 214   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 215   //data_size = buf[0] + (buf[1] << 8) + (buf[2] << 16) + (buf[3] << 24);
 216   //AUBIO_MSG("found %d frames in %s\n", 8 * data_size / bitspersample / channels, s->path);
 217
 218   // check the total number of bytes read is correct
 219   if ( bytes_read != bytes_expected ) {
 220 #ifndef HAVE_WIN_HACKS
 221     AUBIO_ERR("source_wavread: short read (%zd instead of %zd) in %s\n",
 222 #else // mingw does not know about %zd...
 223     AUBIO_ERR("source_wavread: short read (%d instead of %d) in %s\n",
 224 #endif
 225         bytes_read, bytes_expected, s->path);
 226     goto beach;
 227   }
 228   s->seek_start = bytes_read;
 229
 230   s->output = new_fmat(s->input_channels, AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE);
 231   s->blockalign= blockalign;
 232   s->bitspersample = bitspersample;
 233
 234   s->short_output = (unsigned char *)calloc(s->blockalign, AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE);
 235   s->read_index = 0;
 236   s->read_samples = 0;
 237   s->eof = 0;
 238
 239   return s;
 240
 241 beach:
 242   //AUBIO_ERR("source_wavread: can not read %s at samplerate %dHz with a hop_size of %d\n",
 243   //    s->path, s->samplerate, s->hop_size);
 244   del_aubio_source_wavread(s);
 245   return NULL;
 246 }
 247
 248 void aubio_source_wavread_readframe(aubio_source_wavread_t *s, uint_t *wavread_read);
 249
 250 void aubio_source_wavread_readframe(aubio_source_wavread_t *s, uint_t *wavread_read) {
 251   unsigned char *short_ptr = s->short_output;
 252   size_t read = fread(short_ptr, s->blockalign, AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE, s->fid);
 253   uint_t i, j, b, bitspersample = s->bitspersample;
 254   uint_t wrap_at = (1 << ( bitspersample - 1 ) );
 255   uint_t wrap_with = (1 << bitspersample);
 256   smpl_t scaler = 1. / wrap_at;
 257   int signed_val = 0;
 258   unsigned int unsigned_val = 0;
 259
 260   for (j = 0; j < read; j++) {
 261     for (i = 0; i < s->input_channels; i++) {
 262       unsigned_val = 0;
 263       for (b = 0; b < bitspersample; b+=8 ) {
 264         unsigned_val += *(short_ptr) << b;
 265         short_ptr++;
 266       }
 267       signed_val = unsigned_val;
 268       // FIXME why does 8 bit conversion maps [0;255] to [-128;127]
 269       // instead of [0;127] to [0;127] and [128;255] to [-128;-1]
 270       if (bitspersample == 8) signed_val -= wrap_at;
 271       else if (unsigned_val >= wrap_at) signed_val = unsigned_val - wrap_with;
 272       s->output->data[i][j] = signed_val * scaler;
 273     }
 274   }
 275
 276   *wavread_read = read;
 277
 278   if (read == 0) s->eof = 1;
 279 }
 280
 281 void aubio_source_wavread_do(aubio_source_wavread_t * s, fvec_t * read_data, uint_t * read){
 282   uint_t i, j;
 283   uint_t end = 0;
 284   uint_t total_wrote = 0;
 285   while (total_wrote < s->hop_size) {
 286     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 287     for (i = 0; i < end; i++) {
 288       read_data->data[i + total_wrote] = 0;
 289       for (j = 0; j < s->input_channels; j++ ) {
 290         read_data->data[i + total_wrote] += s->output->data[j][i + s->read_index];
 291       }
 292       read_data->data[i + total_wrote] /= (smpl_t)(s->input_channels);
 293     }
 294     total_wrote += end;
 295     if (total_wrote < s->hop_size) {
 296       uint_t wavread_read = 0;
 297       aubio_source_wavread_readframe(s, &wavread_read);
 298       s->read_samples = wavread_read;
 299       s->read_index = 0;
 300       if (s->eof) {
 301         break;
 302       }
 303     } else {
 304       s->read_index += end;
 305     }
 306   }
 307   if (total_wrote < s->hop_size) {
 308     for (i = end; i < s->hop_size; i++) {
 309       read_data->data[i] = 0.;
 310     }
 311   }
 312   *read = total_wrote;
 313 }
 314
 315 void aubio_source_wavread_do_multi(aubio_source_wavread_t * s, fmat_t * read_data, uint_t * read){
 316   uint_t i,j;
 317   uint_t end = 0;
 318   uint_t total_wrote = 0;
 319   while (total_wrote < s->hop_size) {
 320     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 321     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 322       for (i = 0; i < end; i++) {
 323         read_data->data[j][i + total_wrote] = s->output->data[j][i];
 324       }
 325     }
 326     total_wrote += end;
 327     if (total_wrote < s->hop_size) {
 328       uint_t wavread_read = 0;
 329       aubio_source_wavread_readframe(s, &wavread_read);
 330       s->read_samples = wavread_read;
 331       s->read_index = 0;
 332       if (s->eof) {
 333         break;
 334       }
 335     } else {
 336       s->read_index += end;
 337     }
 338   }
 339   if (total_wrote < s->hop_size) {
 340     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 341       for (i = end; i < s->hop_size; i++) {
 342         read_data->data[j][i] = 0.;
 343       }
 344     }
 345   }
 346   *read = total_wrote;
 347 }
 348
 349 uint_t aubio_source_wavread_get_samplerate(aubio_source_wavread_t * s) {
 350   return s->samplerate;
 351 }
 352
 353 uint_t aubio_source_wavread_get_channels(aubio_source_wavread_t * s) {
 354   return s->input_channels;
 355 }
 356
 357 uint_t aubio_source_wavread_seek (aubio_source_wavread_t * s, uint_t pos) {
 358   uint_t ret = fseek(s->fid, s->seek_start + pos * s->blockalign, SEEK_SET);
 359   s->eof = 0;
 360   s->read_index = 0;
 361   return ret;
 362 }
 363
 364 uint_t aubio_source_wavread_close (aubio_source_wavread_t * s) {
 365   if (!s->fid) {
 366     return AUBIO_FAIL;
 367   }
 368   if (fclose(s->fid)) {
 369     AUBIO_ERR("source_wavread: could not close %s (%s)\n", s->path, strerror(errno));
 370     return AUBIO_FAIL;
 371   }
 372   s->fid = NULL;
 373   return AUBIO_OK;
 374 }
 375
 376 void del_aubio_source_wavread(aubio_source_wavread_t * s) {
 377   if (!s) return;
 378   aubio_source_wavread_close(s);
 379   if (s->short_output) AUBIO_FREE(s->short_output);
 380   if (s->output) del_fmat(s->output);
 381   AUBIO_FREE(s);
 382 }
 383
 384 #endif /* HAVE_WAVREAD */