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 "aubio_priv.h"
  22
  23 #ifdef HAVE_WAVREAD
  24
  25 #include "fvec.h"
  26 #include "fmat.h"
  27 #include "source_wavread.h"
  28
  29 #include <errno.h>
  30
  31 #define AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE 1024
  32
  33 #define SHORT_TO_FLOAT(x) (smpl_t)(x * 3.0517578125e-05)
  34
  35 struct _aubio_source_wavread_t {
  36   uint_t hop_size;
  37   uint_t samplerate;
  38   uint_t channels;
  39
  40   // some data about the file
  41   char_t *path;
  42   uint_t input_samplerate;
  43   uint_t input_channels;
  44
  45   // internal stuff
  46   FILE *fid;
  47
  48   uint_t read_samples;
  49   uint_t blockalign;
  50   uint_t bitspersample;
  51   uint_t read_index;
  52   uint_t eof;
  53
  54   uint_t duration;
  55
  56   size_t seek_start;
  57
  58   unsigned char *short_output;
  59   fmat_t *output;
  60 };
  61
  62 static unsigned int read_little_endian (unsigned char *buf,
  63     unsigned int length);
  64
  65 static unsigned int read_little_endian (unsigned char *buf,
  66     unsigned int length)
  67 {
  68   uint_t i, ret = 0;
  69   for (i = 0; i < length; i++) {
  70     ret += buf[i] << (i * 8);
  71   }
  72   return ret;
  73 }
  74
  75 aubio_source_wavread_t * new_aubio_source_wavread(const char_t * path, uint_t samplerate, uint_t hop_size) {
  76   aubio_source_wavread_t * s = AUBIO_NEW(aubio_source_wavread_t);
  77   size_t bytes_read = 0, bytes_junk = 0, bytes_expected = 44;
  78   unsigned char buf[5] = "\0";
  79   unsigned int format, channels, sr, byterate, blockalign, duration, bitspersample;//, data_size;
  80
  81   if (path == NULL) {
  82     AUBIO_ERR("source_wavread: Aborted opening null path\n");
  83     goto beach;
  84   }
  85   if ((sint_t)samplerate < 0) {
  86     AUBIO_ERR("source_wavread: Can not open %s with samplerate %d\n", path, samplerate);
  87     goto beach;
  88   }
  89   if ((sint_t)hop_size <= 0) {
  90     AUBIO_ERR("source_wavread: Can not open %s with hop_size %d\n", path, hop_size);
  91     goto beach;
  92   }
  93
  94   s->path = AUBIO_ARRAY(char_t, strnlen(path, PATH_MAX) + 1);
  95   strncpy(s->path, path, strnlen(path, PATH_MAX) + 1);
  96
  97   s->samplerate = samplerate;
  98   s->hop_size = hop_size;
  99
 100   s->fid = fopen((const char *)path, "rb");
 101   if (!s->fid) {
 102     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (System error: %s)\n", s->path, strerror(errno));
 103     goto beach;
 104   }
 105
 106   // ChunkID
 107   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 108   buf[4] = '\0';
 109   if ( strcmp((const char *)buf, "RIFF") != 0 ) {
 110     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (could not find RIFF header)\n", s->path);
 111     goto beach;
 112   }
 113
 114   // ChunkSize
 115   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 116
 117   // Format
 118   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 119   buf[4] = '\0';
 120   if ( strcmp((const char *)buf, "WAVE") != 0 ) {
 121     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (wrong format in RIFF header)\n", s->path);
 122     goto beach;
 123   }
 124
 125   // Subchunk1ID
 126   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 127   buf[4] = '\0';
 128
 129   // check if we have a JUNK Chunk
 130   if ( strcmp((const char *)buf, "JUNK") == 0 ) {
 131     bytes_junk = fread(buf, 1, 4, s->fid);
 132     buf[4] = '\0';
 133     bytes_junk += read_little_endian(buf, 4);
 134     if (fseek(s->fid, bytes_read + bytes_junk, SEEK_SET) != 0) {
 135       AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (could not seek past JUNK Chunk: %s)\n",
 136           s->path, strerror(errno));
 137       goto beach;
 138     }
 139     bytes_read += bytes_junk;
 140     bytes_expected += bytes_junk + 4;
 141     // now really read the fmt chunk
 142     bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 143     buf[4] = '\0';
 144   }
 145
 146   // get the fmt chunk
 147   if ( strcmp((const char *)buf, "fmt ") != 0 ) {
 148     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (could not find 'fmt ' in RIFF header)\n", s->path);
 149     goto beach;
 150   }
 151
 152   // Subchunk1Size
 153   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 154   format = read_little_endian(buf, 4);
 155   if ( format != 16 ) {
 156     // TODO accept format 18
 157     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (not encoded with PCM)\n", s->path);
 158     goto beach;
 159   }
 160   if ( buf[1] || buf[2] | buf[3] ) {
 161     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (Subchunk1Size should be 0)\n", s->path);
 162     goto beach;
 163   }
 164
 165   // AudioFormat
 166   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 167   if ( buf[0] != 1 || buf[1] != 0) {
 168     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (AudioFormat should be PCM)\n", s->path);
 169     goto beach;
 170   }
 171
 172   // NumChannels
 173   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 174   channels = read_little_endian(buf, 2);
 175
 176   // SampleRate
 177   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 178   sr = read_little_endian(buf, 4);
 179
 180   // ByteRate
 181   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 182   byterate = read_little_endian(buf, 4);
 183
 184   // BlockAlign
 185   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 186   blockalign = read_little_endian(buf, 2);
 187
 188   // BitsPerSample
 189   bytes_read += fread(buf, 1, 2, s->fid);
 190   bitspersample = read_little_endian(buf, 2);
 191
 192   if ( channels == 0 ) {
 193     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (number of channels can not be 0)\n", s->path);
 194     goto beach;
 195   }
 196
 197   if ( (sint_t)sr <= 0 ) {
 198     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (samplerate can not be <= 0)\n", s->path);
 199     goto beach;
 200   }
 201
 202   if ( byterate == 0 ) {
 203     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (byterate can not be 0)\n", s->path);
 204     goto beach;
 205   }
 206
 207   if ( bitspersample == 0 ) {
 208     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (bitspersample can not be 0)\n", s->path);
 209     goto beach;
 210   }
 211 #if 0
 212   if ( bitspersample != 16 ) {
 213     AUBIO_ERR("source_wavread: can not process %dbit file %s\n",
 214         bitspersample, s->path);
 215     goto beach;
 216   }
 217 #endif
 218
 219   if ( byterate * 8 != sr * channels * bitspersample ) {
 220     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (wrong byterate)\n", s->path);
 221     goto beach;
 222   }
 223
 224   if ( blockalign * 8 != channels * bitspersample ) {
 225     AUBIO_ERR("source_wavread: Failed opening %s (wrong blockalign)\n", s->path);
 226     goto beach;
 227   }
 228
 229   s->input_samplerate = sr;
 230   s->input_channels = channels;
 231
 232 #if 0
 233   AUBIO_DBG("channels %d\n", channels);
 234   AUBIO_DBG("sr %d\n", sr);
 235   AUBIO_DBG("byterate %d\n", byterate);
 236   AUBIO_DBG("blockalign %d\n", blockalign);
 237   AUBIO_DBG("bitspersample %d\n", bitspersample);
 238
 239   AUBIO_DBG("found %d channels in %s\n", s->input_channels, s->path);
 240   AUBIO_DBG("found %d samplerate in %s\n", s->input_samplerate, s->path);
 241 #endif
 242
 243   if (samplerate == 0) {
 244     s->samplerate = s->input_samplerate;
 245   } else if (samplerate != s->input_samplerate) {
 246     AUBIO_ERR("source_wavread: can not resample %s from %d to %dHz\n",
 247         s->path, s->input_samplerate, samplerate);
 248     goto beach;
 249   }
 250
 251   // Subchunk2ID
 252   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 253   buf[4] = '\0';
 254   while ( strcmp((const char *)buf, "data") != 0 ) {
 255     if (feof(s->fid) || ferror(s->fid)) {
 256       AUBIO_ERR("source_wavread: no data RIFF header found in %s\n", s->path);
 257       goto beach;
 258     }
 259     bytes_junk = fread(buf, 1, 4, s->fid);
 260     buf[4] = '\0';
 261     bytes_junk += read_little_endian(buf, 4);
 262     if (fseek(s->fid, bytes_read + bytes_junk, SEEK_SET) != 0) {
 263       AUBIO_ERR("source_wavread: could not seek past unknown chunk in %s (%s)\n",
 264           s->path, strerror(errno));
 265       goto beach;
 266     }
 267     bytes_read += bytes_junk;
 268     bytes_expected += bytes_junk+ 4;
 269     bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 270     buf[4] = '\0';
 271   }
 272
 273   // Subchunk2Size
 274   bytes_read += fread(buf, 1, 4, s->fid);
 275   duration = read_little_endian(buf, 4) / blockalign;
 276
 277   //data_size = buf[0] + (buf[1] << 8) + (buf[2] << 16) + (buf[3] << 24);
 278   //AUBIO_MSG("found %d frames in %s\n", 8 * data_size / bitspersample / channels, s->path);
 279
 280   // check the total number of bytes read is correct
 281   if ( bytes_read != bytes_expected ) {
 282 #ifndef HAVE_WIN_HACKS
 283     AUBIO_ERR("source_wavread: short read (%zd instead of %zd) in %s\n",
 284         bytes_read, bytes_expected, s->path);
 285 #else // mingw does not know about %zd...
 286     AUBIO_ERR("source_wavread: short read (%d instead of %d) in %s\n",
 287         (int)bytes_read, (int)bytes_expected, s->path);
 288 #endif
 289     goto beach;
 290   }
 291   s->seek_start = bytes_read;
 292
 293   s->output = new_fmat(s->input_channels, AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE);
 294   s->blockalign= blockalign;
 295   s->bitspersample = bitspersample;
 296
 297   s->duration = duration;
 298
 299   s->short_output = (unsigned char *)calloc(s->blockalign, AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE);
 300   s->read_index = 0;
 301   s->read_samples = 0;
 302   s->eof = 0;
 303
 304   return s;
 305
 306 beach:
 307   //AUBIO_ERR("source_wavread: can not read %s at samplerate %dHz with a hop_size of %d\n",
 308   //    s->path, s->samplerate, s->hop_size);
 309   del_aubio_source_wavread(s);
 310   return NULL;
 311 }
 312
 313 void aubio_source_wavread_readframe(aubio_source_wavread_t *s, uint_t *wavread_read);
 314
 315 void aubio_source_wavread_readframe(aubio_source_wavread_t *s, uint_t *wavread_read) {
 316   unsigned char *short_ptr = s->short_output;
 317   size_t read = fread(short_ptr, s->blockalign, AUBIO_WAVREAD_BUFSIZE, s->fid);
 318   uint_t i, j, b, bitspersample = s->bitspersample;
 319   uint_t wrap_at = (1 << ( bitspersample - 1 ) );
 320   uint_t wrap_with = (1 << bitspersample);
 321   smpl_t scaler = 1. / wrap_at;
 322   int signed_val = 0;
 323   unsigned int unsigned_val = 0;
 324
 325   for (j = 0; j < read; j++) {
 326     for (i = 0; i < s->input_channels; i++) {
 327       unsigned_val = 0;
 328       for (b = 0; b < bitspersample; b+=8 ) {
 329         unsigned_val += *(short_ptr) << b;
 330         short_ptr++;
 331       }
 332       signed_val = unsigned_val;
 333       // FIXME why does 8 bit conversion maps [0;255] to [-128;127]
 334       // instead of [0;127] to [0;127] and [128;255] to [-128;-1]
 335       if (bitspersample == 8) signed_val -= wrap_at;
 336       else if (unsigned_val >= wrap_at) signed_val = unsigned_val - wrap_with;
 337       s->output->data[i][j] = signed_val * scaler;
 338     }
 339   }
 340
 341   *wavread_read = read;
 342
 343   if (read == 0) s->eof = 1;
 344 }
 345
 346 void aubio_source_wavread_do(aubio_source_wavread_t * s, fvec_t * read_data, uint_t * read){
 347   uint_t i, j;
 348   uint_t end = 0;
 349   uint_t total_wrote = 0;
 350   if (s->fid == NULL) {
 351     AUBIO_ERR("source_wavread: could not read from %s (file not opened)\n",
 352         s->path);
 353     return;
 354   }
 355   while (total_wrote < s->hop_size) {
 356     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 357     for (i = 0; i < end; i++) {
 358       read_data->data[i + total_wrote] = 0;
 359       for (j = 0; j < s->input_channels; j++ ) {
 360         read_data->data[i + total_wrote] += s->output->data[j][i + s->read_index];
 361       }
 362       read_data->data[i + total_wrote] /= (smpl_t)(s->input_channels);
 363     }
 364     total_wrote += end;
 365     if (total_wrote < s->hop_size) {
 366       uint_t wavread_read = 0;
 367       aubio_source_wavread_readframe(s, &wavread_read);
 368       s->read_samples = wavread_read;
 369       s->read_index = 0;
 370       if (s->eof) {
 371         break;
 372       }
 373     } else {
 374       s->read_index += end;
 375     }
 376   }
 377   if (total_wrote < s->hop_size) {
 378     for (i = end; i < s->hop_size; i++) {
 379       read_data->data[i] = 0.;
 380     }
 381   }
 382   *read = total_wrote;
 383 }
 384
 385 void aubio_source_wavread_do_multi(aubio_source_wavread_t * s, fmat_t * read_data, uint_t * read){
 386   uint_t i,j;
 387   uint_t end = 0;
 388   uint_t total_wrote = 0;
 389   if (s->fid == NULL) {
 390     AUBIO_ERR("source_wavread: could not read from %s (file not opened)\n",
 391         s->path);
 392     return;
 393   }
 394   while (total_wrote < s->hop_size) {
 395     end = MIN(s->read_samples - s->read_index, s->hop_size - total_wrote);
 396     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 397       for (i = 0; i < end; i++) {
 398         read_data->data[j][i + total_wrote] = s->output->data[j][i];
 399       }
 400     }
 401     total_wrote += end;
 402     if (total_wrote < s->hop_size) {
 403       uint_t wavread_read = 0;
 404       aubio_source_wavread_readframe(s, &wavread_read);
 405       s->read_samples = wavread_read;
 406       s->read_index = 0;
 407       if (s->eof) {
 408         break;
 409       }
 410     } else {
 411       s->read_index += end;
 412     }
 413   }
 414   if (total_wrote < s->hop_size) {
 415     for (j = 0; j < read_data->height; j++) {
 416       for (i = end; i < s->hop_size; i++) {
 417         read_data->data[j][i] = 0.;
 418       }
 419     }
 420   }
 421   *read = total_wrote;
 422 }
 423
 424 uint_t aubio_source_wavread_get_samplerate(aubio_source_wavread_t * s) {
 425   return s->samplerate;
 426 }
 427
 428 uint_t aubio_source_wavread_get_channels(aubio_source_wavread_t * s) {
 429   return s->input_channels;
 430 }
 431
 432 uint_t aubio_source_wavread_seek (aubio_source_wavread_t * s, uint_t pos) {
 433   uint_t ret = 0;
 434   if (s->fid == NULL) {
 435     AUBIO_ERR("source_wavread: could not seek %s (file not opened?)\n", s->path, pos);
 436     return AUBIO_FAIL;
 437   }
 438   if ((sint_t)pos < 0) {
 439     AUBIO_ERR("source_wavread: could not seek %s at %d (seeking position should be >= 0)\n", s->path, pos);
 440     return AUBIO_FAIL;
 441   }
 442   ret = fseek(s->fid, s->seek_start + pos * s->blockalign, SEEK_SET);
 443   if (ret != 0) {
 444     AUBIO_ERR("source_wavread: could not seek %s at %d (%s)\n", s->path, pos, strerror(errno));
 445     return AUBIO_FAIL;
 446   }
 447   // reset some values
 448   s->eof = 0;
 449   s->read_index = 0;
 450   return AUBIO_OK;
 451 }
 452
 453 uint_t aubio_source_wavread_get_duration (const aubio_source_wavread_t * s) {
 454   if (s && s->duration) {
 455     return s->duration;
 456   }
 457   return 0;
 458 }
 459
 460 uint_t aubio_source_wavread_close (aubio_source_wavread_t * s) {
 461   if (s->fid == NULL) {
 462     return AUBIO_OK;
 463   }
 464   if (fclose(s->fid)) {
 465     AUBIO_ERR("source_wavread: could not close %s (%s)\n", s->path, strerror(errno));
 466     return AUBIO_FAIL;
 467   }
 468   s->fid = NULL;
 469   return AUBIO_OK;
 470 }
 471
 472 void del_aubio_source_wavread(aubio_source_wavread_t * s) {
 473   AUBIO_ASSERT(s);
 474   aubio_source_wavread_close(s);
 475   if (s->short_output) AUBIO_FREE(s->short_output);
 476   if (s->output) del_fmat(s->output);
 477   if (s->path) AUBIO_FREE(s->path);
 478   AUBIO_FREE(s);
 479 }
 480
 481 #endif /* HAVE_WAVREAD */