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最近、CS 101クラスでビデオ講義を見て、CでWAVファイル形式を試してみるようになりました。今日の私のプロジェクトは、単純な数学の余弦関数を使用してサウンドを作成しています。いくつかの障害にもかかわらず、私のプログラムはいくつかの入力（波の周波数、波の振幅、サンプリングレートなど）を受け入れ、指定されたピッチを含むwavファイルを作成できるようになりました。

しかし、私のコンピュータースピーカーでこれらのトーンを再生すると、サンプリングレートによって変化する、奇妙でリズミカルなポップサウンドが発生します。サンプリングレートを高くすると、飛び出る音の周波数が高くなり、不快なうなり音に変わります。

奇妙な部分は、同じファイルを使用するさまざまなコンピューター間でポップ音が一貫していることです。

以下に、WAVファイルの生成に使用するコードを投稿します。この現象を引き起こしている可能性のあるものについての洞察があれば幸いです。それはおそらくどこかで私の側の愚かな間違いです。:)

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

struct WAVHeader {
    char ChunkID[4];
    uint32_t ChunkSize;
    char RIFFType[4];
};

struct FormatHeader {
    char ChunkID[4];
    uint32_t ChunkSize;
    uint16_t CompressionCode;
    uint16_t Channels;
    uint32_t SampleRate;
    uint32_t AvgBytesPerSec;
    uint16_t BlockAlign;
    uint16_t SigBitsPerSamp;
};

struct DataHeader {
    char ChunkID[4];
    uint32_t ChunkSize;

};


void main(int argc, char * argv[]) {

//Check for valid number of arguments or display help
if(argc < 8) {
    printf("Usage:\n./Tone -l [length] -s [frequency] [amplitude] -o [output-file] -r [sample-rate]\n");
    printf("-l length of tone to produce in seconds\n");    
    printf("-s Creates sine wave. Can be used multiple times. Frequency (Hz) and amplitude (0 - 32767) of each tone. \n");  
    printf("-o File to write to\n");
    printf("-r samples per second (kHz). Note: Must be double highest frequency in tone.\n");   
    return;
}

//Organize arguments
int length, sinf[10], sina[10], samplerate;
memset(sinf, 0, sizeof(int) * 10);
memset(sina, 0, sizeof(int) * 10);
char * output = NULL;
int i = 0;
int count;
for(count = 1; count < argc; count++){
    char first = *argv[count];
    int second = *(argv[count] + 1);    
    if (first == '-') {
        switch (second) {
            case 's':
                sinf[i] = atoi(argv[count+1]);
                sina[i] = atoi(argv[count+2]);
                i++;
                break;
            case 'l':
                length = atoi(argv[count+1]);
                break;
            case 'o':
                output = argv[count+1];
                break;
            case 'r':
                samplerate = atoi(argv[count+1]) * 1000;
                break;
        }
    }
}

//Allocate memory for wav file
size_t size = sizeof(struct WAVHeader) + sizeof(struct FormatHeader) + sizeof(struct DataHeader) + (length * samplerate * 2);
void * buffer = malloc(size);

//Fill buffer with headers
struct WAVHeader * WAV = (struct WAVHeader *)buffer;
struct FormatHeader * Format = (struct FormatHeader *)(WAV + 1);
struct DataHeader * Data = (struct DataHeader *)(Format + 1);

strcpy(WAV->ChunkID, "RIFF");
WAV->ChunkSize = (uint32_t)size - 8;
strcpy(WAV->RIFFType, "WAVE");

strcpy(Format->ChunkID, "fmt ");
Format->ChunkSize = 16;
Format->CompressionCode = 1;
Format->Channels = 1;
Format->SampleRate = (uint32_t)samplerate;
Format->SigBitsPerSamp = 16;
Format->BlockAlign = 2;
Format->AvgBytesPerSec = Format->BlockAlign * samplerate;

strcpy(Data->ChunkID, "data");
Data->ChunkSize = length * samplerate * 2;

//Generate Sound
printf("Generating sound...\n");
short * sound = (short *)(Data + 1);
short total;
float time;
float increment = 1.0/(float)samplerate;
for (time = 0; time < length; time += increment){
    total = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        total += sina[i] * sin((float)sinf[i] * time * (2 * 3.1415926));
    }
    *(sound + (int)(time * samplerate)) = total;
    //printf("Time: %f Value: %hd\n", time, total);
}

//Write buffer to file
FILE * out = fopen(output, "w");
fwrite(buffer, size, 1, out);
printf("Wrote to %s\n", output);

return;

}
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これがあなたの核となる問題だと思います：

*(sound + (int)(time * samplerate)) = total;

(time*samplerate) は、浮動小数点の丸め誤差により、整数の境界で常に増加するとは限らないと思います。したがって、丸め誤差のために、いくつかのサンプル位置がスキップおよび/または上書きされます。それはただの推測です。

また、「時間」が増加すると、「時間 * 周波数 * 2PI」の乗算が float 内でオーバーフローします。したがって、「時間」が永遠に増加しないように正規化する必要があります。

いずれにせよ、この変更されたループが正常に機能すること (およびサウンドが聞こえること) を検証しました。

float TWOPI = 6.28318531f;
unsigned int sample_count = length * samplerate;

for (unsigned int i = 0; i < sample_count; i++)
{
    unsigned int j = i % samplerate; // normalize the sample position so that we don't blow up in the subsequent multiplication
    float f = 0.0f;
    int result;

    for (int x = 0; x < 10; x++)
    {
        f += sina[x] * sin((sinf[x] * j * TWOPI) / samplerate);
    }

    result = (long)f;

    //clamp to 16-bit
    if (result > 32767)
    {
        result = 32767;
    }
    else if (result < -32768)
    {
        result = -32768;
    }

    sound[i] = (short)result;

    //printf("%d\n", sound[i]);

}
于 2012-06-01T05:26:47.493 に答える