wdq2wav.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **   Name:          wdq2wav.cpp
   5 **   Purpose:       Converts a channel of WinDAQ file to .WAV format
   6 **   Programmer:    Kevin Rosenberg <kevin@rosenberg.net>
   7 **   Date Started:  Jan 2003
   8 **
   9 **  Copyright (c) 2003 Kevin Rosenberg
  10 **
  11 **  $Id: wdq2wav.cpp,v 1.15 2003/02/12 06:10:19 kevin Exp $
  12 **
  13 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  15 **  published by the Free Software Foundation.
  16 **
  17 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20 **  GNU General Public License for more details.
  21 **
  22 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  23 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  24 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  25 ******************************************************************************/
  26
  27 #include <wdq2wav.h>
  28
  29 const char* g_szIdStr = "$Id: wdq2wav.cpp,v 1.15 2003/02/12 06:10:19 kevin Exp $";
  30
  31 bool g_quiet = false;
  32 bool g_verbose = false;
  33 bool g_debug = false;
  34
  35 // Define as NULL for non-Windows platforms
  36 #ifndef O_BINARY
  37 #define O_BINARY 0
  38 #endif
  39
  40
  41 void
  42 error_msg (const char *msg)
  43 {
  44   std::cerr << msg << "\n";
  45 }
  46
  47 void
  48 info_msg (const char* msg)
  49 {
  50   std::cout << msg << "\n";
  51 }
  52
  53 void
  54 info_msg_sans_newline (const char* msg)
  55 {
  56   std::cout << msg;
  57 }
  58
  59 const char*
  60 fileBasename (const char* filename)
  61 {
  62   const char* p = strrchr (filename, '/');
  63   return (p ? p + 1 : filename);
  64 }
  65
  66 char *
  67 str_rm_tail (char *str, const char* const charlist)
  68 {
  69   int i;
  70
  71   for (i = strlen(str) - 1; i >= 0; i--)
  72     if (strchr (charlist, str[i]) != NULL)
  73       str[i] = 0;
  74     else
  75       break;            /* found non-specified char, all done */
  76
  77   return (str);
  78 }
  79
  80 char *
  81 str_wrm_tail (char *str)
  82 {
  83   return (str_rm_tail(str, "\b\t\n\r"));
  84 }
  85
  86
  87 void
  88 usage (const char* progname)
  89 {
  90   std::cout << "usage: " << fileBasename (progname) << " [OPTIONS] <wdq-file> <channel-number> <wav-file>\n";
  91   std::cout << "OPTIONS\n";
  92   std::cout << "  -p    Play channel through audio system\n";
  93   std::cout << "  -q    Supress all messages\n";
  94   std::cout << "  -v    Verbose mode\n";
  95   std::cout << "  -d    Debug mode\n";
  96   std::cout << "  -r    Print program version\n";
  97   std::cout << "  -h    Print this help message\n";
  98 }
  99
 100
 101 int
 102 main (int argc, char *argv[])
 103 {
 104   int c;
 105   bool play = false;
 106
 107   const char* progname = argv[0];
 108
 109   while ((c = getopt (argc, argv, "rqvdph")) != -1) {
 110     switch (c) {
 111     case 'r':
 112         std::cout << "Version " << g_szIdStr << std::endl;
 113         break;
 114     case 'q':
 115       g_quiet = true;
 116       break;
 117     case 'v':
 118       g_verbose = true;
 119       break;
 120     case 'd':
 121       g_debug = true;
 122       break;
 123     case 'p':
 124       play = true;
 125       break;
 126     case 'h':
 127       usage (progname);
 128       return (0);
 129     case '?':
 130     default:
 131         usage (progname);
 132         return (1);
 133       }
 134     }
 135   argc -= optind;
 136   argv += optind;
 137   if (argc > 3) {
 138       std::cerr << "Too many parameters\n";
 139       usage (progname);
 140       return (1);
 141     }
 142
 143   char wdq_fname[MAX_INPUT_STR];
 144   if (argc >= 1)
 145       strncpy (wdq_fname, argv [0], MAX_INPUT_STR);
 146   else {
 147     std::cout << "Enter input WinDAQ filename: ";
 148       std::cin.getline (wdq_fname, MAX_INPUT_STR);
 149     }
 150
 151     char channel_buf [MAX_INPUT_STR];
 152     if (argc >= 2)
 153       strncpy (channel_buf, argv[1], MAX_INPUT_STR);
 154     else {
 155       std::cout << "Enter channel number: ";
 156       std::cin.getline (channel_buf, MAX_INPUT_STR);
 157     }
 158
 159     char *channel_endptr;
 160     int channel = static_cast<int>(strtol (channel_buf, &channel_endptr, 10));
 161     if (*channel_endptr != 0) {
 162       std::ostringstream os;
 163       os << "Error: Channel " << channel_buf << " is not an integer";
 164       error_msg (os.str().c_str());
 165       usage (progname);
 166       return (1);
 167     }
 168
 169     char wav_fname[MAX_INPUT_STR];
 170     if (argc >= 3)
 171       strncpy (wav_fname, argv[2], MAX_INPUT_STR);
 172     else {
 173       std::cout << "Enter output wav filename: ";
 174       std::cin.getline (wav_fname, MAX_INPUT_STR);
 175     }
 176
 177     if (! wdq2wav (wdq_fname, channel, wav_fname, play))
 178       return 1;
 179
 180     return 0;
 181 }
 182
 183 bool
 184 wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname, bool play)
 185 {
 186   WindaqFile wdq (wdq_fname);
 187
 188   if (! wdq.ReadHeader()) {
 189     if (wdq.m_error.size()) {
 190       std::ostringstream os;
 191       os << "Error reading file " << wdq_fname << ": " << wdq.m_error.c_str();
 192       error_msg (os.str().c_str());
 193     } else {
 194       std::ostringstream os;
 195       os << "Error reading file " << wdq_fname;
 196       error_msg (os.str().c_str());
 197     }
 198     return false;
 199   }
 200   if (! g_quiet || g_verbose || g_debug) {
 201     std::ostringstream os1;
 202     os1 << "File " << wdq_fname;
 203     info_msg (os1.str().c_str());
 204     std::ostringstream os2;
 205     time_t time = wdq.m_time_acq_start;
 206     struct tm* tm = gmtime (&time);
 207     os2 << "  Time File Creation: " << asctime(tm);
 208     info_msg_sans_newline (os2.str().c_str());
 209     std::ostringstream os3;
 210     time = wdq.m_time_acq_stop;
 211     tm = gmtime (&time);
 212     os3 << "  Time File Written: " << asctime(tm);
 213     info_msg_sans_newline (os3.str().c_str());
 214     std::ostringstream os4;
 215     os4 << "  Samples: " << wdq.m_nSamples <<
 216       ", Channels: " << wdq.m_nChannels <<
 217       ", Sample Rate: " << wdq.m_sample_rate;
 218     info_msg (os4.str().c_str());
 219   }
 220
 221   WindaqChannel wdq_channel (wdq, channel);
 222   if (! wdq_channel.m_valid) {
 223     error_msg ("Error reading data from channel");
 224     return false;
 225   }
 226
 227   if (! g_quiet || g_verbose || g_debug) {
 228     std::ostringstream os1;
 229     os1 << "Channel " << channel;
 230     info_msg (os1.str().c_str());
 231     std::ostringstream os2;
 232     os2 << "  Units: " << wdq_channel.m_units.c_str();
 233     info_msg (os2.str().c_str());
 234     std::ostringstream os3;
 235     os3 << "  Raw minimum: " << wdq_channel.m_min_raw_data <<
 236       ", maximum: " << wdq_channel.m_max_raw_data;
 237     info_msg (os3.str().c_str());
 238   }
 239   if (g_debug) {
 240     std::ostringstream os4;
 241     os4 << "  Scaled minimum: " << wdq_channel.m_min_scaled_data <<
 242       ", maximum: " << wdq_channel.m_max_scaled_data;
 243     info_msg (os4.str().c_str());
 244     std::ostringstream os5;
 245     os5 << "  Slope " <<  wdq_channel.m_slope <<
 246       ", Intercept " <<  wdq_channel.m_intercept;
 247     info_msg (os5.str().c_str());
 248   }
 249
 250   WavFile wav (wdq_channel, wav_fname);
 251
 252   if (! wav.m_valid) {
 253     error_msg ("Error extracting wav from channel");
 254     return false;
 255   }
 256
 257   if (! wav.WriteFile ()) {
 258     error_msg ("Error writing file");
 259     return false;
 260   }
 261
 262   if (play)
 263     wav.Play();
 264
 265   return true;
 266 }
 267
 268
 269 WindaqFile::WindaqFile (const char* fname)
 270   : m_fd(0), m_nChannels(0), m_nSamples(0), m_sample_rate(0), m_valid(false),
 271     m_strFile (fname)
 272 {
 273 }
 274
 275 WindaqFile::~WindaqFile ()
 276 {
 277   if (m_fd != 0)
 278     close (m_fd);
 279 }
 280
 281 bool read_int2 (int fd, unsigned short int& n)
 282 {
 283   unsigned char tmp1;
 284   unsigned int tmp2;
 285   if (read (fd, &tmp1, 1) != 1)
 286     return false;
 287   tmp2 = tmp1;
 288   if (read (fd, &tmp1, 1) != 1)
 289     return false;
 290
 291   n = tmp2 + (tmp1 * 256);
 292   return true;
 293 }
 294
 295 bool read_int4 (int fd, unsigned int& n)
 296 {
 297   unsigned int tmp4;
 298   unsigned short int tmp2;
 299   if (! read_int2 (fd, tmp2))
 300     return false;
 301   tmp4 = tmp2;
 302   if (! read_int2 (fd, tmp2))
 303     return false;
 304
 305   n = tmp4 + (tmp2 * 65536);
 306   return true;
 307 }
 308
 309 bool
 310 WindaqFile::ReadHeader ()
 311 {
 312   unsigned short int tmp2;
 313
 314   m_valid = false;
 315   if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_RDONLY | O_BINARY)) < 0) {
 316     m_error = "Unable to open file";
 317     return false;
 318   }
 319
 320   lseek (0, 0, SEEK_SET);
 321   if (! read_int2 (m_fd, tmp2))
 322     return false;
 323
 324   m_nChannels = tmp2 & 0x1f;
 325   m_sr_denom = (tmp2 & 0x7fff) >> 5;
 326   m_sr_numer = (tmp2 & 0x8000) << 1;
 327
 328   if (! read_int2 (m_fd, tmp2))
 329     return false;
 330
 331   m_sr_numer |= tmp2;
 332   m_sample_rate = (double) m_sr_numer / (double) (m_sr_denom * m_nChannels);
 333
 334   if (! read_int2 (m_fd, tmp2))
 335     return false;
 336
 337   m_channel_offset = tmp2 & 0xFF;
 338   m_nBytes_channel_header = tmp2 >> 8;
 339
 340   if (! read_int2 (m_fd, m_nHeader_bytes))
 341     return false;
 342
 343   if (! read_int4 (m_fd, m_nData_bytes))
 344     return false;
 345
 346   m_nSamples = (m_nData_bytes / m_nChannels) / 2;
 347
 348   lseek (m_fd, 36, SEEK_SET);
 349   if (! read_int4 (m_fd, m_time_acq_start))
 350     return false;
 351
 352   if (! read_int4 (m_fd, m_time_acq_stop))
 353     return false;
 354
 355   // Verify Windaq signature
 356   lseek (m_fd, m_nHeader_bytes - 2, SEEK_SET);
 357   if (! read_int2 (m_fd, tmp2))
 358     return false;
 359
 360   if (tmp2 != 0x8001) {
 361     std::ostringstream os;
 362     m_error = "File is not a valid WinDAQ file";
 363     return false;
 364   }
 365
 366   m_valid = true;
 367   return true;
 368 }
 369
 370
 371 WindaqChannel::WindaqChannel (WindaqFile& wdq, const int channel)
 372   : r_wdq(wdq), m_data(0), m_slope(0), m_intercept (0), m_channel(channel),
 373     m_valid(false)
 374 {
 375   if (wdq.m_valid) {
 376     if (channel >= 1 && channel <= wdq.m_nChannels) {
 377       if (read_channel_data())
 378         m_valid = true;
 379     } else {
 380       std::ostringstream os;
 381       os << "Channel " << channel << " is invalid, valid range 1-" <<
 382         wdq.m_nChannels;
 383       error_msg (os.str().c_str());
 384     }
 385   }
 386 }
 387
 388 WindaqChannel::~WindaqChannel ()
 389 {
 390   if (m_data)
 391     delete m_data;
 392 }
 393
 394 bool get_float8 (int fd, double& f)
 395 {
 396   unsigned char buf[8];
 397   if (read (fd, &buf, 8) != 8)
 398     return false;
 399
 400 #if WORDS_BIG_ENDIAN
 401   unsigned char c;
 402   c = buf[0]; buf[0] = buf[7]; buf[7] = c;
 403   c = buf[1]; buf[1] = buf[6]; buf[6] = c;
 404   c = buf[2]; buf[2] = buf[5]; buf[5] = c;
 405   c = buf[3]; buf[3] = buf[4]; buf[4] = c;
 406 #endif
 407
 408   f = *(reinterpret_cast<double*>(buf));
 409
 410   return true;
 411 }
 412
 413 bool
 414 WindaqChannel::read_channel_data ()
 415 {
 416   unsigned short int tmp2;
 417   unsigned int tmp4;
 418
 419   int fd = r_wdq.m_fd;
 420
 421   m_data = new signed short int [r_wdq.m_nSamples * 2];
 422
 423   lseek (fd, r_wdq.m_channel_offset + 8 +
 424          (m_channel - 1) * r_wdq.m_nBytes_channel_header,
 425          SEEK_SET);
 426   if (! get_float8 (fd, m_slope))
 427     return false;
 428
 429   if (! get_float8 (fd, m_intercept))
 430     return false;
 431
 432   char units[7];
 433   units[6] = 0;
 434   if (read (fd, units, 6) != 6) {
 435     error_msg ("Error reading file");
 436     return false;
 437   }
 438   m_units = units;
 439
 440   unsigned int row_bytes = 2 * r_wdq.m_nChannels;
 441   signed short int sample_row [row_bytes];
 442
 443   signed short int* psample = &sample_row[m_channel - 1];
 444
 445   lseek (fd, r_wdq.m_nHeader_bytes, SEEK_SET);
 446   long int i;
 447   signed short int data_max, data_min;
 448   for (i = 0; i < r_wdq.m_nSamples; i++) {
 449     if (read (fd, sample_row, row_bytes) != row_bytes) {
 450       std::ostringstream os;
 451       os << "Error reading file at " << i;
 452       error_msg (os.str().c_str());
 453       return false;
 454     }
 455     signed short int v = *psample;
 456
 457 #if WORDS_BIG_ENDIAN
 458     unsigned char* p = reinterpret_cast<unsigned char*>(&v);
 459     unsigned char c = p[0]; p[0] = p[1]; p[1] = c;
 460 #endif
 461
 462     signed short int value = v >> 2;
 463     m_data[i] = value;
 464
 465     if (i == 0) {
 466       data_max = value;
 467       data_min = value;
 468     } else {
 469       if (value > data_max)
 470         data_max = value;
 471       else if (value < data_min)
 472         data_min = value;
 473     }
 474   }
 475
 476   m_max_raw_data = data_max;
 477   m_min_raw_data = data_min;
 478   m_max_scaled_data = (m_slope * data_max) + m_intercept;
 479   m_min_scaled_data = (m_slope * data_min) + m_intercept;
 480
 481   return true;
 482 }
 483
 484
 485 WavFile::WavFile (WindaqChannel& wdq_channel, const char* fname)
 486   : m_valid(false), m_data(0), m_nSamples(0), m_strFile(fname), m_fd(0)
 487 {
 488   if (wdq_channel.m_valid) {
 489     m_nSamples = wdq_channel.r_wdq.m_nSamples;
 490     m_nChannels = 1;
 491     m_nBitsPerSample = 16;
 492     m_nBytesPerSample = 2;
 493     m_rate = wdq_channel.r_wdq.m_sample_rate;
 494
 495     double data_offset = -wdq_channel.m_min_scaled_data;
 496     double data_scale = 0.;
 497     if (wdq_channel.m_max_scaled_data != wdq_channel.m_min_scaled_data)
 498       data_scale = 65535. / (wdq_channel.m_max_scaled_data -
 499                              wdq_channel.m_min_scaled_data);
 500
 501     if (g_debug) {
 502       std::ostringstream os;
 503       os << "  Wav data_scale: " << data_scale << ", data_offset: " << data_offset;
 504       info_msg (os.str().c_str());
 505     }
 506
 507     m_nHeaderBytes = 44;
 508     m_nDataBytes = m_nSamples * m_nBytesPerSample * m_nChannels;
 509     m_nFileBytes = m_nHeaderBytes + m_nDataBytes;
 510
 511     unsigned int nHeaderShortInts = m_nHeaderBytes / sizeof(signed short int);
 512
 513     m_data = new signed short int [m_nSamples + nHeaderShortInts];
 514     signed short int* input = wdq_channel.m_data;
 515     signed short int* output = &m_data[nHeaderShortInts];
 516     double slope = wdq_channel.m_slope;
 517     double intercept = wdq_channel.m_intercept;
 518
 519     if (! fill_header ())
 520       return;
 521
 522     long int i;
 523     for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 524       double value = input[i];
 525       value = (slope * value) + intercept;
 526       value = (value + data_offset) * data_scale;
 527       value += 0.5 - 32768;
 528       signed short int v = static_cast<signed short int>(value);
 529 #if WORDS_BIG_ENDIAN
 530       unsigned char* p = reinterpret_cast<unsigned char*>(&v);
 531       unsigned char c = p[0]; p[0] = p[1]; p[1] = c;
 532 #endif
 533       output[i] = v;
 534     }
 535   }
 536
 537   m_valid = true;
 538 }
 539
 540
 541 WavFile::~WavFile ()
 542 {
 543   if (m_fd != 0)
 544     close (m_fd);
 545
 546   if (m_data != NULL)
 547     delete m_data;
 548 }
 549
 550 void
 551 put_int4 (char* p, unsigned int n)
 552 {
 553   *p = n & 0xFF;
 554   *(p+1) = 0xFF & (n >> 8);
 555   *(p+2) = 0xFF & (n >> 16);
 556   *(p+3) = 0xFF & (n >> 24);
 557 }
 558
 559 void
 560 put_int2 (char* p, unsigned short int n)
 561 {
 562   *p = n & 0xFF;
 563   *(p+1) = 0xFF & (n >> 8);
 564 }
 565
 566 bool
 567 WavFile::fill_header ()
 568 {
 569   char* pData = reinterpret_cast<char*> (m_data);
 570
 571   strncpy (pData, "RIFF", 4);
 572
 573   // Length of file after 8 byte header
 574   put_int4 (pData + 4, 36 + m_nDataBytes);
 575
 576   strncpy (pData + 8, "WAVEfmt ", 8);
 577
 578   // Length of header block
 579   put_int4 (pData + 16, 0x10);
 580
 581   // Always 1
 582   put_int2 (pData + 20, 1);
 583
 584   /* Number of channels */
 585   put_int2 (pData + 22, m_nChannels);
 586
 587   // Sample Rate
 588   put_int4 (pData + 24, static_cast<int> (m_rate + 0.5));
 589
 590   // Bytes per second
 591   put_int4 (pData + 28, static_cast<int> (m_rate * m_nBytesPerSample + 0.5));
 592
 593   // Bytes per sample
 594   put_int2 (pData + 32, m_nBytesPerSample * m_nChannels);
 595
 596   // Bits per sample
 597   put_int2 (pData + 34, m_nBitsPerSample);
 598
 599   strncpy (pData + 36, "data", 4);
 600
 601   put_int4 (pData + 40, m_nDataBytes);
 602
 603   return true;
 604 }
 605
 606 bool
 607 WavFile::WriteFile ()
 608 {
 609   unsigned short int tmp2;
 610   unsigned int tmp4;
 611
 612   if (! m_valid)
 613     return false;
 614
 615   if (m_fd == 0)
 616     if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_WRONLY | O_BINARY | O_TRUNC | O_CREAT,
 617                       S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == 0) {
 618       std::ostringstream os;
 619       os << "Error opening output file " << m_strFile.c_str();
 620       error_msg (os.str().c_str());
 621       return false;
 622     }
 623
 624   lseek (m_fd, 0, SEEK_SET);
 625   if (write (m_fd, m_data, m_nFileBytes) != m_nFileBytes) {
 626     error_msg ("Error writing file");
 627     return false;
 628   }
 629
 630   if (close (m_fd) < 0)
 631     error_msg ("Error closing output file");
 632
 633   m_fd = 0;
 634   return true;
 635 }
 636
 637 #ifdef WIN32
 638 #include <windows.h>
 639 #include <mmsystem.h>
 640 #elif defined(LINUX)
 641 #include <sys/ioctl.h>
 642 #include <sys/soundcard.h>
 643 #endif
 644
 645 bool
 646 WavFile::Play ()
 647 {
 648 #ifdef WIN32
 649   if (PlaySound ((LPCSTR) m_data, 0, SND_MEMORY | SND_NODEFAULT))
 650     return true;
 651 #elif defined(LINUX)
 652   int fd;
 653   if ((fd = open ("/dev/dsp",O_WRONLY)) == -1) {
 654     error_msg ("Error opening /dev/dsp");
 655     return false;
 656   }
 657
 658   int format = AFMT_S16_LE;
 659   if (ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SETFMT, &format) == -1) {
 660     error_msg ("Error setting DSP format");
 661     close(fd); return false;
 662   }
 663   if (format != AFMT_S16_LE) {
 664     error_msg ("DSP Format not set");
 665     close(fd); return false;
 666   }
 667
 668   int channels = m_nChannels;
 669   if (ioctl (fd, SNDCTL_DSP_CHANNELS, &format) == -1) {
 670     error_msg ("Error setting number of channels");
 671     close(fd); return false;
 672   }
 673   if (channels != m_nChannels) {
 674     error_msg ("Number of channels not set");
 675     close(fd); return false;
 676   }
 677
 678   int speed = static_cast<int>(m_rate + 0.5);
 679   if (ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SPEED, &speed) == -1) {
 680     error_msg ("Error setting sample rate");
 681     close(fd); return false;
 682   }
 683   if (speed != m_rate && ! g_quiet) {
 684     std::ostringstream os;
 685     os << "Warning: Sample rate set to " << speed << ", not " << m_rate;
 686     error_msg (os.str().c_str());
 687   }
 688
 689   if (write (fd, reinterpret_cast<char*>(m_data) + m_nHeaderBytes, m_nDataBytes) !=
 690       m_nDataBytes) {
 691     error_msg ("Error writing audio samples");
 692     close(fd); return false;
 693   }
 694
 695   close (fd);
 696   return true;
 697 #else
 698 #endif
 699
 700   return false;
 701 }
 702
 703