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 **  NOTES
  12 **   Quick & Dirty hack, but efficient and good error checking
  13 **   Allocates memory equal to the size of channel (2 * number of samples)
  14 **
  15 **  BUGS
  16 **   Need command line options for verbose and debug output
  17 **   Should comment the reading and writing of files to document the file formats
  18 **
  19 **  $Id: wdq2wav.cpp,v 1.6 2003/01/21 03:06:59 kevin Exp $
  20 **
  21 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  22 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  23 **  published by the Free Software Foundation.
  24 **
  25 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  26 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  27 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  28 **  GNU General Public License for more details.
  29 **
  30 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  31 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  32 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  33 ******************************************************************************/
  34
  35 #include <wdq2wav.h>
  36
  37 static bool g_verbose = true;
  38 static bool g_debug = true;
  39
  40 void
  41 error_msg (const char *msg)
  42 {
  43   fprintf (stderr, "%s\n",msg);
  44 }
  45
  46 void
  47 info_msg (const char* msg)
  48 {
  49   fprintf (stdout, "%s\n", msg);
  50 }
  51
  52 void
  53 usage ()
  54 {
  55   error_msg ("usage: wdq2wav <wdq-file> <channel-number> <wav-file>");
  56 }
  57
  58 bool wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname);
  59
  60 int
  61 main (int argc, char *argv[])
  62 {
  63   if (argc != 4) {
  64     usage();
  65     exit(1);
  66   }
  67
  68   char *wdq_fname = argv[1];
  69   char *channel_endptr;
  70   int channel = (int) strtol (argv[2], &channel_endptr, 10);
  71   char *wav_fname = argv[3];
  72
  73   if (*channel_endptr != 0) {
  74     std::ostringstream os;
  75     os << "Error: Channel " << argv[2] << " is not an integer";
  76     error_msg (os.str().c_str());
  77     usage();
  78     return(1);
  79   }
  80
  81   if (! wdq2wav (wdq_fname, channel, wav_fname))
  82     return 1;
  83
  84   return 0;
  85 }
  86
  87 bool
  88 wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname)
  89 {
  90   WindaqFile wdq (wdq_fname);
  91
  92   if (! wdq.ReadHeader()) {
  93     return false;
  94   }
  95   if (g_verbose) {
  96     std::ostringstream os;
  97     os << wdq_fname << ": Samples " << wdq.m_nSamples <<
  98       ", Channels " << wdq.m_nChannels <<
  99       ", Sample Rate " << wdq.m_sample_rate;
 100     info_msg (os.str().c_str());
 101   }
 102
 103   WindaqChannel wdq_channel (wdq, channel);
 104   if (! wdq_channel.m_valid) {
 105     error_msg ("Error reading data from channel");
 106     return false;
 107   }
 108
 109   if (g_verbose) {
 110     std::ostringstream os1;
 111     os1 << "Channel units: " << wdq_channel.m_units.c_str();
 112     info_msg (os1.str().c_str());
 113     std::ostringstream os2;
 114     os2 << "Raw data: minimum " << wdq_channel.m_min_raw_data <<
 115       ", maximum " << wdq_channel.m_max_raw_data;
 116     info_msg (os2.str().c_str());
 117     std::ostringstream os3;
 118     os3 << "Slope " <<  wdq_channel.m_slope <<
 119       ", Intercept " <<  wdq_channel.m_intercept;
 120     info_msg (os3.str().c_str());
 121   }
 122
 123   WavFile wav (wdq_channel, wav_fname);
 124
 125   if (! wav.m_valid) {
 126     error_msg ("Error extracting wav from channel");
 127     return false;
 128   }
 129
 130   if (! wav.WriteFile ()) {
 131     error_msg ("Error writing file");
 132     return false;
 133   }
 134
 135   return true;
 136 }
 137
 138
 139 WindaqFile::WindaqFile (const char* fname)
 140   : m_fd(0), m_nChannels(0), m_nSamples(0), m_sample_rate(0), m_valid(false),
 141     m_strFile (fname)
 142 {
 143 }
 144
 145 WindaqFile::~WindaqFile ()
 146 {
 147   if (m_fd != 0)
 148     close (m_fd);
 149 }
 150
 151 bool
 152 WindaqFile::ReadHeader ()
 153 {
 154   unsigned short int tmp2;
 155   unsigned int tmp4;
 156
 157   m_valid = false;
 158   if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_RDONLY)) == 0)
 159     return false;
 160
 161   lseek (0, 0, SEEK_SET);
 162   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 163     error_msg ("Error reading file");
 164     return false;
 165   }
 166   m_nChannels = tmp2 & 0x1f;
 167   m_sr_denom = (tmp2 & 0x7fff) >> 5;
 168   m_sr_numer = (tmp2 & 0x8000) << 1;
 169
 170   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 171     error_msg ("Error reading file");
 172     return false;
 173   }
 174   m_sr_numer |= tmp2;
 175   m_sample_rate = (double) m_sr_numer / (double) (m_sr_denom * m_nChannels);
 176
 177   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 178     error_msg ("Error reading file");
 179     return false;
 180   }
 181   m_channel_offset = tmp2 & 0xFF;
 182   m_nBytes_channel_header = tmp2 >> 8;
 183
 184   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 185     error_msg ("Error reading file");
 186     return false;
 187   }
 188   m_nHeader_bytes = tmp2;
 189
 190   if (read (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 191     error_msg ("Error reading file");
 192     return false;
 193   }
 194   m_nData_bytes = tmp4;
 195   m_nSamples = (m_nData_bytes / m_nChannels) / 2;
 196
 197   // Verify Windaq signature
 198   lseek (m_fd, m_nHeader_bytes - 2, SEEK_SET);
 199   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 200     error_msg ("Error reading file");
 201     return false;
 202   }
 203   if (tmp2 != 0x8001) {
 204     std::ostringstream os;
 205     os << m_strFile << " is not a WinDAQ file";
 206     error_msg (os.str().c_str());
 207     return false;
 208   }
 209
 210   m_valid = true;
 211   return true;
 212 }
 213
 214
 215 WindaqChannel::WindaqChannel (WindaqFile& wdq, const int channel)
 216   : r_wdq(wdq), m_data(0), m_slope(0), m_intercept (0), m_channel(channel),
 217     m_valid(false)
 218 {
 219   if (wdq.m_valid) {
 220     if (channel >= 1 && channel <= wdq.m_nChannels) {
 221       m_valid = true;
 222       read_channel_data();
 223     } else {
 224       std::ostringstream os;
 225       os << "Channel " << channel << " is invalid, valid range 1-" <<
 226         wdq.m_nChannels;
 227       error_msg (os.str().c_str());
 228     }
 229   }
 230 }
 231
 232 WindaqChannel::~WindaqChannel ()
 233 {
 234   if (m_data)
 235     delete m_data;
 236 }
 237
 238 bool
 239 WindaqChannel::read_channel_data ()
 240 {
 241   unsigned short int tmp2;
 242   unsigned int tmp4;
 243   double float8;
 244
 245   int fd = r_wdq.m_fd;
 246
 247   if (! m_valid)
 248     return false;
 249
 250   m_data = new signed short int [r_wdq.m_nSamples * 2];
 251
 252   lseek (fd, r_wdq.m_channel_offset + 8 +
 253          (m_channel - 1) * r_wdq.m_nBytes_channel_header,
 254          SEEK_SET);
 255   if (read (fd, &float8, sizeof(float8)) != sizeof(float8)) {
 256     error_msg ("Error reading file");
 257     return false;
 258   }
 259   m_slope = float8;
 260   if (read (fd, &float8, sizeof(float8)) != sizeof(float8)) {
 261     error_msg ("Error reading file");
 262     return false;
 263   }
 264   m_intercept = float8;
 265
 266   char units[7];
 267   units[6] = 0;
 268   if (read (fd, units, 6) != 6) {
 269     error_msg ("Error reading file");
 270     return false;
 271   }
 272   m_units = units;
 273
 274   unsigned int row_bytes = 2 * r_wdq.m_nChannels;
 275   signed short int sample_row [row_bytes];
 276
 277   signed short int* psample = &sample_row[m_channel - 1];
 278
 279   lseek (fd, r_wdq.m_nHeader_bytes, SEEK_SET);
 280   long int i;
 281   signed short int data_max, data_min;
 282   for (i = 0; i < r_wdq.m_nSamples; i++) {
 283     if (read (fd, sample_row, row_bytes) != row_bytes) {
 284       std::ostringstream os;
 285       os << "Error reading file at " << i;
 286       error_msg (os.str().c_str());
 287       return false;
 288     }
 289
 290     signed short int value = *psample >> 2;
 291     m_data[i] = value;
 292
 293     if (i == 0) {
 294       data_max = value;
 295       data_min = value;
 296     } else {
 297       if (value > data_max)
 298         data_max = value;
 299       else if (value < data_min)
 300         data_min = value;
 301     }
 302   }
 303
 304   m_max_raw_data = data_max;
 305   m_min_raw_data = data_min;
 306   m_max_scaled_data = (m_slope * data_max) + m_intercept;
 307   m_min_scaled_data = (m_slope * data_min) + m_intercept;
 308
 309   return true;
 310 }
 311
 312
 313 WavFile::WavFile (WindaqChannel& wdq_channel, const char* fname)
 314   : m_valid(false), m_data(0), m_nSamples(0), m_strFile(fname), m_fd(0)
 315 {
 316   if (wdq_channel.m_valid) {
 317     m_nSamples = wdq_channel.r_wdq.m_nSamples;
 318     m_nChannels = 1;
 319     m_nBitsPerSample = 16;
 320     m_nBytesPerSample = 2;
 321     m_rate = wdq_channel.r_wdq.m_sample_rate;
 322     m_data = new signed short int [m_nSamples];
 323
 324     double data_offset = -wdq_channel.m_min_scaled_data;
 325     double data_scale = 0.;
 326     if (wdq_channel.m_max_scaled_data != wdq_channel.m_min_scaled_data)
 327       data_scale = 65535. / (wdq_channel.m_max_scaled_data -
 328                              wdq_channel.m_min_scaled_data);
 329
 330     if (g_debug)
 331       printf ("data_scale: %f, data_offset: %f\n", data_scale, data_offset);
 332
 333     signed short int* input = wdq_channel.m_data;
 334     double slope = wdq_channel.m_slope;
 335     double intercept = wdq_channel.m_intercept;
 336
 337     long int i;
 338     for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 339       double value = input[i];
 340       value = (slope * value) + intercept;
 341       value = (value + data_offset) * data_scale;
 342       value += 0.5 - 32768;
 343       m_data[i] = static_cast<signed short int>(value);
 344     }
 345   }
 346
 347   m_valid = true;
 348 }
 349
 350
 351 WavFile::~WavFile ()
 352 {
 353   if (m_fd != 0)
 354     close (m_fd);
 355
 356   if (m_data != NULL)
 357     delete m_data;
 358 }
 359
 360 bool
 361 WavFile::WriteFile ()
 362 {
 363   unsigned short int tmp2;
 364   unsigned int tmp4;
 365   unsigned long data_bytes = m_nSamples * 2;
 366
 367   if (! m_valid)
 368     return false;
 369
 370   if (m_fd == 0)
 371     if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT,
 372                       S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == 0) {
 373       std::ostringstream os;
 374       os << "Error opening output file " << m_strFile.c_str();
 375       error_msg (os.str().c_str());
 376       return false;
 377     }
 378
 379   lseek (m_fd, 0, SEEK_SET);
 380   if (write (m_fd, "RIFF", 4) != 4) {
 381     error_msg ("Error writing file");
 382     return false;
 383   }
 384
 385   /* Length of file post 8 byte header */
 386   tmp4 = 36 + data_bytes;
 387   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 388     error_msg ("Error writing file");
 389     return false;
 390   }
 391
 392   if (write (m_fd, "WAVEfmt ", 8) != 8) {
 393     error_msg ("Error writing file");
 394     return false;
 395   }
 396   tmp4 = 0x10;
 397   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 398     error_msg ("Error writing file");
 399
 400   }
 401   tmp2 = 1;
 402   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 403     error_msg ("Error writing file");
 404     return false;
 405   }
 406   /* Number of channels */
 407   tmp2 = m_nChannels;
 408   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 409     error_msg ("Error writing file");
 410     return false;
 411   }
 412   tmp4 = static_cast<int> (m_rate + 0.5);
 413   /* Sample rate */
 414   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 415     error_msg ("Error writing file");
 416     return false;
 417   }
 418   tmp4 = static_cast<int> (m_rate * m_nBytesPerSample + 0.5);
 419   /* Bytes per second */
 420   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 421     error_msg ("Error writing file");
 422     return false;
 423   }
 424   tmp2 = m_nBytesPerSample * m_nChannels;
 425   /* Bytes per sample */
 426   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 427     error_msg ("Error writing file");
 428     return false;
 429   }
 430   tmp2 = m_nBitsPerSample;
 431   /* Bits per sample */
 432   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 433     error_msg ("Error writing file");
 434     return false;
 435   }
 436   if (write (m_fd, "data", 4) != 4) {
 437     error_msg ("Error writing file");
 438     return false;
 439   }
 440   tmp4 = data_bytes;
 441   /* Data length */
 442   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 443     error_msg ("Error writing file");
 444     return false;
 445   }
 446
 447   long int i;
 448   for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 449     signed short int stmp2 = m_data[i];
 450     if (write (m_fd, &stmp2, sizeof(stmp2)) != sizeof(stmp2)) {
 451       error_msg ("Error writing file");
 452       return false;
 453     }
 454   }
 455
 456   if (close (m_fd) < 0)
 457     error_msg ("Error closing output file");
 458
 459   m_fd = 0;
 460   return true;
 461 }
 462
 463
 464
 465