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 to abstract error checking so it is not so redundant
  17 **   Need command line options for verbose and debug output
  18 **   Should comment the reading and writing of files to document the file formats
  19 **
  20 **  $Id: wdq2wav.cpp,v 1.1 2003/01/21 01:58:32 kevin Exp $
  21 **
  22 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  23 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  24 **  published by the Free Software Foundation.
  25 **
  26 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  27 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  28 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  29 **  GNU General Public License for more details.
  30 **
  31 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  32 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  33 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  34 ******************************************************************************/
  35
  36 #include <wdq2wav.h>
  37
  38 static bool g_verbose = true;
  39 static bool g_debug = true;
  40
  41 void
  42 error_msg (char *msg)
  43 {
  44   fprintf (stderr, "%s\n",msg);
  45 }
  46
  47 void
  48 usage ()
  49 {
  50   fprintf (stderr, "usage: wdq2wav <wdq-file> <channel-number> <wav-file>\n");
  51 }
  52
  53 bool wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname);
  54
  55 int
  56 main (int argc, char *argv[])
  57 {
  58   if (argc != 4) {
  59     usage();
  60     exit(1);
  61   }
  62
  63   char *wdq_fname = argv[1];
  64   char *channel_endptr;
  65   int channel = (int) strtol (argv[2], &channel_endptr, 10);
  66   char *wav_fname = argv[3];
  67
  68   if (*channel_endptr != 0) {
  69     fprintf (stderr, "Error: Channel %s is not an integer\n", argv[2]);
  70     usage();
  71     return(1);
  72   }
  73
  74   if (! wdq2wav (wdq_fname, channel, wav_fname))
  75     return 1;
  76
  77   return 0;
  78 }
  79
  80 bool wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname)
  81 {
  82   WindaqFile wdq (wdq_fname);
  83
  84   if (! wdq.ReadHeader()) {
  85     fprintf (stderr, "Error reading header %s\n", wdq_fname);
  86     return false;
  87   }
  88   if (g_verbose) {
  89     printf ("Number of channels: %d\n", wdq.m_nChannels);
  90     printf ("Number of Samples: %d\n", wdq.m_nSamples);
  91     printf ("Sample Rate: %.1f\n", wdq.m_sample_rate);
  92   }
  93
  94   WindaqChannel wdq_channel (wdq, channel);
  95   if (! wdq_channel.m_valid) {
  96     error_msg ("Error reading data from channel");
  97     return false;
  98   }
  99
 100   if (g_verbose) {
 101     printf ("Data Min: %f, Data Max: %f\n",
 102             wdq_channel.m_min_raw_data, wdq_channel.m_max_raw_data);
 103   }
 104
 105   WavFile wav (wdq_channel, wav_fname);
 106
 107   if (! wav.m_valid) {
 108     error_msg ("Error extracting wav from channel");
 109     return false;
 110   }
 111
 112   if (! wav.WriteFile ()) {
 113     error_msg ("Error writing file");
 114     return false;
 115   }
 116
 117   return true;
 118 }
 119
 120
 121 WindaqFile::WindaqFile (const char* fname)
 122   : m_fd(0), m_nChannels(0), m_nSamples(0), m_sample_rate(0), m_valid(false),
 123     m_strFile (fname)
 124 {
 125 }
 126
 127 WindaqFile::~WindaqFile ()
 128 {
 129   if (m_fd != 0)
 130     close (m_fd);
 131 }
 132
 133 bool
 134 WindaqFile::ReadHeader ()
 135 {
 136   unsigned short int tmp2;
 137   unsigned int tmp4;
 138
 139   m_valid = false;
 140   if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_RDONLY)) == 0)
 141     return false;
 142
 143   lseek (0, 0, SEEK_SET);
 144   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 145     error_msg ("Error reading file");
 146     return false;
 147   }
 148   m_nChannels = tmp2 & 0x1f;
 149   m_sr_denom = (tmp2 & 0x7fff) >> 5;
 150   m_sr_numer = (tmp2 & 0x8000) << 1;
 151
 152   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 153     error_msg ("Error reading file");
 154     return false;
 155   }
 156   m_sr_numer |= tmp2;
 157   m_sample_rate = (double) m_sr_numer / (double) (m_sr_denom * m_nChannels);
 158
 159   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 160     error_msg ("Error reading file");
 161     return false;
 162   }
 163   m_channel_offset = tmp2 & 0xFF;
 164   m_nBytes_channel_header = tmp2 >> 8;
 165
 166   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 167     error_msg ("Error reading file");
 168     return false;
 169   }
 170   m_nHeader_bytes = tmp2;
 171
 172   if (read (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 173     error_msg ("Error reading file");
 174     return false;
 175   }
 176   m_nData_bytes = tmp4;
 177   m_nSamples = (m_nData_bytes / m_nChannels) / 2;
 178
 179   // Verify Windaq signature
 180   lseek (m_fd, m_nHeader_bytes - 2, SEEK_SET);
 181   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 182     error_msg ("Error reading file");
 183     return false;
 184   }
 185   if (tmp2 != 0x8001) {
 186     fprintf (stderr, "%s is not a WinDAQ file\n", m_strFile.c_str());
 187     return false;
 188   }
 189
 190   m_valid = true;
 191   return true;
 192 }
 193
 194
 195 WindaqChannel::WindaqChannel (WindaqFile& wdq, const int channel)
 196   : r_wdq(wdq), m_data(0), m_slope(0), m_intercept (0), m_channel(channel),
 197     m_valid(false)
 198 {
 199   if (wdq.m_valid) {
 200     if (channel >= 1 && channel <= wdq.m_nChannels) {
 201       m_valid = true;
 202       read_channel_data();
 203     } else
 204       fprintf (stderr, "Channel %d is invalid, valid range 1-%d\n",
 205               channel, wdq.m_nChannels);
 206   }
 207 }
 208
 209 WindaqChannel::~WindaqChannel ()
 210 {
 211   if (m_data)
 212     delete m_data;
 213 }
 214
 215 bool
 216 WindaqChannel::read_channel_data ()
 217 {
 218   unsigned short int tmp2;
 219   unsigned int tmp4;
 220   double float8;
 221
 222   int fd = r_wdq.m_fd;
 223
 224   if (! m_valid)
 225     return false;
 226
 227   m_data = new signed short int [r_wdq.m_nSamples * 2];
 228
 229   lseek (fd, r_wdq.m_channel_offset + 8 +
 230          (m_channel - 1) * r_wdq.m_nBytes_channel_header,
 231          SEEK_SET);
 232   if (read (fd, &float8, sizeof(float8)) != sizeof(float8)) {
 233     error_msg ("Error reading file");
 234     return false;
 235   }
 236   m_slope = float8;
 237   if (read (fd, &float8, sizeof(float8)) != sizeof(float8)) {
 238     error_msg ("Error reading file");
 239     return false;
 240   }
 241   m_intercept = float8;
 242
 243   if (g_verbose)
 244     printf ("Slope: %f, Intercept: %f\n", m_slope, m_intercept);
 245
 246   char units[7];
 247   units[6] = 0;
 248   if (read (fd, units, 6) != 6) {
 249     error_msg ("Error reading file");
 250     return false;
 251   }
 252   m_units = units;
 253   if (g_verbose)
 254     printf ("Units: %s\n", units);
 255
 256   unsigned int row_bytes = 2 * r_wdq.m_nChannels;
 257   signed short int sample_row [row_bytes];
 258
 259   signed short int* psample = &sample_row[m_channel - 1];
 260
 261   lseek (fd, r_wdq.m_nHeader_bytes, SEEK_SET);
 262   long int i;
 263   signed short int data_max, data_min;
 264   for (i = 0; i < r_wdq.m_nSamples; i++) {
 265     if (read (fd, sample_row, row_bytes) != row_bytes) {
 266       fprintf (stderr, "Error reading file at %d\n", i);
 267       return false;
 268     }
 269
 270     signed short int value = *psample >> 2;
 271     m_data[i] = value;
 272
 273     if (i == 0) {
 274       data_max = value;
 275       data_min = value;
 276     } else {
 277       if (value > data_max)
 278         data_max = value;
 279       else if (value < data_min)
 280         data_min = value;
 281     }
 282   }
 283
 284   m_max_raw_data = data_max;
 285   m_min_raw_data = data_min;
 286   m_max_scaled_data = (m_slope * data_max) + m_intercept;
 287   m_min_scaled_data = (m_slope * data_min) + m_intercept;
 288
 289   return true;
 290 }
 291
 292
 293 WavFile::WavFile (WindaqChannel& wdq_channel, const char* fname)
 294   : m_valid(false), m_data(0), m_nSamples(0), m_strFile(fname), m_fd(0)
 295 {
 296   if (wdq_channel.m_valid) {
 297     m_nSamples = wdq_channel.r_wdq.m_nSamples;
 298     m_nChannels = 1;
 299     m_nBitsPerSample = 16;
 300     m_nBytesPerSample = 2;
 301     m_rate = wdq_channel.r_wdq.m_sample_rate;
 302     m_data = new signed short int [m_nSamples];
 303
 304     double data_offset = -wdq_channel.m_min_scaled_data;
 305     double data_scale = 0.;
 306     if (wdq_channel.m_max_scaled_data != wdq_channel.m_min_scaled_data)
 307       data_scale = 65535. / (wdq_channel.m_max_scaled_data -
 308                              wdq_channel.m_min_scaled_data);
 309
 310     if (g_debug)
 311       printf ("data_scale: %f, data_offset: %f\n", data_scale, data_offset);
 312
 313     signed short int* input = wdq_channel.m_data;
 314     double slope = wdq_channel.m_slope;
 315     double intercept = wdq_channel.m_intercept;
 316
 317     long int i;
 318     for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 319       double value = input[i];
 320       value = (slope * value) + intercept;
 321       value = (value + data_offset) * data_scale;
 322       value += 0.5 - 32768;
 323       m_data[i] = static_cast<signed short int>(value);
 324     }
 325   }
 326
 327   m_valid = true;
 328 }
 329
 330
 331 WavFile::~WavFile ()
 332 {
 333   if (m_fd != 0)
 334     close (m_fd);
 335
 336   if (m_data != NULL)
 337     delete m_data;
 338 }
 339
 340 bool
 341 WavFile::WriteFile ()
 342 {
 343   unsigned short int tmp2;
 344   unsigned int tmp4;
 345   unsigned long data_bytes = m_nSamples * 2;
 346
 347   if (! m_valid)
 348     return false;
 349
 350   if (m_fd == 0)
 351     if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT,
 352                       S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == 0) {
 353       fprintf (stderr, "Error opening output file %s\n", m_strFile.c_str());
 354       return false;
 355     }
 356
 357   lseek (m_fd, 0, SEEK_SET);
 358   if (write (m_fd, "RIFF", 4) != 4) {
 359     error_msg ("Error writing file");
 360     return false;
 361   }
 362
 363   /* Length of file post 8 byte header */
 364   tmp4 = 36 + data_bytes;
 365   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 366     error_msg ("Error writing file");
 367     return false;
 368   }
 369
 370   if (write (m_fd, "WAVEfmt ", 8) != 8) {
 371     error_msg ("Error writing file");
 372     return false;
 373   }
 374   tmp4 = 0x10;
 375   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 376     error_msg ("Error writing file");
 377
 378   }
 379   tmp2 = 1;
 380   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 381     error_msg ("Error writing file");
 382     return false;
 383   }
 384   /* Number of channels */
 385   tmp2 = m_nChannels;
 386   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 387     error_msg ("Error writing file");
 388     return false;
 389   }
 390   tmp4 = static_cast<int> (m_rate + 0.5);
 391   /* Sample rate */
 392   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 393     error_msg ("Error writing file");
 394     return false;
 395   }
 396   tmp4 = static_cast<int> (m_rate * m_nBytesPerSample + 0.5);
 397   /* Bytes per second */
 398   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 399     error_msg ("Error writing file");
 400     return false;
 401   }
 402   tmp2 = m_nBytesPerSample * m_nChannels;
 403   /* Bytes per sample */
 404   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 405     error_msg ("Error writing file");
 406     return false;
 407   }
 408   tmp2 = m_nBitsPerSample;
 409   /* Bits per sample */
 410   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 411     error_msg ("Error writing file");
 412     return false;
 413   }
 414   if (write (m_fd, "data", 4) != 4) {
 415     error_msg ("Error writing file");
 416     return false;
 417   }
 418   tmp4 = data_bytes;
 419   /* Data length */
 420   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 421     error_msg ("Error writing file");
 422     return false;
 423   }
 424
 425   long int i;
 426   for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 427     signed short int stmp2 = m_data[i];
 428     if (write (m_fd, &stmp2, sizeof(stmp2)) != sizeof(stmp2)) {
 429       error_msg ("Error writing file");
 430       return false;
 431     }
 432   }
 433
 434   if (close (m_fd) < 0)
 435     error_msg ("Error closing output file");
 436
 437   m_fd = 0;
 438   return true;
 439 }
 440
 441
 442
 443