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 1.7 2003/01/21 04:19:44 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 = false;
  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 info_msg_sans_newline (const char* msg)
  54 {
  55   fprintf (stdout, "%s", msg);
  56 }
  57
  58 void
  59 usage ()
  60 {
  61   error_msg ("usage: wdq2wav <wdq-file> <channel-number> <wav-file>");
  62 }
  63
  64 bool wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname);
  65
  66 int
  67 main (int argc, char *argv[])
  68 {
  69   if (argc != 4) {
  70     usage();
  71     exit(1);
  72   }
  73
  74   char *wdq_fname = argv[1];
  75   char *channel_endptr;
  76   int channel = (int) strtol (argv[2], &channel_endptr, 10);
  77   char *wav_fname = argv[3];
  78
  79   if (*channel_endptr != 0) {
  80     std::ostringstream os;
  81     os << "Error: Channel " << argv[2] << " is not an integer";
  82     error_msg (os.str().c_str());
  83     usage();
  84     return(1);
  85   }
  86
  87   if (! wdq2wav (wdq_fname, channel, wav_fname))
  88     return 1;
  89
  90   return 0;
  91 }
  92
  93 bool
  94 wdq2wav (const char* wdq_fname, const int channel, const char *wav_fname)
  95 {
  96   WindaqFile wdq (wdq_fname);
  97
  98   if (! wdq.ReadHeader()) {
  99     return false;
 100   }
 101   if (g_verbose) {
 102     std::ostringstream os1;
 103     os1 << "File " << wdq_fname;
 104     info_msg (os1.str().c_str());
 105     std::ostringstream os2;
 106     time_t time = wdq.m_time_acq_start;
 107     struct tm* tm = gmtime (&time);
 108     os2 << "  Time File Creation: " << asctime(tm);
 109     info_msg_sans_newline (os2.str().c_str());
 110     std::ostringstream os3;
 111     time = wdq.m_time_acq_stop;
 112     tm = gmtime (&time);
 113     os3 << "  Time File Written: " << asctime(tm);
 114     info_msg_sans_newline (os3.str().c_str());
 115     std::ostringstream os4;
 116     os4 << "  Samples: " << wdq.m_nSamples <<
 117       ", Channels: " << wdq.m_nChannels <<
 118       ", Sample Rate: " << wdq.m_sample_rate;
 119     info_msg (os4.str().c_str());
 120   }
 121
 122   WindaqChannel wdq_channel (wdq, channel);
 123   if (! wdq_channel.m_valid) {
 124     error_msg ("Error reading data from channel");
 125     return false;
 126   }
 127
 128   if (g_verbose) {
 129     std::ostringstream os1;
 130     os1 << "Channel " << channel;
 131     info_msg (os1.str().c_str());
 132     std::ostringstream os2;
 133     os2 << "  Units: " << wdq_channel.m_units.c_str();
 134     info_msg (os2.str().c_str());
 135     std::ostringstream os3;
 136     os3 << "  Raw minimum: " << wdq_channel.m_min_raw_data <<
 137       ", maximum: " << wdq_channel.m_max_raw_data;
 138     info_msg (os3.str().c_str());
 139     std::ostringstream os4;
 140     os4 << "  Scaled minimum: " << wdq_channel.m_min_scaled_data <<
 141       ", maximum: " << wdq_channel.m_max_scaled_data;
 142     info_msg (os4.str().c_str());
 143     std::ostringstream os5;
 144     os5 << "  Slope " <<  wdq_channel.m_slope <<
 145       ", Intercept " <<  wdq_channel.m_intercept;
 146     info_msg (os5.str().c_str());
 147   }
 148
 149   WavFile wav (wdq_channel, wav_fname);
 150
 151   if (! wav.m_valid) {
 152     error_msg ("Error extracting wav from channel");
 153     return false;
 154   }
 155
 156   if (! wav.WriteFile ()) {
 157     error_msg ("Error writing file");
 158     return false;
 159   }
 160
 161   return true;
 162 }
 163
 164
 165 WindaqFile::WindaqFile (const char* fname)
 166   : m_fd(0), m_nChannels(0), m_nSamples(0), m_sample_rate(0), m_valid(false),
 167     m_strFile (fname)
 168 {
 169 }
 170
 171 WindaqFile::~WindaqFile ()
 172 {
 173   if (m_fd != 0)
 174     close (m_fd);
 175 }
 176
 177 bool
 178 WindaqFile::ReadHeader ()
 179 {
 180   unsigned short int tmp2;
 181   unsigned int tmp4;
 182
 183   m_valid = false;
 184   if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_RDONLY)) == 0)
 185     return false;
 186
 187   lseek (0, 0, SEEK_SET);
 188   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 189     error_msg ("Error reading file");
 190     return false;
 191   }
 192   m_nChannels = tmp2 & 0x1f;
 193   m_sr_denom = (tmp2 & 0x7fff) >> 5;
 194   m_sr_numer = (tmp2 & 0x8000) << 1;
 195
 196   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 197     error_msg ("Error reading file");
 198     return false;
 199   }
 200   m_sr_numer |= tmp2;
 201   m_sample_rate = (double) m_sr_numer / (double) (m_sr_denom * m_nChannels);
 202
 203   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 204     error_msg ("Error reading file");
 205     return false;
 206   }
 207   m_channel_offset = tmp2 & 0xFF;
 208   m_nBytes_channel_header = tmp2 >> 8;
 209
 210   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 211     error_msg ("Error reading file");
 212     return false;
 213   }
 214   m_nHeader_bytes = tmp2;
 215
 216   if (read (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 217     error_msg ("Error reading file");
 218     return false;
 219   }
 220   m_nData_bytes = tmp4;
 221   m_nSamples = (m_nData_bytes / m_nChannels) / 2;
 222
 223   lseek (m_fd, 36, SEEK_SET);
 224   if (read (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 225     error_msg ("Error reading file");
 226     return false;
 227   }
 228   m_time_acq_start = tmp4;
 229   if (read (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 230     error_msg ("Error reading file");
 231     return false;
 232   }
 233   m_time_acq_stop = tmp4;
 234
 235   // Verify Windaq signature
 236   lseek (m_fd, m_nHeader_bytes - 2, SEEK_SET);
 237   if (read (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 238     error_msg ("Error reading file");
 239     return false;
 240   }
 241   if (tmp2 != 0x8001) {
 242     std::ostringstream os;
 243     os << m_strFile << " is not a WinDAQ file";
 244     error_msg (os.str().c_str());
 245     return false;
 246   }
 247
 248   m_valid = true;
 249   return true;
 250 }
 251
 252
 253 WindaqChannel::WindaqChannel (WindaqFile& wdq, const int channel)
 254   : r_wdq(wdq), m_data(0), m_slope(0), m_intercept (0), m_channel(channel),
 255     m_valid(false)
 256 {
 257   if (wdq.m_valid) {
 258     if (channel >= 1 && channel <= wdq.m_nChannels) {
 259       m_valid = true;
 260       read_channel_data();
 261     } else {
 262       std::ostringstream os;
 263       os << "Channel " << channel << " is invalid, valid range 1-" <<
 264         wdq.m_nChannels;
 265       error_msg (os.str().c_str());
 266     }
 267   }
 268 }
 269
 270 WindaqChannel::~WindaqChannel ()
 271 {
 272   if (m_data)
 273     delete m_data;
 274 }
 275
 276 bool
 277 WindaqChannel::read_channel_data ()
 278 {
 279   unsigned short int tmp2;
 280   unsigned int tmp4;
 281   double float8;
 282
 283   int fd = r_wdq.m_fd;
 284
 285   if (! m_valid)
 286     return false;
 287
 288   m_data = new signed short int [r_wdq.m_nSamples * 2];
 289
 290   lseek (fd, r_wdq.m_channel_offset + 8 +
 291          (m_channel - 1) * r_wdq.m_nBytes_channel_header,
 292          SEEK_SET);
 293   if (read (fd, &float8, sizeof(float8)) != sizeof(float8)) {
 294     error_msg ("Error reading file");
 295     return false;
 296   }
 297   m_slope = float8;
 298   if (read (fd, &float8, sizeof(float8)) != sizeof(float8)) {
 299     error_msg ("Error reading file");
 300     return false;
 301   }
 302   m_intercept = float8;
 303
 304   char units[7];
 305   units[6] = 0;
 306   if (read (fd, units, 6) != 6) {
 307     error_msg ("Error reading file");
 308     return false;
 309   }
 310   m_units = units;
 311
 312   unsigned int row_bytes = 2 * r_wdq.m_nChannels;
 313   signed short int sample_row [row_bytes];
 314
 315   signed short int* psample = &sample_row[m_channel - 1];
 316
 317   lseek (fd, r_wdq.m_nHeader_bytes, SEEK_SET);
 318   long int i;
 319   signed short int data_max, data_min;
 320   for (i = 0; i < r_wdq.m_nSamples; i++) {
 321     if (read (fd, sample_row, row_bytes) != row_bytes) {
 322       std::ostringstream os;
 323       os << "Error reading file at " << i;
 324       error_msg (os.str().c_str());
 325       return false;
 326     }
 327
 328     signed short int value = *psample >> 2;
 329     m_data[i] = value;
 330
 331     if (i == 0) {
 332       data_max = value;
 333       data_min = value;
 334     } else {
 335       if (value > data_max)
 336         data_max = value;
 337       else if (value < data_min)
 338         data_min = value;
 339     }
 340   }
 341
 342   m_max_raw_data = data_max;
 343   m_min_raw_data = data_min;
 344   m_max_scaled_data = (m_slope * data_max) + m_intercept;
 345   m_min_scaled_data = (m_slope * data_min) + m_intercept;
 346
 347   return true;
 348 }
 349
 350
 351 WavFile::WavFile (WindaqChannel& wdq_channel, const char* fname)
 352   : m_valid(false), m_data(0), m_nSamples(0), m_strFile(fname), m_fd(0)
 353 {
 354   if (wdq_channel.m_valid) {
 355     m_nSamples = wdq_channel.r_wdq.m_nSamples;
 356     m_nChannels = 1;
 357     m_nBitsPerSample = 16;
 358     m_nBytesPerSample = 2;
 359     m_rate = wdq_channel.r_wdq.m_sample_rate;
 360     m_data = new signed short int [m_nSamples];
 361
 362     double data_offset = -wdq_channel.m_min_scaled_data;
 363     double data_scale = 0.;
 364     if (wdq_channel.m_max_scaled_data != wdq_channel.m_min_scaled_data)
 365       data_scale = 65535. / (wdq_channel.m_max_scaled_data -
 366                              wdq_channel.m_min_scaled_data);
 367
 368     if (g_debug)
 369       printf ("data_scale: %f, data_offset: %f\n", data_scale, data_offset);
 370
 371     signed short int* input = wdq_channel.m_data;
 372     double slope = wdq_channel.m_slope;
 373     double intercept = wdq_channel.m_intercept;
 374
 375     long int i;
 376     for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 377       double value = input[i];
 378       value = (slope * value) + intercept;
 379       value = (value + data_offset) * data_scale;
 380       value += 0.5 - 32768;
 381       m_data[i] = static_cast<signed short int>(value);
 382     }
 383   }
 384
 385   m_valid = true;
 386 }
 387
 388
 389 WavFile::~WavFile ()
 390 {
 391   if (m_fd != 0)
 392     close (m_fd);
 393
 394   if (m_data != NULL)
 395     delete m_data;
 396 }
 397
 398 bool
 399 WavFile::WriteFile ()
 400 {
 401   unsigned short int tmp2;
 402   unsigned int tmp4;
 403   unsigned long data_bytes = m_nSamples * 2;
 404
 405   if (! m_valid)
 406     return false;
 407
 408   if (m_fd == 0)
 409     if ((m_fd = open (m_strFile.c_str(), O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT,
 410                       S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == 0) {
 411       std::ostringstream os;
 412       os << "Error opening output file " << m_strFile.c_str();
 413       error_msg (os.str().c_str());
 414       return false;
 415     }
 416
 417   lseek (m_fd, 0, SEEK_SET);
 418   if (write (m_fd, "RIFF", 4) != 4) {
 419     error_msg ("Error writing file");
 420     return false;
 421   }
 422
 423   /* Length of file post 8 byte header */
 424   tmp4 = 36 + data_bytes;
 425   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 426     error_msg ("Error writing file");
 427     return false;
 428   }
 429
 430   if (write (m_fd, "WAVEfmt ", 8) != 8) {
 431     error_msg ("Error writing file");
 432     return false;
 433   }
 434   tmp4 = 0x10;
 435   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 436     error_msg ("Error writing file");
 437
 438   }
 439   tmp2 = 1;
 440   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 441     error_msg ("Error writing file");
 442     return false;
 443   }
 444   /* Number of channels */
 445   tmp2 = m_nChannels;
 446   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 447     error_msg ("Error writing file");
 448     return false;
 449   }
 450   tmp4 = static_cast<int> (m_rate + 0.5);
 451   /* Sample rate */
 452   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 453     error_msg ("Error writing file");
 454     return false;
 455   }
 456   tmp4 = static_cast<int> (m_rate * m_nBytesPerSample + 0.5);
 457   /* Bytes per second */
 458   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 459     error_msg ("Error writing file");
 460     return false;
 461   }
 462   tmp2 = m_nBytesPerSample * m_nChannels;
 463   /* Bytes per sample */
 464   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 465     error_msg ("Error writing file");
 466     return false;
 467   }
 468   tmp2 = m_nBitsPerSample;
 469   /* Bits per sample */
 470   if (write (m_fd, &tmp2, sizeof(tmp2)) != sizeof(tmp2)) {
 471     error_msg ("Error writing file");
 472     return false;
 473   }
 474   if (write (m_fd, "data", 4) != 4) {
 475     error_msg ("Error writing file");
 476     return false;
 477   }
 478   tmp4 = data_bytes;
 479   /* Data length */
 480   if (write (m_fd, &tmp4, sizeof(tmp4)) != sizeof(tmp4)) {
 481     error_msg ("Error writing file");
 482     return false;
 483   }
 484
 485   long int i;
 486   for (i = 0; i < m_nSamples; i++) {
 487     signed short int stmp2 = m_data[i];
 488     if (write (m_fd, &stmp2, sizeof(stmp2)) != sizeof(stmp2)) {
 489       error_msg ("Error writing file");
 490       return false;
 491     }
 492   }
 493
 494   if (close (m_fd) < 0)
 495     error_msg ("Error closing output file");
 496
 497   m_fd = 0;
 498   return true;
 499 }
 500
 501
 502
 503