Decoder fichier wave et FFT

**mat1554** · 28/04/2013, 03h48

Bonjour,
Je suis un peu perdu sur une données que les professeur nous as donnée.

Il nous demandes

Vous devez analyser le fichier WAV à votre nom afin d’en caractériser le contenu (fréquences représentées et leurs amplitudes).
Vous utiliserez une FFT en C#. Vous en trouverez facilement des versions sur Internet.
Vous devrez aussi décoder le contenu de votre fichier WAV. Là aussi, vous trouverez la structure d’un fichier WAV sur Internet.

J'ai donc trouvé sur Wikipedia, la structure d'entête du fichier WAV.
http://fr.wikipedia.org/wiki/WAVEform_audio_format.

J'arrive a lire l'entête jusqu'au moment ou j'arrive au DATAS[] :, voici mon code

Class InformationWav

Code :

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using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Resources;
using System.Globalization;
 
 
namespace TP4MBB
{
    class InformationWAV
    {
        wavFile wav;
        GestionWAV gestion;
        bool estValide = false;
 
        public InformationWAV(string gsChemin)
        {
         try
            {
                gestion = new GestionWAV(gsChemin);
                StreamReader laReader = new StreamReader(gsChemin, Encoding.Default);
                wav = new wavFile();
 
                char[] EnteteChar = new char[44];
                laReader.Read(EnteteChar, 0, 44);
                String entete = new String(EnteteChar);            
 
                /*
                 * On lit nos valeur présente dans EnteteChar
                 */
                wav.FileType = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* 
                 * Lecture de la taille et conversion en valeur numérique
                 */
                string Size = entete.Substring(0, 4);
                entete = entete.Remove(0, 4);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.FileSize = uint.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Suite lecture */
                wav.FileFormat = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
                if (new String(wav.FileFormat).EndsWith("WAVE"))
                {
                    estValide = true;
                }
 
                wav.FormatBloc = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du BlocSize */
                Size = entete.Substring(0, 4);
                entete = entete.Remove(0, 4);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.BlocSize = uint.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Conversion du Format */
                Size = entete.Substring(0, 2);
                entete = entete.Remove(0, 2);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.Format = ushort.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Conversion du NbrCanaux */
                Size = entete.Substring(0, 2);
                entete = entete.Remove(0, 2);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.NbrCanaux = ushort.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Conversion de la Frequence */
                Size = entete.Substring(0, 4);
                entete = entete.Remove(0, 4);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.Frequence = uint.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Conversion du Nombre de byte par sec */
                Size = entete.Substring(0, 4);
                entete = entete.Remove(0, 4);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.BitBySec = uint.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Conversion du Nombre de byte par bloc */
                Size = entete.Substring(0, 2);
                entete = entete.Remove(0, 2);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.BitByBloc = ushort.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /* Conversion du Nombre de byte par Sample (échantillon ??) */
                Size = entete.Substring(0, 2);
                entete = entete.Remove(0, 2);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.BitBySample = uint.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
 
                /*
                 * Chargement des info data
                 */
                wav.DataBlocID = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du dataSize */
                Size = entete.Substring(0, 4);
                entete = entete.Remove(0, 4);
                Size = ConvertStringToHex(Size);
                Size = gestion.ConvertOffsetToStr(Size);
                wav.DataSize = int.Parse(Size, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
 
                /*
                 * Lecture des DATA (donnée du wav)
                 */
                // Lire les data Sample : NbrCanaux * 4
 
                /* Conversion du data */ 
                // ICI CA BOGUE ET JE SAIS PLUS
                char[] chrValue;
                int SizeData = Convert.ToInt32(wav.BitBySample); // Convert.ToInt32(wav.BitByBloc) * Convert.ToInt32(wav.NbrCanaux);
                EnteteChar = new char[SizeData];
                laReader.Read(EnteteChar, 0, SizeData);
                entete = new String(EnteteChar);
 
                while (entete.Length > 0)
                {
                    String StrValue = entete.Substring(0, 4);
                    entete = entete.Remove(0, 4);
                    StrValue = ConvertStringToHex(StrValue);
                    StrValue = gestion.ConvertOffsetToStr(StrValue);
                    int intValue = int.Parse(StrValue, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
                    wav.addData(intValue);
                }
 
 
                // Fermture du fichier
                laReader.Close();
            }
            catch (Exception e)
            {
                MessageBox.Show(e.Message, "Erreur !", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
            }
        }
 
        /*
         * Source : http://snipplr.com/view/36461/
         */
        public string ConvertStringToHex(string asciiString)
        {
            string hex = "";
            foreach (char c in asciiString)
            {
                int tmp = c;
                hex += String.Format("{0:x2}", (uint)System.Convert.ToUInt32(tmp.ToString()));
            }
            return hex;
        }
 
        /*
         * Source : http://snipplr.com/view/36461/
         */
        public string ConvertHexToString(string HexValue)
        {
            string StrValue = "";
            while (HexValue.Length > 0)
            {
                StrValue += System.Convert.ToChar(System.Convert.ToUInt32(HexValue.Substring(0, 2), 16)).ToString();
                HexValue = HexValue.Substring(2, HexValue.Length - 2);
            }
            return StrValue;
        }
 
        public wavFile WAV
        {
            get
            {
                return this.wav;
            }
        }
    }
}

Cependant, ensuite j'ai aucune idée de comment lire ou/et sauvegardé le data (ou valeur du son je sais quoi) dans ma classe.

Est-ce un tableau d'entier, de float, de double, de bytes ou autres?
Qu'elle quantité (nombre octect) suis-je sensé lire après ?

Disons que je suis loin d'être un amateur de musique, donc quand on me parle de fréquence, de sample, d'amplitude ou je sais j'ai presque aucune idée de ce que ça signifie.

Et au niveau du FFT, je ne suis pas parvenu a trouvé d'algorithme qui s'occuperait de me donner la réponse à la question de l'énonce, tous ce que je trouve, c'est des explications qui me donne la formule mathématique, mais disons que ça ne dis pas grand choses

Class GestionWav

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using System;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Windows.Forms;
 
namespace TP4MBB
{
    class GestionWAV
    {
        string gFileName;
 
        /*
         * Constructeur de la classe
         */
        public GestionWAV(string localFileRoot)
        {
            gFileName = localFileRoot;
        }
 
        ~GestionWAV()
        {
            gFileName = "";
        }
 
        /*
         * Méthode de traitement
         */
 
        public string readHEX(long offset, int quantiteRead)
        {
            byte[] octets;
            using (FileStream fs = File.OpenRead(gFileName))
            {
                fs.Seek(offset, SeekOrigin.Begin);
 
                using (BinaryReader reader = new BinaryReader(fs))
                {
                    octets = reader.ReadBytes(quantiteRead);
                }
            }
            return BitConverter.ToString(octets);
        }
 
        private string EliminerCaractere(string chaine, char caractere)
        {
            for (int i = chaine.Length-1; i > 0; --i)
            {
                if (chaine[i].Equals('-'))
                {
                    chaine = chaine.Remove(i, 1);
                }
            }
            return chaine;
        }
 
        public long ConvertOffset(string offset)
        {
            string OffsetConvert = "";
            OffsetConvert = offset.Substring(4, 2);
            OffsetConvert += offset.Substring(2, 2);  
            OffsetConvert += offset.Substring(0, 2);  
 
            return long.Parse(OffsetConvert, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
        }
 
        public string ConvertOffsetToStr(string offset)
        {
            string OffsetConvert = "";
            if ((offset.Length > 4) && (!offset.Substring(4, 2).Equals("00")))
            {
                OffsetConvert += offset.Substring(4, 2);
            }
            if (!offset.Substring(2, 2).Equals("00"))
            {
                OffsetConvert += offset.Substring(2, 2);
            }
            if (!offset.Substring(0, 2).Equals("00"))
            {
                OffsetConvert += offset.Substring(0, 2);
            }
 
            return OffsetConvert;
        }
 
 
        public long searchHex(string value, int nbOctets)
        {
            byte[] octets;
            long offset = 0;
            using (FileStream fs = File.OpenRead(gFileName))
            {
                int Pos = 288; 
                bool Etat = false;
                BinaryReader reader = new BinaryReader(fs);
                while ((!Etat) && (Pos < fs.Length))
                {
                    fs.Seek(Pos,SeekOrigin.Begin);
                    octets = reader.ReadBytes(nbOctets);
                    if (!BitConverter.ToString(octets).Equals(value))
                    {
                        Pos++;
                    }
                    else
                    {
                        offset = reader.BaseStream.Position;
                        Etat = true;
                    }
                }
            }
            return offset-nbOctets;
        }
    }
}

Class WavFile

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace TP4MBB
{
    class wavFile
    {
        /*
         * Entête format WAVE
         */
        char[] fileType = new char[4];
        uint fileSize;
        char[] fileFormat = new char[4];
 
        /*
         * Format de l'audio
         */
        char[] formatBloc = new char[4];
        uint blocSize;
        ushort format;
        ushort nbrCanaux;
        uint frequence;
        uint bitBySec;
        ushort bitByBloc;
        uint bitBySample;
 
        /*
         * Bloc Data
         */
        char[] dataBlocID = new char[4];
        int dataSize;
        List<int> DataSample = new List<int>();
 
        public wavFile()
        {
        }
 
        /*
         * Entête format WAVE
         */
 
        public char[] FileType
        {
            set {
                this.fileType = value;
            }
            get{
                return this.fileType;
            }
        }
 
        public uint FileSize
        {
            set
            {
                this.fileSize = value;
            }
            get
            {
                return this.fileSize;
            }
        }
 
        public char[] FileFormat
        {
            set
            {
                this.fileFormat = value;
            }
            get
            {
                return this.fileFormat;
            }
        }
 
        /*
         * Format de l'audio
         */
        public char[] FormatBloc
        {
            set
            {
                this.formatBloc = value;
            }
            get
            {
                return this.formatBloc;
            }
        }
 
        public uint BlocSize
        {
            set
            {
                this.blocSize = value;
            }
            get
            {
                return this.blocSize;
            }
        }
 
        public ushort Format
        {
            set
            {
                this.format = value;
            }
            get
            {
                return this.format;
            }
        }
 
        public ushort NbrCanaux
        {
            set
            {
                this.nbrCanaux = value;
            }
            get
            {
                return this.nbrCanaux;
            }
        }
 
        public uint Frequence
        {
            set
            {
                this.frequence = value;
            }
            get
            {
                return this.frequence;
            }
        }
 
        public uint BitBySec
        {
            set
            {
                this.bitBySec = value;
            }
            get
            {
                return this.bitBySec;
            }
        }
 
        public ushort BitByBloc
        {
            set
            {
                this.bitByBloc = value;
            }
            get
            {
                return this.bitByBloc;
            }
        }
 
        public uint BitBySample
        {
            set
            {
                this.bitBySample = value;
            }
            get
            {
                return this.bitBySample;
            }
        }
 
        /*
         * Bloc Data
         */
        public char[] DataBlocID
        {
            set
            {
                this.dataBlocID = value;
            }
            get
            {
                return this.dataBlocID;
            }
        }
        public int DataSize
        {
            set
            {
                this.dataSize = value;
            }
            get
            {
                return this.dataSize;
            }
        }
        public List<int> Data
        {
            set
            {
                this.DataSample = value;
            }
            get
            {
                return this.DataSample;
            }
        }
 
        public void addData(int value)
        {
            DataSample.Add(value);
        }
 
 
        public override string ToString()
        {
            return "File Type : " + new String(FileType) + "\n" +
                   "File Size : " + FileSize + "\n" +
                   "File Format : " + new String(FileFormat) + "\n\n" +
                   "Format Bloc: " + new String(FormatBloc) + "\n" +
                   "Bloc Size: " + BlocSize + "\n" +
                   "Format : " + new String(FormatBloc) + "\n" +
                   "Nombre de canaux : " + NbrCanaux + "\n" +
                   "Frequence : " + Frequence + "\n" +
                   "Bit par sec : " + BitBySec + "\n" +
                   "Bit par bloc : " + BitByBloc + "\n" +
                   "Bit par sample : " + BitBySample + "\n\n" +
                   "DataBloc ID : " + new String(DataBlocID) + "\n" +
                   "Data Size : " + DataSize + "\n";
        }
 
    }
 
}

Donc, voilà, si quelqu'un à une idée, une explication ou quelques choses pour me débloquer :/ Je fais des essais depuis 2-3 jours, mais la je suis un peu perdu et j'ai jusqu'à lundi 23h59 xD

**mat1554** · 29/04/2013, 16h05

Personne n'as de solution ? En partant, j'ai aucune idée ou sont les informations de la trame sonore dans le fichier WAV.

J'ai fais des tests et trouver certaine choses dans différent langage, mais ce que j'ai trouvé ne donne pas beaucoup d'explication sur le format WAV

EDIT :
J'ai nettoyé un peu mon code en ajoutant un class pour chaque section du fichier wav.

waveHeader.cs

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace TP4MBB.Wav
{
    class waveHeader
    {
        public char[] FileTypeBlocID = new char[4];     // Constante RIFF
        public uint FileSize;                           // Taille fichier -8 oct
        public char[] FileFormatID = new char[4];       // Constante DATA
 
        public override string ToString()
        {
            return "FileTypeBlocID : " + new String(FileTypeBlocID) + "\n"
                 + "     File Size : " + FileSize + "\n"
                 + "  FileFormatID : " + new String(FileFormatID);
        }
    }
}

waveFormatAudio.cs

Code :

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace TP4MBB.Wav
{
    class waveFormatAudio
    {
        public char[] formatBlocID = new char[4];  // Identifiant FMT
        public uint BlocSize;                      // Nombre d'octets du bloc - 8
        public ushort format;                      // Format du stockage dans le fichier (1: PCM,  ...)
        public ushort nbrCanaux;                   // Nombre de canaux (de 1 à 6, cf. ci-dessous)
        public uint frequence;                     // Frequence d'echantillonnage (en Hertz) 
        // [Valeurs standardisees : 11025, 22050, 44100 et eventuellement 48000 et 96000]
        public uint bitBySec;                      // Nombre d'octets à lire par seconde (i.e., Frequence * BytePerBloc).
        public ushort bitByBloc;                   // Nombre d'octets par bloc d'echantillonnage (i.e., tous canaux confondus : NbrCanaux * BitsPerSample/8).
        public ushort bitBySample;                   // Nombre de bits utilisees pour le codage de chaque echantillon (8, 16, 24)
 
        public override string ToString()
        {
            return "  FormatBlocID : " + new String(formatBlocID) + "\n"
                 + "      BlocSize : " + BlocSize + "\n"
                 + "        Format : " + format + "\n"
                 + "     NbrCanaux : " + nbrCanaux + "\n"
                 + "     Frequence : " + frequence + "\n"
                 + "      bitBySec : " + bitBySec + "\n"
                 + "     bitByBloc : " + bitByBloc + "\n"
                 + "   bitBySample : " + bitBySample;
        }
    }
}

waveDataBloc.cs

Code :

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace TP4MBB.Wav
{
    class waveDataBloc
    {
        public char[] DataBlocID = new char[4];    // Constante « data »
        public uint DataSize;                      // Nombre d'octets des donnees 
 
 
        public override string ToString()
        {
            return "    DataBlocID : " + new String(DataBlocID) + "\n"
                 + "     Data Size : " + DataSize;
        }
    }
}

Puis, dans mon fichier de lecture, au lieu de toujours lire la valeur, la convertir en string, en HEX puis en UINT (ou uSHORT), j'ai créer 2 méthode qui faisais la même chose.

InformationWAV.Cs

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using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Resources;
using System.Globalization;
using TP4MBB.Wav;
 
namespace TP4MBB
{
    class InformationWAV
    {
        /*
         * WavFile
         */
        waveHeader header;
        waveFormatAudio audioFormat;
        waveDataBloc audioData;
 
        // Orignale
        GestionWAV gestion;
        bool estValide = false;
 
        public InformationWAV(string gsChemin)
        {
            header = new waveHeader();
            audioFormat = new waveFormatAudio();
            audioData = new waveDataBloc();
 
         try
            {
                gestion = new GestionWAV(gsChemin);
                StreamReader laReader = new StreamReader(gsChemin, Encoding.Default);
 
                char[] EnteteChar = new char[44];
                laReader.Read(EnteteChar, 0, 44);
                String entete = new String(EnteteChar);            
 
                /*
                 * On lit nos valeur présente dans EnteteChar
                 */
                header.FileTypeBlocID = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* 
                 * Lecture de la taille et conversion en valeur numérique
                 */
                header.FileSize = convertToUint(entete.Substring(0, 4));
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Suite lecture */
                header.FileFormatID = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
                if (new String(header.FileFormatID).EndsWith("WAVE"))
                {
                    estValide = true;
                }
 
                //wav.FormatBloc = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                audioFormat.formatBlocID = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du BlocSize */
                audioFormat.BlocSize = convertToUint(entete.Substring(0, 4));
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du Format */
                audioFormat.format = convertToUShort(entete.Substring(0, 2));
                entete = entete.Remove(0, 2);
 
                /* Conversion du NbrCanaux */
                audioFormat.nbrCanaux = convertToUShort(entete.Substring(0, 2));
                entete = entete.Remove(0, 2);
 
                /* Conversion de la Frequence */
                audioFormat.frequence = convertToUint(entete.Substring(0, 4));
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du Nombre de byte par sec */
                audioFormat.bitBySec = convertToUint(entete.Substring(0, 4));
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du Nombre de byte par bloc */
                audioFormat.bitByBloc = convertToUShort(entete.Substring(0, 2));
                entete = entete.Remove(0, 2);
 
                /* Conversion du Nombre de byte par Sample (échantillon ??) */
                audioFormat.bitBySample = convertToUShort(entete.Substring(0, 2));
                entete = entete.Remove(0, 2);
 
 
                /*
                 * Chargement des info data
                 */
                audioData.DataBlocID = entete.Substring(0, 4).ToCharArray();
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                /* Conversion du dataSize */
                audioData.DataSize = convertToUint(entete.Substring(0, 4));
                entete = entete.Remove(0, 4);
 
                // Fermture du fichier
                laReader.Close();
            }
            catch (Exception e)
            {
                MessageBox.Show(e.Message, "Erreur !", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
            }
        }
 
        public ushort convertToUShort(string value)
        {
            value = ConvertStringToHex(value);
            value = gestion.ConvertOffsetToStr(value);
            return ushort.Parse(value, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
        }
 
        public uint convertToUint(string value)
        {
            value = ConvertStringToHex(value);
            value = gestion.ConvertOffsetToStr(value);
            return uint.Parse(value, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
        }
 
        /*
         * Source : http://snipplr.com/view/36461/
         */
        public string ConvertStringToHex(string asciiString)
        {
            string hex = "";
            foreach (char c in asciiString)
            {
                int tmp = c;
                hex += String.Format("{0:x2}", (uint)System.Convert.ToUInt32(tmp.ToString()));
            }
            return hex;
        }
 
        /*
         * Source : http://snipplr.com/view/36461/
         */
        public string ConvertHexToString(string HexValue)
        {
            string StrValue = "";
            while (HexValue.Length > 0)
            {
                StrValue += System.Convert.ToChar(System.Convert.ToUInt32(HexValue.Substring(0, 2), 16)).ToString();
                HexValue = HexValue.Substring(2, HexValue.Length - 2);
            }
            return StrValue;
        }
 
        //public wavFile WAV
        //{
        //    get
        //    {
        //        return this.wav;
        //    }
        //}
 
        public bool fileValid
        {
            get
            {
                return this.estValide;
            }
        }
 
        public waveDataBloc WAVDataBloc
        {
            get
            {
                return this.audioData;
            }
        }
        public waveHeader WAVHeader
        {
            get
            {
                return this.header;
            }
        }
 
        public waveFormatAudio WavFormat
        {
            get
            {
                return this.audioFormat;
            }
        }
    }
}

Decoder fichier wave et FFT

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