Язык Си: изменить громкость звука файла

На четвертой неделе курса CS50 (Harvard) мы изучили работу с памятью, что поможет выполнить лабу (лабораторную работу) по изменению громкости звука в файле .wav при помощи программы, которая получает исходный файл с музыкой и через командную строку получает значение фактора (во сколько раз нужно изменить громкость). Так если пользователь введет фактор 2 — то это значит, что полученный файл должен стать в два раза громче (volume.c).

Чтобы выполнить это задание, нужно учесть, что у музыкального файла есть заголовок из 44 байтов, в котором содержатся метаданные, и только после этого идут значения по 2 байта (16 бит), описывающие звуки. Чтобы перезаписать новый файл с измененной громкостью, нужно прочитать и изменить значения каждый двух байтов, описывающих звук. Чтобы отделить значения заголовка, можно ввести новый массив данных uint8_t header[44], а остальные значения записать в int16_t buffer (это два специальных типа переменных, которые затем можно использовать как аргумент в функциях fread и fwrite).

Код программы (Штукенция)

// Modifies the volume of an audio file

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// Number of bytes in .wav header
const int HEADER_SIZE = 44;

int main(int argc, char *argv[])
{
    // Check command-line arguments
    if (argc != 4)
    {
        printf("Usage: ./volume input.wav output.wav factor\n");
        return 1;
    }

    // Open files and determine scaling factor
    FILE *input = fopen(argv[1], "r");
    if (input == NULL)
    {
        printf("Could not open file.\n");
        return 1;
    }

    FILE *output = fopen(argv[2], "w");
    if (output == NULL)
    {
        printf("Could not open file.\n");
        return 1;
    }

    float factor = atof(argv[3]);

    // Copy header from input file to output file
    uint8_t header[HEADER_SIZE];

    fread(header, HEADER_SIZE, 1, input);
    fwrite(header, HEADER_SIZE, 1, output);

    // TODO: Read samples from input file and write updated data to output file

    int16_t buffer;
    int buffer_size = 2;
    while (fread(&buffer, buffer_size, 1, input))
    {
        buffer *= factor;
        fwrite(&buffer, buffer_size, 1, output);
    }

    // Close files
    fclose(input);
    fclose(output);
}

Код от Игроглаза с подробными комментариями:

Важный момент: этот код для линуксового компилятора. Если на винде запускать — надо использоват не «r», а «rb» для fopen

// Modifies the volume of an audio file

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// Number of bytes in .wav header
const int HEADER_SIZE = 44;
// array to store header data
uint8_t header[HEADER_SIZE];
// variable which will be used as buffer - to store minimum audio sample
int16_t buffer;

int main(int argc, char *argv[])
{
    // Check command-line arguments
    if (argc != 4)
    {
        printf("Usage: ./volume input.wav output.wav factor\n");
        return 1;
    }

    // STEP 1: open files and determine scaling factor:

    // open input file with 'read' mode
    FILE *input = fopen(argv[1], "r");
    // check was it opened correctly
    if (input == NULL)
    {
        printf("Could not open file.\n");
        return 1;
    }

    // open output file with 'write' mode
    FILE *output = fopen(argv[2], "w");
    // check was it opened correctly
    if (output == NULL)
    {
        printf("Could not open file.\n");
        return 1;
    }

    // convert volume factor from char to float
    float factor = atof(argv[3]);

    // STEP 2: copy header from input file to output file

    //- 1) read the header (44 bytes) from input file

    // fread() - read bytes from file to memory
    // size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

    // reads `nmemb` items of data,
    // each `size` bytes long,
    // from the stream pointed to by `stream`,
    // storing them at the location given by `ptr`.

    fread(header, 1, HEADER_SIZE, input);

    //- 2) write the header (44 bytes) to output file

    // fwrite() - write bytes from memory to file
    // size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

    // writes `nmemb` items of data,
    // each `size` bytes long,
    // to the stream pointed to by `stream`,
    // obtaining them from the location given by `ptr`.

    fwrite(header, 1, HEADER_SIZE, output);

    // !!! fopen() "remembers" the number of bytes that were successfully read.
    // So until we fclose() - we can continue to work with the rest of data !!!

    // STEP 3: read samples from input file and write updated data to output file

    // 1) make a loop until we got to the end of file (EOF)
    // 2) read whole file
    // 3) multiply by factor

    while (fread(&buffer, 2, 1, input))
    {
        buffer = buffer * (float)factor;
        fwrite(&buffer, 2, 1, output);
    }

    // Close files
    fclose(input);
    fclose(output);
}