C++ RIFF WAVE reader 非常慢

Question

所以我以前从未真正使用过二进制文件，而且我是 C++ 的新手。我想读取一个 wav 文件并将其数据部分输出到一个 txt 中（用逗号分隔每个样本的值）。我也设法阅读了 header 部分，但这段代码在这里并不重要，所以我不会包含它。

我的 wav 文件以 32bps 的 IEEE 754 标准（浮点数）存储数据。我首先将整个 wav 文件读入一个 char 向量，然后尝试使用它。该程序的输出符合我的预期，我可以通过读取 txt 毫无问题地播放 Python 中的声音。该程序非常慢（对于几秒钟长的 wav 文件需要几分钟）。

这是wavReader.cpp:

#include "stdafx.h"
#include "wavFile.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    std::ifstream file("file.wav", std::ios::binary);
    std::vector<char> buffer((
        std::istreambuf_iterator<char>(file)),
        (std::istreambuf_iterator<char>()));
    std::cout << "Loading complete!\n";

    WavFile wavFile = setWavFile(buffer);

    return 0;
}

这是wavFile.h:

#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>

struct WavFile
{
    uint32_t dataSize;
};

WavFile setWavFile(std::vector<char> buffer);
uint32_t getUint32(std::vector<char> buffer, std::vector<char>::iterator it);

这是wavFile.cpp:

#include "stdafx.h"
#include "WavFile.h"
#include <fstream>

WavFile setWavFile(std::vector<char> buffer) {

    WavFile wavFile;
    std::vector<char>::iterator it = buffer.begin();

    // Beginning of data chunk is marked with "data"
    it += 4;
    while (*(it - 4) != 'd' ||
        *(it - 3) != 'a' ||
        *(it - 2) != 't' ||
        *(it - 1) != 'a')
        it++;

    wavFile.dataSize = getUint32(buffer, it), it += 4;
    std::ofstream output("data.txt");

    while (it != buffer.end())
    {
        char outputChar[4];
        for (int i = 0; i < 4; (i++, it++))
            outputChar[i] = *it;
        char* outputStr = outputChar;
        char** outputStrPtr = &outputStr;
        float** outputPtr = reinterpret_cast<float**>(outputStrPtr);
        output << **outputPtr << ", ";
        std::cout << static_cast<double>(std::distance(buffer.begin(), it)) * 100 / wavFile.dataSize << "\%\n";
    }

    return wavFile;
}

uint32_t getUint32(std::vector<char> buffer, std::vector<char>::iterator it)
{
    char outputChar[4];
    for (int i = 0; i < 4; (i++, it++))
        outputChar[i] = *it;
    char* outputStr = outputChar;
    char** outputStrPtr = &outputStr;
    uint32_t** outputPtr = reinterpret_cast<uint32_t**>(outputStrPtr);
    return **outputPtr;
}

我让程序将进度打印到控制台。请注意，这仅适用于具有一个通道并以 IEEE 754 标准存储样本的 wav 文件。你可以找到我使用的文件here。我只是一个爱好程序员，请原谅我，我不知道是什么让我的程序这么慢……是矢量迭代吗？或者是 reinterpret_cast?

有点乱的变量声明

Answer 1

您的阅读方式完全错误。波形文件具有 RIFF 格式。每个文件由 RIFF 文件头和一系列块组成。

#include <Windows.h> // for DWORD
#include <MMReg.h> // for PCMWAVEFORMATPCMWAVEFORMAT and FORCC

struct t_RiffFileHeader
{
    ::FOURCC m_riff;      // must be 'R', 'I', 'F', 'F'
    ::DWORD  m_file_size; // should be less than or equal to the total file zize
    ::FOURCC m_formtype;  // must be 'W', 'A', 'V', 'E'
};
static_assert(12 == sizeof(t_RiffFileHeader), "");

所以你首先读取了这个riff头的12个字节并验证它是正确的。

size_t remaining_bytes_count(buffer.size());
const char * p_cursor(buffer.data());
if(remaining_bytes_count <= sizeof(t_RiffFileHeader))
{
    exit(1);
}
const t_RiffFileHeader & riff_header(*reinterpret_cast< const t_RiffFileHeader * >(reinterpret_cast< uintptr_t >(p_cursor)));
if(static_cast< size_t >(riff_header.m_file_size) < sizeof(t_RiffChunkHeader))
{
    exit(1);
}
p_cursor += sizeof(t_RiffFileHeader);
remaining_bytes_count -= sizeof(t_RiffFileHeader);

然后你继续阅读块。

struct t_RiffChunkHeader
{
    ::FOURCC m_id;        
    ::DWORD  m_chunk_content_size;
};
static_assert(8 == sizeof(t_RiffFileHeader), "");

您读取块头，然后根据块 ID 读取 m_chunk_content_size 字节的数据：

'f', 'm', 't', ' ' 块通常是第一个，应该包含 PCMWAVEFORMAT 描述 wav 数据的结构；
'd', 'a', 't', 'a' 块包含音频数据；
其他块可以跳过。

如果您已完成最后一个块的读取但尚未到达文件末尾，则很可能附加了另一个 RIFF 文件。由于 32 位长度限制，大文件是通过连接几个较小的 RIFF 文件来构建的。

Answer 2

也许进度打印减慢了速度？你印了很多。也许您可以尝试仅在百分比的整数值发生变化时打印，例如：

int lastPercent = -1;

loop {
  ...
  float percent = ...;
  int integralPercent = (int)percent;
  if (integralPercent!=lastPercent) {
    lastPercent = integralPercent;
    // print percent here
  }
}

C++ RIFF WAVE reader 非常慢

C++ RIFF WAVE reader is painfully slow

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