WAVEファイルにリアルタイムで加工を施し再生する

ステレオデータのモノラル化と簡易ボーカルキャンセル機能

WAVEデータの読み込み

　WAVEデータは、大抵RIFFという形式でファイルに収まっています。RIFFでは「チャンク」と呼ばれるまとまりでデータを管理し、各チャンクは「ASCIIコード4文字」「チャンクのサイズ」「データ」の並びで構成されています。

　WAVEデータでは「fmt 」と「data」というチャンクがあります（fmtは四文字にするために後ろにスペースが入っています）。fmt（フォーマットチャンク）にはWAVEの再生に必要な情報が入っています。data（データチャンク）には音のデータが入っています。

　要するに、これを解析してデータを取り出せばいいわけです。ただのファイル入力なので、C言語標準のFILEで読み込んでも構いませんが、面倒なのでAPIに頼りましょう。

　読み込みの流れは次のようになります。

1. ファイルを開く
2. WAVEかどうかチェック
3. 「fmt 」チャンクに入る
4. フォーマットデータを取得
5. 「fmt 」チャンクから出る
6. 「data」チャンクに入る
7. データを取り出す
8. 再生中は7.を繰り返す
9. 「data」チャンクから出る
10. データを読み込む
11. ファイルを閉じる

　具体的には次のようなコードになります。

MMIOを使ったWAVEの読み込み

//ファイルネーム
static LPCTSTR openFileName = TEXT("i:\\temp\\test.wav");

//WAVEファイルを読み込むための構造体
static HMMIO hmmio;

WAVEFORMATEX wfe;

//WAVEデータ読み込みのための設定

//WAVEファイルのオープン
hmmio = mmioOpen((LPSTR)openFileName,NULL,MMIO_READ);
if(!hmmio){
    MessageBox(0, "WAVEファイルのオープンに失敗","MyApp", MB_OK);
    return FALSE;
}
//WAVEファイルかのチェック
if(mmioDescend(hmmio,&ckRiff, NULL, 0) != MMSYSERR_NOERROR
    || ckRiff.ckid != FOURCC_RIFF
    || ckRiff.fccType != mmioFOURCC('W', 'A', 'V', 'E'))
{
    MessageBox(0, "WAVEファイルではありません","MyApp", MB_OK);
    mmioClose(hmmio, 0);
    return FALSE;
}

/**********************************
 フォーマットチャンクの読み込み
**********************************/
ckRiff.ckid = mmioFOURCC('f', 'm', 't', ' ');
//フォーマットチャンクに侵入
if(mmioDescend(hmmio, &ckRiff, NULL, MMIO_FINDCHUNK) !=
    MMSYSERR_NOERROR){
    MessageBox(0, "フォーマットチャンクの読み込みに失敗",
        "MyApp", MB_OK);
    mmioClose(hmmio, 0);
    return FALSE;
}

//フォーマットチャンクを読み込む
ZeroMemory(&wfe, sizeof(wfe));
if(mmioRead(hmmio, (HPSTR)&wfe, (long)(ckRiff.cksize)) !=
    (long)(ckRiff.cksize))
{
    MessageBox(0, "フォーマットチャンクの読み込みに失敗",
        "MyApp", MB_OK);
    mmioClose(hmmio, 0);
    return FALSE;
}

//フォーマットチャンクから抜け出す
if(mmioAscend(hmmio, &ckRiff, 0) != MMSYSERR_NOERROR){
    MessageBox(0, "フォーマットチャンクの読み込みに失敗",
        "MyApp", MB_OK);
    mmioClose(hmmio, 0);
    return FALSE;
}

/**********************************
 データチャンクの読み込み
**********************************/
ckRiff.ckid = mmioFOURCC('d', 'a', 't', 'a');
//データチャンクに侵入
if(mmioDescend(hmmio, &ckRiff, NULL, MMIO_FINDCHUNK) !=
        MMSYSERR_NOERROR){
    MessageBox(0, "データチャンクの侵入に失敗","MyApp", MB_OK);
    mmioClose(hmmio, 0);
    return FALSE;
}

//16Bitステレオかをチェック
if(wfe.nChannels !=2 || wfe.wBitsPerSample !=16){
    MessageBox(0, "16Bitまたはステレオでないので再生できません",
        "MyApp", MB_OK);
}

//読み込み
mmioRead(hmmio,(HPSTR)buf,bufferSize);

//データチャンクから抜け出す
mmioAscend(hmmio, &ckRiff, 0);
mmioClose(hmmio,0);

　いろいろと面倒なことをしていますが、すべて必要な処理です。

関数	説明
mmioOpen	ファイルを開いてhmmioを返します。
mmioFOURCC	FOURCC、つまりASCII4文字のチャンク名を作ります。
mmioDescend	チャンクに入ります。
mmioRead	データを読み込みます。
mmioSeek	読み位置を変えます（後で使います）。
mmioAscend	チャンクから抜け出します。
mmioClose	hmmioOpenで開いたファイルを閉じます。

　関数について詳しく説明すると大変なことになるので、これらの詳細は参考資料を確認してください。とりあえず、開き終わった後も使うことになる「mmioRead」と「mmioSeek」は覚えておいてください。

mmioRead

LONG mmioRead(
  HMMIO hmmio,//ハンドル
  HPSTR pch,//データを入れるバッファ
  LONG cch//読み込むサイズ
);

mmioSeek

LONG mmioSeek(
  HMMIO hmmio, //ハンドル
  LONG lOffset,//オフセット
  int iOrigin  //どの位置から「lOffset」分ずらすかを決める。
);
//SEEK_CUR : 現在のファイル位置から lOffset バイトの位置を探します。
//SEEK_END : ファイルの終わりから lOffset バイトの位置を探します。
//SEEK_SET : ファイルの先頭から lOffset バイトの位置を探します。

再生の準備

　再生は「waveOut～」という関数を使います。

関数	説明
waveOutOpen	デバイスを開く。
waveOutPrepareHeader	データブロックを初期化する。
waveOutWrite	デバイスにデータブロックを転送する。
waveOutUnprepareHeader	waveOutPrepareHeaderで行われた初期化をクリーンアップする。
waveOutReset	再生を停止する。
waveOutClose	デバイスを閉じる。

　流れは次のようになります。

1. デバイスを開く
2. データを入れるバッファを準備
3. データブロックを初期化
4. データを書き込む
5. 再生中は4.を繰り返す
6. 再生を停止
7. データブロックをクリーンアップ
8. バッファを解放
9. デバイスを閉じる

　ソースコードは次のようになります。

waveOutを使った再生

//バッファ情報
static WAVEHDR whdr;

//バッファ
static short *wWave;

//デバイスを開くための構造体
WAVEFORMATEX wfe;

//デバイスへのハンドル
static HWAVEOUT hWave;

//再生周波数を設定する。WAVEファイルから取得することもできる
int srate =48000; //周波数
const int channel =2; //チャンネル数

int bufferLenght = srate * channel;
int bufferSize =bufferLenght * sizeof(short);

//バッファのための領域確保
wWave = (short *)malloc(bufferSize);

//出力デバイスの設定
wfe.nChannels = channel;//今回は2固定
wfe.wBitsPerSample = 16;//今回は16固定

//waveOutデバイスのための情報をセットする
wfe.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
wfe.nSamplesPerSec = srate;
wfe.nBlockAlign = wfe.nChannels * wfe.wBitsPerSample / 8;
wfe.nAvgBytesPerSec = wfe.nSamplesPerSec * wfe.nBlockAlign;

//出力デバイスを開く
waveOutOpen(&hWave , WAVE_MAPPER , &wfe ,
    (DWORD)hWndMain , 0 , CALLBACK_WINDOW);

//再生バッファにデータを送るための設定
whdr.lpData = (LPSTR)wWave;
whdr.dwBufferLength = bufferSize;
whdr.dwFlags = WHDR_BEGINLOOP | WHDR_ENDLOOP;
whdr.dwLoops = 1;

//ロック
waveOutPrepareHeader(hWave , &(whdr) , sizeof(WAVEHDR));

//再生バッファに書き込み
whdr[bufferSelect].dwBufferLength =bufferSize;
waveOutWrite((HWAVEOUT)wParam , &whdr , bufferSize);

//再生をストップ
waveOutReset((HWAVEOUT)wParam);
//クリーンアップ
waveOutUnprepareHeader((HWAVEOUT)wParam , &whdr , sizeof(WAVEHDR));
free(wWave);

//クローズ
waveOutClose(hWave);

　「srate」はサンプリング周波数のことです。

　上記のコードは、あくまでイメージです。ですが、実際のソースコードから取り出して再構成しているので、流れの説明にはなっていると思います。