/*
 *** wavfile.c: wav ファイル入出力ライブラリ (2015/10/29-11/12 改 YH) ***
 */

#include "wavfile.h"			// 共通ヘッダ

int dumpfileinfo = 0;			// 1 なら読み込んだファイル情報を出力する
int rangeflag = 0;			// 1 なら入力時に警告を出力

static FILE *fin, *fout;		// 入力／出力ファイルハンドル
static int file_size;			// ファイルのバイト数（ヘッダ部を除く）
static int format_size;			// フォーマットチャンクのバイト数
static int data_size;			// データチャンクのバイト数
static int nfile, nchunk;
static int xrange;			// 値域をはみ出したデータの個数
static fpos_t file_pos, format_pos, data_pos;
static char dummy[4] = { 0, 0, 0, 0 };

#define	MAX_XRANGE	10		// 値域外警告の最大出力数

/*
 *** WAVFILE 構造体の割り当て ***********************************************************
 */

WAVFILE *
wavalloc()			// デフォールト値のみ設定
{
	WAVFILE *wf = (WAVFILE *)malloc(sizeof(WAVFILE));
	if (wf == NULL) {
		fprintf(stderr, "can't allocate WAVFILE struct\n");
		exit(1);
	}
	wf->Filename = NULL;
	wf->FormatID = F_PCM;
	wf->Channels = MONAURAL;
	wf->SamplingRate = CD_SAMPLING;		// 44100 Hz
	wf->BytesPerSample = 2;
	wf->Blocks = 0;
	wf->Track = wf->TrackL = wf->TrackR = NULL;
	return(wf);
}

/*
 *** wav ファイルへの出力 ***************************************************************
 */

static void
writestr(char *str, int sz)
{ // str から始まるバイト列を順に出力する（sz は出力バイト数）
	int i;
	for (i=0; i<sz; i++) fputc(str[i], fout);
	nfile += sz; nchunk += sz;
}

static void
writenum(int num, int sz)
{ // 整数変数の下のバイトから順に出力する（sz は出力バイト数）
  // シフト演算における負数の符号延長に注意
	int i;
	for (i=0; i<sz; i++) {
		fputc(num & 0xff, fout);
		num >>= 8;
	}
	nfile += sz; nchunk += sz;
}

static double
w_range(double x)
{ // |x|>1 かをチェックし、オーバーなら±1 に丸める。
	if (fabs(x) > 1.0) {
		xrange++;
		if (xrange <= MAX_XRANGE) {
			fprintf(stderr, "*** |%10.7f| > 1: truncating\n", x);
		}
		if (x > 1.0) x = 1.0; else x = -1.0;
	} 
	return(x);
}

static void
writedbl1(double x)
{ // データ値（実数）を 1 byte で出力
	int i;
	x = w_range(x);
	i = (int)((double)AMP1 * x);
	writenum(i + 128, 1);
}

static void
writedbl2(double x)
{ // データ値（実数）を 2 byte で出力
	int i;
	x = w_range(x);
	i = (int)((double)AMP2 * x);
	writenum(i, 2);
}

static int
w_check(WAVFILE *wf)
{ // wf 構造体の内容が正しいかのチェック。エラーの場合には非ゼロ値を返す。
	if (wf->Filename == NULL) {
		fprintf(stderr, "*** No file name\n");
		return(1);
	}
	if (wf->FormatID != F_PCM) {
		fprintf(stderr, "*** FormatID = %d (1: PCM file only)\n", wf->FormatID);
		return(2);
	}
	if ((wf->Channels != 1) && (wf->Channels != 2)) {
		fprintf(stderr, "*** Number of channels : %d (must be 1 or 2)\n", wf->Channels);
		return(3);
	}
	if (wf->SamplingRate <= 0) {
		fprintf(stderr, "*** Sampling rate: %d (must be non-negative)\n", wf->SamplingRate);
		return(4);
	}
	if ((wf->BytesPerSample != 1) && (wf->BytesPerSample != 2)) {
		fprintf(stderr, "*** Bytes per sample : %d (must be 1 or 2)\n", wf->BytesPerSample);
		return(5);
	}
	if (wf->Blocks <= 0) {
		fprintf(stderr, "*** No data\n");
		return(6);
	}
	if ((wf->Channels == 1) && (wf->Track == NULL)) {
		fprintf(stderr, "*** No data\n");
		return(7);
	}
	if ((wf->Channels == 2) && ((wf->TrackL == NULL) || (wf->TrackR == NULL))) {
		fprintf(stderr, "*** No data\n");
		return(7);
	}
	return(0);
}

static void
w_preproc(WAVFILE *wf)
{ // WAV ファイル書き込みのための前処理
  // 出力ファイルを開き、ヘッダ部分、format chunk を書き出す。
  // 　注：ファイル・チャンクのバイト数はこの時点で計算できるが、
  // 　　　出力バイト数を数えてあとから書き込む（fgetpos/fsetpos 参照）

	if ((fout = fopen(wf->Filename, "wb")) == NULL) {
		fprintf(stderr, "*** \"%s\": can't open\n", wf->Filename);
		exit(-1);
	}

	// ファイルのヘッダ
	writestr("RIFF", 4);
	fgetpos(fout, &file_pos);
	writestr(dummy, 4);
	nfile = 0; nchunk = 0;

	writestr("WAVE", 4);

	// フォーマットチャンク
	writestr("fmt ", 4);
	fgetpos(fout, &format_pos);
	writestr(dummy, 4);
	nchunk = 0;

	writenum(wf->FormatID, 2);
	writenum(wf->Channels, 2);
	writenum(wf->SamplingRate, 4);
	writenum(wf->BytesPerSample * wf->Channels * wf->SamplingRate, 4);
	writenum(wf->BytesPerSample * wf->Channels, 2);
	writenum(wf->BytesPerSample * 8, 2);	// バイト数でなくビット数なので
	format_size = nchunk;

	// データチャンクのヘッダ
	writestr("data", 4);
	fgetpos(fout, &data_pos);
	writestr(dummy, 4);
	nchunk = 0;
}

static void
w_postproc()
{ // WAV ファイル書き込みのための後処理
  // 保留していたファイル・チャンク長を書き込み、ファイルを閉じる。

	file_size = nfile;
	data_size = nchunk;

	fsetpos(fout, &file_pos);	writenum(file_size, 4);
	fsetpos(fout, &format_pos);	writenum(format_size, 4);
	fsetpos(fout, &data_pos);	writenum(data_size, 4);
	fclose(fout);
}

WAVFILE *
wavwrite(WAVFILE *wf)
{ // WAV ファイル出力のメイン関数
  // 　チャネル数、データ当たりバイト数に応じて出力形式を変える。

	int i;
	if (i = w_check(wf)) exit(i);
	w_preproc(wf);

	xrange = 0;
	if ((wf->Channels == 1) && (wf->BytesPerSample == 1)) {		// 1 channel 1 byte
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) writedbl1(wf->Track[i]);
	} else if ((wf->Channels == 1) && (wf->BytesPerSample == 2)) {	// 1 channel 2 bytes
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) writedbl2(wf->Track[i]);
	} else if ((wf->Channels == 2) && (wf->BytesPerSample == 1)) {	// 2 channel 1 byte
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) {
			writedbl1(wf->TrackL[i]);
			writedbl1(wf->TrackR[i]);
		}
	} else if ((wf->Channels == 2) && (wf->BytesPerSample == 2)) {	// 2 channel 2 bytes
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) {
			writedbl2(wf->TrackL[i]);
			writedbl2(wf->TrackR[i]);
		}
	}

	if (xrange > 0) {	// 絶対値が 1 を超えたデータ数報告
		fprintf(stderr, "*** truncated data: %d\n", xrange); 
	}

	w_postproc();
	return(wf);
}

WAVFILE *
wavwrite_monaural(char *Filename, int SamplingRate, int Blocks, double *Track)
{ // モノラルデータの出力。バイト数は 2 に固定
	WAVFILE *wf = wavalloc();
	wf->Filename = (char *)calloc(strlen(Filename)+1, 1);
	strcpy(wf->Filename, Filename);
	wf->SamplingRate = SamplingRate;
	wf->Channels = MONAURAL;
	wf->Blocks = Blocks;
	wf->Track = wf->TrackL = Track;
	return(wavwrite(wf));

}

WAVFILE *
wavwrite_stereo(char *Filename, int SamplingRate, int Blocks, double *TrackL, double *TrackR)
{ // ステレオデータの出力。バイト数は 2 に固定
	WAVFILE *wf = wavalloc();
	wf->Filename = (char *)calloc(strlen(Filename)+1, 1);
	strcpy(wf->Filename, Filename);
	wf->SamplingRate = SamplingRate;
	wf->Channels = STEREO;
	wf->Blocks = Blocks;
	wf->Track = wf->TrackL = TrackL;
	wf->TrackR = TrackR;
	return(wavwrite(wf));
}

/*
 *** wav ファイルの入力 ***************************************************************
 */

static int
readbyte()
{
	int c = fgetc(fin);
	if (c == EOF) {
		fprintf(stderr, "*** premature end of file\n");
		exit(1);
	}
	return(c);
}

static int
readstr(char *str, int checkflag)
{ // 入力が与えられた文字列かをチェック。
  // checkflag = 1: 不一致ならエラー終了
  // checkflag = 0: 不一致なら結果だけ返す（入力は保存）
  // checkflag =-1: すでに読み込んだ文字列と照合
  //
	int i;
	static char buf[10];
	if (checkflag >= 0) {
		for (i=0; str[i]; i++) buf[i] = readbyte();
		buf[i] = 0;
	}
	if (strcmp(buf, str) == 0) return(1);
	if (checkflag == 1) {
		fprintf(stderr, "*** \"%s\" expected\n", str);
		exit(1);
	}
	return(0);
}

static int
readnum(int sz)
{ // sz バイトのデータを整数値として読み込む。（バイト逆順に注意）
	int byte[4], i, n = 0;
	for (i=0; i<sz; i++) byte[i] = readbyte();
	for (i=sz-1; i>=0; i--) n = (n<<8) | byte[i];
	return(n);
}

static double
readdata1()
{
	int d = readnum(1) - 128;	// 単に readbyte でも同じ
	double x;

	if (d == XAMP1) {
		xrange++;
		if (rangeflag && (xrange <= MAX_XRANGE)) {
			fprintf(stderr, "*** data = %d, truncating to -1\n", d, x);
		}
		d = -AMP1;
	}
	x = (double)d/(double)AMP1;
	return(x);
}

static double
readdata2()
{
	short d = (short)readnum(2);
	double x;

	if (d == XAMP2) {
		xrange++;
		if (rangeflag && (xrange <= MAX_XRANGE)) {
			fprintf(stderr, "*** data = %d, truncating to -1\n", d, x);
		}
		d = -AMP2;
	}
	x = (double)d/(double)AMP2;
	return(x);
}

static void
r_preproc(WAVFILE *wf)
{ // WAV ファイル読み込みの前処理
  // 　データチャンクの先頭までを読み、チェックを行う。
  // 
	int BytesPerSec, BlockSize, BitsPerSample;
	int i;
	if ((fin = fopen(wf->Filename, "rb")) == NULL) {
		fprintf(stderr, "*** \"%s\": can't open\n", wf->Filename);
	}
	readstr("RIFF", 1);
	file_size = readnum(4);
	readstr("WAVE", 1);

	readstr("fmt ", 1);
	format_size = readnum(4);
	wf->FormatID = readnum(2);
	wf->Channels = readnum(2);
	wf->SamplingRate = readnum(4);
	BytesPerSec = readnum(4);
	BlockSize = readnum(2);
	BitsPerSample = readnum(2);
	wf->BytesPerSample = BitsPerSample / 8;

	AGAIN:
	i = readstr("data", 0);
	data_size = readnum(4);
	if (i == 0) {	// fact, LIST チャンク：読み飛ばす
		if (readstr("fact", -1) || readstr("LIST", -1)) {
			for (i=0; i < data_size; i++) readbyte();
			goto AGAIN;
		} else {
			fprintf(stderr, "*** unknown chunk\n");
			exit(1);
		}
	} // data チャンクは１個のみを想定。

	// 以下チェック、値設定
	if (wf->FormatID != F_PCM) {
		fprintf(stderr, "*** Format-ID = %d (only PCM(=1))\n", wf->FormatID);
		exit(1);
	}
	if ((wf->Channels != 1) && (wf->Channels != 2)) {
		fprintf(stderr, "*** Channels = %d (only 1 or 2)\n", wf->Channels);
		exit(1);
	}
	if ((BitsPerSample != 8) && (BitsPerSample != 16)) {
		fprintf(stderr, "*** BitsPerSample = %d (only 8 or 16)\n", BitsPerSample);
		exit(1);
	}
	i = wf->BytesPerSample * wf->Channels;
	if (i != BlockSize) {
		fprintf(stderr, "*** Warning: Incorrect Blocksize: %d (should be %d)\n",
			BlockSize, i);
	}
	i = i * wf->SamplingRate;
	if (i != BytesPerSec) {
		fprintf(stderr, "*** Warning: Incorrect BytesPerSec: %d (should be %d)\n",
			BytesPerSec, i);
	}

	// データサイズとデータバッファの割当て
	wf->Blocks = data_size / BlockSize;
	wf->Track = wf->TrackL = (double *)calloc(wf->Blocks, sizeof(double));
	if (wf->Track == NULL) {
		fprintf(stderr, "*** can't allocate %d blocks\n", wf->Blocks);
		exit(1);
	}
	if (wf->Channels == 2) {
		wf->TrackR = (double *)calloc(wf->Blocks, sizeof(double));
		if (wf->Track == NULL) {
			fprintf(stderr, "*** can't allocate %d blocks\n", wf->Blocks);
			exit(1);
		}
	}

	// ファイル情報のダンプ（stdout へ）
	if (dumpfileinfo == 0) return;
	printf("*** WAV file: \"%s\" ***\n", wf->Filename);
	printf("\tFormat ID    : %d\n", wf->FormatID);
	printf("\tChannels     : %d\n", wf->Channels);
	printf("\tSamplingRate : %d\n", wf->SamplingRate);
	printf("\tBytes/Sample : %d\n", wf->SamplingRate);
	printf("\t# of Blocks  : %d\n", wf->Blocks);
	printf("\n");
	// 必要なら追加する
}

WAVFILE *
wavread(char *Filename)
{ // WAV ファイルの読み込み。
  // 　ファイル情報やデータを格納した WAVFILE 構造体ポインタを返す。
  //
	int i;
	WAVFILE *wf = wavalloc();
	wf->Filename = (char *)calloc(strlen(Filename)+1, 1);
	strcpy(wf->Filename, Filename);
	r_preproc(wf);

	// データの読み込み
	xrange = 0;
	if ((wf->Channels == 1) && (wf->BytesPerSample == 1)) {		// 1 channel 1 byte
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) wf->Track[i] = readdata1();
	} else if ((wf->Channels == 1) && (wf->BytesPerSample == 2)) {	// 1 channel 2 bytes
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) wf->Track[i] = readdata2();
	} else if ((wf->Channels == 2) && (wf->BytesPerSample == 1)) {	// 2 channel 1 byte
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) {
			wf->TrackL[i] = readdata1();
			wf->TrackR[i] = readdata1();
		}
	} else if ((wf->Channels == 2) && (wf->BytesPerSample == 2)) {	// 2 channel 2 bytes
		for (i=0; i<wf->Blocks; i++) {
			wf->TrackL[i] = readdata2();
			wf->TrackR[i] = readdata2();
		}
	}
	// ここでまだファイルが続いているか（データチャンクが複数あるか等々）
	// のチェックが本来は必要だが、ここでは省略。

	if (rangeflag && (xrange > 0)) {	// 絶対値が 1 を超えたデータ数報告
		fprintf(stderr, "*** truncated data: %d\n", xrange); 
	}
	fclose(fin);
	return(wf);
}