使用Win32 API绘制wav文件波形

最近想把Win32 GDI绘图捡回来一些。在CFree下写了一个读取16-bit int PCM wav文件并在窗口中绘制波形的小程序。总结一下主要的收获：

1. Windows资源文件.rc

以前在Visual Studio下编写Win32和MFC程序，rc文件都是自动生成。这次用CFree写程序，条件不允许，就需要自己编辑了。这次主要用到rc文件添加菜单。

IDC_WIN32WNDEMO MENU
BEGIN
	POPUP "文件(&F)"
	BEGIN
		MENUITEM	"打开(&O)"			IDM_OPEN
		MENUITEM	"保存(&S)"			IDM_SAVE
		MENUITEM	"另存为"				IDM_SAVEAS
		MENUITEM	SEPARATOR			
		MENUITEM	"退出(&E)"			IDM_EXIT
	END
	POPUP "帮助"
	BEGIN
		MENUITEM	"关于"				IDM_ABOUT
	END
END

1 24 "res\\xpstyle.manifest"

2. C Progamming & Win32 API

Win32 API因为总是作为业余的娱乐，总不用就忘了。Windows API数量巨大，参数也多，用CFree写提示太少，还是比较别扭的。另外这次有一些新学的东西。

win32

• 移动按钮的位置用MoveWindow()

• BeginPaint、EndPaint和GetDC、ReleaseDC的区别

• WM_SIZE和WM_SIZING的区别

• 文件操作。GetOpenFileName()、CreateFile()、GetFileSize()、CloseHandle()函数。

• 内存映射机制，减少内存占用。CreateFileMapping()、MapViewOfFile()、UnmapViewOfFile()

• 强制使窗口重绘

  GetClientRect(hwnd, &rc);
  InvalidateRect(hwnd,&rc,TRUE);
  

  ---

C语言

• 对于void funcA()，其他位置这样引用：return (funcA(), 0)，即return 0
• 使用了数组指针，立体声和单声道用同一个Buffer，并且使写出的代码可以更清晰一点。

  typedef SHORT(*s16_stereo_t)[2];
  typedef SHORT* s16_mono_t;
  s16_stereo_t buf0 = wav.data;
  s16_mono_t buf1 = wav.data;
  int i = 0;
  (void)buf0[i][0];
  (void)buf1[i];
  

3. 绘制wav波形

绘制时域波形看起来简单但还是有一些学问的。采样点多时，直接抽取是不行的，应该计算各抽取区间的最大最小值再进行绘制。初步试验在44100采样率下，2048点画出来的基本上能反映波形幅值情况，没有必要用所有点的平均，但点数过少时，像128点的时候失真就比较严重了。目前抽取步进小于2048和需要插值的情况暂没做，不过以前做过Hanning Windowed sinc插值的情况，所以不成问题。插值计算量较大，可考虑屏幕显示采样点很少时才插值绘制。实际测试Adobe Audition至少在1600像素显示1000点时就已经平滑绘制了。
获取wav单通道采样数用datasize / blockalign可以得到。

结尾

这个年代使用CFree编Win32程序貌似没什么意义，但是作为娱乐的话，享受这一种搭积木的乐趣，享受其中滋味，还是很快乐的，相信懂的人会懂。今后的练习还将继续围绕DAW相关功能和VST插件展开。

2020-10-26
完成了插值绘制的代码
完成绘制Cursor
绘图逻辑，已完全不闪烁
主要问题点：

• 插值函数的调用。x值取(double)pixelX * (double)len / (double)width四舍五入，取最近的采样点。

  	InterpPoints(double x, const short* s16p_data, size_t len)
  

• 一开始绘图速度慢，且拖动窗口时闪烁，主要做了以下优化：

1. 由于计算量较大，不在绘制时计算，改到WM_EXITSIZEMOVE中计算，视觉上可以接受；

2. 调整窗口大小时，同样由于计算量大，无法实时画出。在调整窗口过程中，只进行当前显示区域的缩放，即：在WM_ENTERSIZEMOVE时保存显示区域的位图，同时g_bPaint置FALSE，让WM_PAINT中绘制显示区域的动作禁止，只使用缩放的位图实时显示。等到WM_EXITSIZEMOVE时，再进行计算并重绘（精细图像）。

   /* 缩放 */
   	StretchBlt(hdc, 0,0,rc.right, rc.bottom - 100, \
   		g_hdcmem,0,0,g_srcBmpSize.cx, g_srcBmpSize.cy, SRCCOPY);
   

3. Win32 API不像MFC中可以方便地获得位图的大小。用SetBitmapDimensionEx先保存下来位图的大小，再调用GetBitmapDimensionEx读回。GetBitmapDimensionEx只能返回SetBitmapDimensionEx设置的值（在调试中以为有问题最后没这样写）。

   
   	...
   	/* 保存BMP大小 */
   	SetBitmapDimensionEx(hbmp, Width, Height, NULL)；
   	...
   
   	...
   	/* 读取BMP大小 */
   	SIZE bmpsize;
   	GetBitmapDimensionEx(hbmp, &bmpsize)；
   	(void)bmpsize.cx;
   	(void)bmpsize.cy;
   	...
   
   

4. WM_PAINT消息中使用BeginPaint、EndPaint进行绘制。若使用GetDC、ReleaseDC，改变窗口大小时会闪烁，具体原因还没有深究。

2020-10-27

• 完成鼠标滚轮缩放功能。调试时出现问题主要是像素和采样相互转换搞错了：

  	xCursor = pxlCursor * xViewLen / pxlWidth + xViewOffset;
  
  	pxlCursor = xCursor - xViewOffset * pxlWidth / xViewLen;
  

• 待优化抽取绘制。之前因为波形不连续多取了两个点计算最大最小值，实际很难看。只能多取一个点，再额外处理不连续的线。

• 待支持更多格式wav文件：fact、JUNK、bext等字段识别，对24-bit int、32-bit int、float32的支持以及对单声道的支持（比立体声更简单）。

• 待支持选中操作

• 待支持编辑和保存