source: src/mathutils.c @ 2e50800

feature/autosinkfeature/cnnfeature/cnn_orgfeature/constantqfeature/crepefeature/crepe_orgfeature/pitchshiftfeature/pydocstringsfeature/timestretchfix/ffmpeg5pitchshiftsamplertimestretchyinfft+
Last change on this file since 2e50800 was ca45e58, checked in by Paul Brossier <piem@piem.org>, 11 years ago

src/mathutils.c: return NULL on error

  • Property mode set to 100644
File size: 13.1 KB
RevLine 
[96fb8ad]1/*
[9499eefb]2  Copyright (C) 2003-2013 Paul Brossier <piem@aubio.org>
[96fb8ad]3
[a6db140]4  This file is part of aubio.
[96fb8ad]5
[a6db140]6  aubio is free software: you can redistribute it and/or modify
7  it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9  (at your option) any later version.
[96fb8ad]10
[a6db140]11  aubio is distributed in the hope that it will be useful,
12  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  GNU General Public License for more details.
15
16  You should have received a copy of the GNU General Public License
17  along with aubio.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
[96fb8ad]18
19*/
20
21/* see in mathutils.h for doc */
22
23#include "aubio_priv.h"
[6c7d49b]24#include "fvec.h"
[96fb8ad]25#include "mathutils.h"
[83963b3]26#include "musicutils.h"
[714380d]27#include "config.h"
[96fb8ad]28
[7c07af2]29#ifdef HAVE_ACCELERATE
30#include <Accelerate/Accelerate.h>
31#endif
[407bba9]32
33/** Window types */
34typedef enum
35{
36  aubio_win_rectangle,
37  aubio_win_hamming,
38  aubio_win_hanning,
39  aubio_win_hanningz,
40  aubio_win_blackman,
41  aubio_win_blackman_harris,
42  aubio_win_gaussian,
43  aubio_win_welch,
44  aubio_win_parzen,
45  aubio_win_default = aubio_win_hanningz,
46} aubio_window_type;
47
[eb7f743]48fvec_t *
[33cd81f]49new_aubio_window (char_t * window_type, uint_t length)
[eb7f743]50{
[33cd81f]51  fvec_t * win = new_fvec (length);
[ca45e58]52  if (win == NULL) {
53    return NULL;
54  }
55  uint_t err = fvec_set_window (win, window_type);
56  if (err != 0) {
57    del_fvec(win);
58    return NULL;
59  }
[33cd81f]60  return win;
61}
62
63uint_t fvec_set_window (fvec_t *win, char_t *window_type) {
[8e5c051]64  smpl_t * w = win->data;
[33cd81f]65  uint_t i, size = win->length;
[407bba9]66  aubio_window_type wintype;
[33cd81f]67  if (window_type == NULL) {
68      AUBIO_ERR ("window type can not be null.\n");
69      return 1;
70  } else if (strcmp (window_type, "rectangle") == 0)
[407bba9]71      wintype = aubio_win_rectangle;
72  else if (strcmp (window_type, "hamming") == 0)
73      wintype = aubio_win_hamming;
74  else if (strcmp (window_type, "hanning") == 0)
75      wintype = aubio_win_hanning;
76  else if (strcmp (window_type, "hanningz") == 0)
77      wintype = aubio_win_hanningz;
78  else if (strcmp (window_type, "blackman") == 0)
79      wintype = aubio_win_blackman;
80  else if (strcmp (window_type, "blackman_harris") == 0)
81      wintype = aubio_win_blackman_harris;
82  else if (strcmp (window_type, "gaussian") == 0)
83      wintype = aubio_win_gaussian;
84  else if (strcmp (window_type, "welch") == 0)
85      wintype = aubio_win_welch;
86  else if (strcmp (window_type, "parzen") == 0)
87      wintype = aubio_win_parzen;
88  else if (strcmp (window_type, "default") == 0)
89      wintype = aubio_win_default;
90  else {
[33cd81f]91      AUBIO_ERR ("unknown window type `%s`.\n", window_type);
92      return 1;
[407bba9]93  }
[96fb8ad]94  switch(wintype) {
[b4b0324]95    case aubio_win_rectangle:
[96fb8ad]96      for (i=0;i<size;i++)
[ade9afe]97        w[i] = 0.5;
[96fb8ad]98      break;
[b4b0324]99    case aubio_win_hamming:
[96fb8ad]100      for (i=0;i<size;i++)
101        w[i] = 0.54 - 0.46 * COS(TWO_PI * i / (size));
102      break;
[b4b0324]103    case aubio_win_hanning:
[96fb8ad]104      for (i=0;i<size;i++)
105        w[i] = 0.5 - (0.5 * COS(TWO_PI * i / (size)));
106      break;
[b4b0324]107    case aubio_win_hanningz:
[96fb8ad]108      for (i=0;i<size;i++)
109        w[i] = 0.5 * (1.0 - COS(TWO_PI * i / (size)));
110      break;
[b4b0324]111    case aubio_win_blackman:
[96fb8ad]112      for (i=0;i<size;i++)
113        w[i] = 0.42
114          - 0.50 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
[ade9afe]115          + 0.08 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
[96fb8ad]116      break;
[b4b0324]117    case aubio_win_blackman_harris:
[96fb8ad]118      for (i=0;i<size;i++)
[ade9afe]119        w[i] = 0.35875
[96fb8ad]120          - 0.48829 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
121          + 0.14128 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0))
122          - 0.01168 * COS(3.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
123      break;
[b4b0324]124    case aubio_win_gaussian:
[9e56228]125      {
126        lsmp_t a, b, c = 0.5;
127        uint_t n;
128        for (n = 0; n < size; n++)
129        {
130          a = (n-c*(size-1))/(SQR(c)*(size-1));
131          b = -c*SQR(a);
132          w[n] = EXP(b);
133        }
134      }
[96fb8ad]135      break;
[b4b0324]136    case aubio_win_welch:
[96fb8ad]137      for (i=0;i<size;i++)
[f9d5346]138        w[i] = 1.0 - SQR((2.*i-size)/(size+1.0));
[96fb8ad]139      break;
[b4b0324]140    case aubio_win_parzen:
[96fb8ad]141      for (i=0;i<size;i++)
[f9d5346]142        w[i] = 1.0 - ABS((2.*i-size)/(size+1.0));
[96fb8ad]143      break;
144    default:
145      break;
146  }
[33cd81f]147  return 0;
[96fb8ad]148}
149
[eb7f743]150smpl_t
151aubio_unwrap2pi (smpl_t phase)
152{
[96fb8ad]153  /* mod(phase+pi,-2pi)+pi */
[eb7f743]154  return phase + TWO_PI * (1. + FLOOR (-(phase + PI) / TWO_PI));
[96fb8ad]155}
156
[eb7f743]157smpl_t
158fvec_mean (fvec_t * s)
159{
[56ef7e1]160  uint_t j;
161  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]162  for (j = 0; j < s->length; j++) {
163    tmp += s->data[j];
164  }
[56ef7e1]165  return tmp / (smpl_t) (s->length);
166}
167
168smpl_t
[eb7f743]169fvec_sum (fvec_t * s)
170{
[8e5c051]171  uint_t j;
[acf7d30]172  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]173  for (j = 0; j < s->length; j++) {
174    tmp += s->data[j];
[eb7f743]175  }
[96fb8ad]176  return tmp;
177}
178
[eb7f743]179smpl_t
180fvec_max (fvec_t * s)
181{
[7c07af2]182#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]183  uint_t j;
[acf7d30]184  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]185  for (j = 0; j < s->length; j++) {
186    tmp = (tmp > s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]187  }
[7c07af2]188#else
189  smpl_t tmp = 0.;
190#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
191  vDSP_maxv(s->data, 1, &tmp, s->length);
192#else
193  vDSP_maxvD(s->data, 1, &tmp, s->length);
194#endif
195#endif
[96fb8ad]196  return tmp;
197}
198
[eb7f743]199smpl_t
200fvec_min (fvec_t * s)
201{
[7c07af2]202#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]203  uint_t j;
204  smpl_t tmp = s->data[0];
205  for (j = 0; j < s->length; j++) {
206    tmp = (tmp < s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]207  }
[7c07af2]208#else
209  smpl_t tmp = 0.;
210#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
211  vDSP_minv(s->data, 1, &tmp, s->length);
212#else
213  vDSP_minvD(s->data, 1, &tmp, s->length);
214#endif
215#endif
[96fb8ad]216  return tmp;
217}
218
[eb7f743]219uint_t
220fvec_min_elem (fvec_t * s)
221{
[7c07af2]222#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]223  uint_t j, pos = 0.;
224  smpl_t tmp = s->data[0];
225  for (j = 0; j < s->length; j++) {
226    pos = (tmp < s->data[j]) ? pos : j;
227    tmp = (tmp < s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]228  }
[7c07af2]229#else
230  smpl_t tmp = 0.;
231  uint_t pos = 0.;
232#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
233  vDSP_minvi(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
234#else
235  vDSP_minviD(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
236#endif
237#endif
[96fb8ad]238  return pos;
239}
240
[eb7f743]241uint_t
242fvec_max_elem (fvec_t * s)
243{
[7c07af2]244#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]245  uint_t j, pos = 0;
[acf7d30]246  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]247  for (j = 0; j < s->length; j++) {
248    pos = (tmp > s->data[j]) ? pos : j;
249    tmp = (tmp > s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]250  }
[7c07af2]251#else
252  smpl_t tmp = 0.;
253  uint_t pos = 0.;
254#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
255  vDSP_maxvi(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
256#else
257  vDSP_maxviD(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
258#endif
259#endif
[96fb8ad]260  return pos;
261}
262
[eb7f743]263void
264fvec_shift (fvec_t * s)
265{
[8e5c051]266  uint_t j;
267  for (j = 0; j < s->length / 2; j++) {
268    ELEM_SWAP (s->data[j], s->data[j + s->length / 2]);
[eb7f743]269  }
[96fb8ad]270}
271
[eb7f743]272smpl_t
[5b41ef9]273aubio_level_lin (fvec_t * f)
[eb7f743]274{
275  smpl_t energy = 0.;
[8e5c051]276  uint_t j;
277  for (j = 0; j < f->length; j++) {
278    energy += SQR (f->data[j]);
[eb7f743]279  }
[1a74ac3]280  return energy / f->length;
[96fb8ad]281}
282
[eb7f743]283smpl_t
284fvec_local_hfc (fvec_t * v)
285{
286  smpl_t hfc = 0.;
[8e5c051]287  uint_t j;
288  for (j = 0; j < v->length; j++) {
289    hfc += (j + 1) * v->data[j];
[eb7f743]290  }
291  return hfc;
[96fb8ad]292}
293
[eb7f743]294void
295fvec_min_removal (fvec_t * v)
296{
297  smpl_t v_min = fvec_min (v);
298  fvec_add (v,  - v_min );
[96fb8ad]299}
300
[eb7f743]301smpl_t
302fvec_alpha_norm (fvec_t * o, smpl_t alpha)
[c0b295c]303{
[8e5c051]304  uint_t j;
[eb7f743]305  smpl_t tmp = 0.;
[8e5c051]306  for (j = 0; j < o->length; j++) {
307    tmp += POW (ABS (o->data[j]), alpha);
[c0b295c]308  }
[eb7f743]309  return POW (tmp / o->length, 1. / alpha);
[96fb8ad]310}
311
[eb7f743]312void
313fvec_alpha_normalise (fvec_t * o, smpl_t alpha)
314{
[8e5c051]315  uint_t j;
[eb7f743]316  smpl_t norm = fvec_alpha_norm (o, alpha);
[8e5c051]317  for (j = 0; j < o->length; j++) {
318    o->data[j] /= norm;
[96fb8ad]319  }
320}
321
[eb7f743]322void
323fvec_add (fvec_t * o, smpl_t val)
324{
[8e5c051]325  uint_t j;
326  for (j = 0; j < o->length; j++) {
327    o->data[j] += val;
[96fb8ad]328  }
329}
330
[5c4ec3c]331void fvec_adapt_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmp,
[8e5c051]332    uint_t post, uint_t pre) {
333  uint_t length = vec->length, j;
[96fb8ad]334  for (j=0;j<length;j++) {
[8e5c051]335    vec->data[j] -= fvec_moving_thres(vec, tmp, post, pre, j);
[96fb8ad]336  }
337}
338
[eb7f743]339smpl_t
340fvec_moving_thres (fvec_t * vec, fvec_t * tmpvec,
[8e5c051]341    uint_t post, uint_t pre, uint_t pos)
[eb7f743]342{
[8e5c051]343  uint_t k;
344  smpl_t *medar = (smpl_t *) tmpvec->data;
[eb7f743]345  uint_t win_length = post + pre + 1;
346  uint_t length = vec->length;
[96fb8ad]347  /* post part of the buffer does not exist */
[eb7f743]348  if (pos < post + 1) {
349    for (k = 0; k < post + 1 - pos; k++)
350      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the beginning */
351    for (k = post + 1 - pos; k < win_length; k++)
[8e5c051]352      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
[eb7f743]353    /* the buffer is fully defined */
354  } else if (pos + pre < length) {
355    for (k = 0; k < win_length; k++)
[8e5c051]356      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
[eb7f743]357    /* pre part of the buffer does not exist */
[96fb8ad]358  } else {
[eb7f743]359    for (k = 0; k < length - pos + post; k++)
[8e5c051]360      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
[eb7f743]361    for (k = length - pos + post; k < win_length; k++)
362      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the end */
[ade9afe]363  }
[8e5c051]364  return fvec_median (tmpvec);
[96fb8ad]365}
366
[8e5c051]367smpl_t fvec_median (fvec_t * input) {
[96fb8ad]368  uint_t n = input->length;
[8e5c051]369  smpl_t * arr = (smpl_t *) input->data;
[96fb8ad]370  uint_t low, high ;
371  uint_t median;
372  uint_t middle, ll, hh;
373
374  low = 0 ; high = n-1 ; median = (low + high) / 2;
375  for (;;) {
376    if (high <= low) /* One element only */
377      return arr[median] ;
378
379    if (high == low + 1) {  /* Two elements only */
380      if (arr[low] > arr[high])
381        ELEM_SWAP(arr[low], arr[high]) ;
382      return arr[median] ;
383    }
384
385    /* Find median of low, middle and high items; swap into position low */
386    middle = (low + high) / 2;
387    if (arr[middle] > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[high]);
388    if (arr[low]    > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[low],    arr[high]);
389    if (arr[middle] > arr[low])     ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low]) ;
390
391    /* Swap low item (now in position middle) into position (low+1) */
392    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low+1]) ;
393
394    /* Nibble from each end towards middle, swapping items when stuck */
395    ll = low + 1;
396    hh = high;
397    for (;;) {
398      do ll++; while (arr[low] > arr[ll]) ;
399      do hh--; while (arr[hh]  > arr[low]) ;
400
401      if (hh < ll)
402        break;
403
404      ELEM_SWAP(arr[ll], arr[hh]) ;
405    }
406
407    /* Swap middle item (in position low) back into correct position */
408    ELEM_SWAP(arr[low], arr[hh]) ;
409
410    /* Re-set active partition */
411    if (hh <= median)
412      low = ll;
413    if (hh >= median)
414      high = hh - 1;
415  }
416}
417
[9499eefb]418smpl_t fvec_quadratic_peak_pos (fvec_t * x, uint_t pos) {
419  smpl_t s0, s1, s2;
[acd97d1]420  if (pos == 0 || pos == x->length - 1) return pos;
[9499eefb]421  uint_t x0 = (pos < 1) ? pos : pos - 1;
422  uint_t x2 = (pos + 1 < x->length) ? pos + 1 : pos;
423  if (x0 == pos) return (x->data[pos] <= x->data[x2]) ? pos : x2;
424  if (x2 == pos) return (x->data[pos] <= x->data[x0]) ? pos : x0;
425  s0 = x->data[x0];
426  s1 = x->data[pos];
427  s2 = x->data[x2];
428  return pos + 0.5 * (s0 - s2 ) / (s0 - 2.* s1 + s2);
429}
430
[5c4ec3c]431uint_t fvec_peakpick(fvec_t * onset, uint_t pos) {
[8e5c051]432  uint_t tmp=0;
433  tmp = (onset->data[pos] > onset->data[pos-1]
434      &&  onset->data[pos] > onset->data[pos+1]
435      &&  onset->data[pos] > 0.);
[ade9afe]436  return tmp;
[96fb8ad]437}
438
[eb7f743]439smpl_t
440aubio_quadfrac (smpl_t s0, smpl_t s1, smpl_t s2, smpl_t pf)
441{
442  smpl_t tmp =
443      s0 + (pf / 2.) * (pf * (s0 - 2. * s1 + s2) - 3. * s0 + 4. * s1 - s2);
444  return tmp;
445}
446
447smpl_t
448aubio_freqtomidi (smpl_t freq)
449{
[037319a]450  if (freq < 2. || freq > 100000.) return 0.; // avoid nans and infs
[ade9afe]451  /* log(freq/A-2)/log(2) */
[eb7f743]452  smpl_t midi = freq / 6.875;
453  midi = LOG (midi) / 0.69314718055995;
[ade9afe]454  midi *= 12;
455  midi -= 3;
456  return midi;
[79c2e52]457}
458
[eb7f743]459smpl_t
460aubio_miditofreq (smpl_t midi)
461{
[037319a]462  if (midi > 140.) return 0.; // avoid infs
[eb7f743]463  smpl_t freq = (midi + 3.) / 12.;
464  freq = EXP (freq * 0.69314718055995);
[ade9afe]465  freq *= 6.875;
466  return freq;
[96fb8ad]467}
468
[eb7f743]469smpl_t
470aubio_bintofreq (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
471{
472  smpl_t freq = samplerate / fftsize;
[c965b33]473  return freq * MAX(bin, 0);
[96fb8ad]474}
475
[eb7f743]476smpl_t
477aubio_bintomidi (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
478{
479  smpl_t midi = aubio_bintofreq (bin, samplerate, fftsize);
480  return aubio_freqtomidi (midi);
[96fb8ad]481}
482
[eb7f743]483smpl_t
484aubio_freqtobin (smpl_t freq, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
485{
486  smpl_t bin = fftsize / samplerate;
[c965b33]487  return MAX(freq, 0) * bin;
[79c2e52]488}
489
[eb7f743]490smpl_t
491aubio_miditobin (smpl_t midi, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
492{
493  smpl_t freq = aubio_miditofreq (midi);
494  return aubio_freqtobin (freq, samplerate, fftsize);
[79c2e52]495}
496
[10a5413]497uint_t
[41f4c5b]498aubio_is_power_of_two (uint_t a)
499{
500  if ((a & (a - 1)) == 0) {
[10a5413]501    return 1;
502  } else {
[41f4c5b]503    return 0;
[10a5413]504  }
505}
506
507uint_t
[41f4c5b]508aubio_next_power_of_two (uint_t a)
509{
[7581185]510  uint_t i = 1;
511  while (i < a) i <<= 1;
512  return i;
[10a5413]513}
514
[eb7f743]515smpl_t
516aubio_db_spl (fvec_t * o)
517{
[5b41ef9]518  return 10. * LOG10 (aubio_level_lin (o));
[96fb8ad]519}
520
[eb7f743]521uint_t
522aubio_silence_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
523{
524  return (aubio_db_spl (o) < threshold);
525}
[96fb8ad]526
[eb7f743]527smpl_t
528aubio_level_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
529{
530  smpl_t db_spl = aubio_db_spl (o);
531  if (db_spl < threshold) {
[ade9afe]532    return 1.;
[eb7f743]533  } else {
534    return db_spl;
535  }
[96fb8ad]536}
[a0fd4e4]537
[eb7f743]538smpl_t
539aubio_zero_crossing_rate (fvec_t * input)
540{
[8e5c051]541  uint_t j;
[fff2bee]542  uint_t zcr = 0;
[eb7f743]543  for (j = 1; j < input->length; j++) {
[7e204d01]544    // previous was strictly negative
[8e5c051]545    if (input->data[j - 1] < 0.) {
[7e204d01]546      // current is positive or null
[8e5c051]547      if (input->data[j] >= 0.) {
[7e204d01]548        zcr += 1;
549      }
[eb7f743]550      // previous was positive or null
[7e204d01]551    } else {
552      // current is strictly negative
[8e5c051]553      if (input->data[j] < 0.) {
[fff2bee]554        zcr += 1;
555      }
556    }
557  }
[eb7f743]558  return zcr / (smpl_t) input->length;
[fff2bee]559}
560
[eb7f743]561void
562aubio_autocorr (fvec_t * input, fvec_t * output)
563{
[8e5c051]564  uint_t i, j, length = input->length;
[eb7f743]565  smpl_t *data, *acf;
566  smpl_t tmp = 0;
[8e5c051]567  data = input->data;
568  acf = output->data;
569  for (i = 0; i < length; i++) {
570    tmp = 0.;
571    for (j = i; j < length; j++) {
572      tmp += data[j - i] * data[j];
[ade9afe]573    }
[8e5c051]574    acf[i] = tmp / (smpl_t) (length - i);
[ade9afe]575  }
[a0fd4e4]576}
577
[eb7f743]578void
579aubio_cleanup (void)
580{
[729a3c0]581#ifdef HAVE_FFTW3F
[eb7f743]582  fftwf_cleanup ();
[729a3c0]583#else
584#ifdef HAVE_FFTW3
585  fftw_cleanup ();
[714380d]586#endif
587#endif
588}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.