source: src/mathutils.c @ 59c046d

feature/autosinkfeature/cnnfeature/cnn_orgfeature/constantqfeature/crepefeature/crepe_orgfeature/pitchshiftfeature/pydocstringsfeature/timestretchfix/ffmpeg5pitchshiftsamplertimestretchyinfft+
Last change on this file since 59c046d was 56ef7e1, checked in by Paul Brossier <piem@piem.org>, 15 years ago

Change peakpicker to match API specs, make quadint per channel

  • src/mathutils.c
    • add per channel mean and median
    • update moving thres and adapt_thres accordingly
    • change quadint unused span argument to a channel argument
  • src/onset/onset.c:
    • make wasonset a vector for multi channel, use new peakpicker
  • src/onset/peakpick.c:
    • update peakpicker do for multi channeling
  • src/pitch/: update use to fvec_quadint
  • src/tempo/beattracking.c: update calls to fvec_quadint
  • src/tempo/tempo.c: update peakpicker usage
  • tests/src/test-peakpick.c: update peakpicker usage
  • Property mode set to 100644
File size: 12.8 KB
RevLine 
[96fb8ad]1/*
[a6db140]2  Copyright (C) 2003-2009 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"
[714380d]26#include "config.h"
[96fb8ad]27
[407bba9]28
29/** Window types */
30typedef enum
31{
32  aubio_win_rectangle,
33  aubio_win_hamming,
34  aubio_win_hanning,
35  aubio_win_hanningz,
36  aubio_win_blackman,
37  aubio_win_blackman_harris,
38  aubio_win_gaussian,
39  aubio_win_welch,
40  aubio_win_parzen,
41  aubio_win_default = aubio_win_hanningz,
42} aubio_window_type;
43
[eb7f743]44fvec_t *
[407bba9]45new_aubio_window (char_t * window_type, uint_t size)
[eb7f743]46{
[d84d19e]47  // create fvec of size x 1 channel
48  fvec_t * win = new_fvec( size, 1);
49  smpl_t * w = win->data[0];
[96fb8ad]50  uint_t i;
[407bba9]51  aubio_window_type wintype;
52  if (strcmp (window_type, "rectangle") == 0)
53      wintype = aubio_win_rectangle;
54  else if (strcmp (window_type, "hamming") == 0)
55      wintype = aubio_win_hamming;
56  else if (strcmp (window_type, "hanning") == 0)
57      wintype = aubio_win_hanning;
58  else if (strcmp (window_type, "hanningz") == 0)
59      wintype = aubio_win_hanningz;
60  else if (strcmp (window_type, "blackman") == 0)
61      wintype = aubio_win_blackman;
62  else if (strcmp (window_type, "blackman_harris") == 0)
63      wintype = aubio_win_blackman_harris;
64  else if (strcmp (window_type, "gaussian") == 0)
65      wintype = aubio_win_gaussian;
66  else if (strcmp (window_type, "welch") == 0)
67      wintype = aubio_win_welch;
68  else if (strcmp (window_type, "parzen") == 0)
69      wintype = aubio_win_parzen;
70  else if (strcmp (window_type, "default") == 0)
71      wintype = aubio_win_default;
72  else {
73      AUBIO_ERR ("unknown window type %s, using default.\n", window_type);
74      wintype = aubio_win_default;
75      return NULL;
76  }
[96fb8ad]77  switch(wintype) {
[b4b0324]78    case aubio_win_rectangle:
[96fb8ad]79      for (i=0;i<size;i++)
[ade9afe]80        w[i] = 0.5;
[96fb8ad]81      break;
[b4b0324]82    case aubio_win_hamming:
[96fb8ad]83      for (i=0;i<size;i++)
84        w[i] = 0.54 - 0.46 * COS(TWO_PI * i / (size));
85      break;
[b4b0324]86    case aubio_win_hanning:
[96fb8ad]87      for (i=0;i<size;i++)
88        w[i] = 0.5 - (0.5 * COS(TWO_PI * i / (size)));
89      break;
[b4b0324]90    case aubio_win_hanningz:
[96fb8ad]91      for (i=0;i<size;i++)
92        w[i] = 0.5 * (1.0 - COS(TWO_PI * i / (size)));
93      break;
[b4b0324]94    case aubio_win_blackman:
[96fb8ad]95      for (i=0;i<size;i++)
96        w[i] = 0.42
97          - 0.50 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
[ade9afe]98          + 0.08 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
[96fb8ad]99      break;
[b4b0324]100    case aubio_win_blackman_harris:
[96fb8ad]101      for (i=0;i<size;i++)
[ade9afe]102        w[i] = 0.35875
[96fb8ad]103          - 0.48829 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
104          + 0.14128 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0))
105          - 0.01168 * COS(3.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
106      break;
[b4b0324]107    case aubio_win_gaussian:
[96fb8ad]108      for (i=0;i<size;i++)
109        w[i] = EXP(- 1.0 / SQR(size) * SQR(2.0*i-size));
110      break;
[b4b0324]111    case aubio_win_welch:
[96fb8ad]112      for (i=0;i<size;i++)
113        w[i] = 1.0 - SQR((2*i-size)/(size+1.0));
114      break;
[b4b0324]115    case aubio_win_parzen:
[96fb8ad]116      for (i=0;i<size;i++)
[8f70a18]117        w[i] = 1.0 - ABS((2*i-size)/(size+1.0));
[96fb8ad]118      break;
119    default:
120      break;
121  }
[d84d19e]122  return win;
[96fb8ad]123}
124
[eb7f743]125smpl_t
126aubio_unwrap2pi (smpl_t phase)
127{
[96fb8ad]128  /* mod(phase+pi,-2pi)+pi */
[eb7f743]129  return phase + TWO_PI * (1. + FLOOR (-(phase + PI) / TWO_PI));
[96fb8ad]130}
131
[eb7f743]132smpl_t
133fvec_mean (fvec_t * s)
134{
135  uint_t i, j;
[acf7d30]136  smpl_t tmp = 0.0;
[eb7f743]137  for (i = 0; i < s->channels; i++)
138    for (j = 0; j < s->length; j++)
[96fb8ad]139      tmp += s->data[i][j];
[eb7f743]140  return tmp / (smpl_t) (s->length);
[96fb8ad]141}
142
[eb7f743]143smpl_t
[56ef7e1]144fvec_mean_channel (fvec_t * s, uint_t i)
145{
146  uint_t j;
147  smpl_t tmp = 0.0;
148  for (j = 0; j < s->length; j++)
149      tmp += s->data[i][j];
150  return tmp / (smpl_t) (s->length);
151}
152
153smpl_t
[eb7f743]154fvec_sum (fvec_t * s)
155{
156  uint_t i, j;
[acf7d30]157  smpl_t tmp = 0.0;
[eb7f743]158  for (i = 0; i < s->channels; i++) {
159    for (j = 0; j < s->length; j++) {
[96fb8ad]160      tmp += s->data[i][j];
[eb7f743]161    }
162  }
[96fb8ad]163  return tmp;
164}
165
[eb7f743]166smpl_t
167fvec_max (fvec_t * s)
168{
169  uint_t i, j;
[acf7d30]170  smpl_t tmp = 0.0;
[eb7f743]171  for (i = 0; i < s->channels; i++) {
172    for (j = 0; j < s->length; j++) {
173      tmp = (tmp > s->data[i][j]) ? tmp : s->data[i][j];
174    }
175  }
[96fb8ad]176  return tmp;
177}
178
[eb7f743]179smpl_t
180fvec_min (fvec_t * s)
181{
182  uint_t i, j;
[96fb8ad]183  smpl_t tmp = s->data[0][0];
[eb7f743]184  for (i = 0; i < s->channels; i++) {
185    for (j = 0; j < s->length; j++) {
186      tmp = (tmp < s->data[i][j]) ? tmp : s->data[i][j];
187    }
188  }
[96fb8ad]189  return tmp;
190}
191
[eb7f743]192uint_t
193fvec_min_elem (fvec_t * s)
194{
[41f4c5b]195  uint_t i, j, pos = 0.;
[96fb8ad]196  smpl_t tmp = s->data[0][0];
[eb7f743]197  for (i = 0; i < s->channels; i++) {
198    for (j = 0; j < s->length; j++) {
199      pos = (tmp < s->data[i][j]) ? pos : j;
200      tmp = (tmp < s->data[i][j]) ? tmp : s->data[i][j];
[96fb8ad]201    }
[eb7f743]202  }
[96fb8ad]203  return pos;
204}
205
[eb7f743]206uint_t
207fvec_max_elem (fvec_t * s)
208{
[41f4c5b]209  uint_t i, j, pos = 0;
[acf7d30]210  smpl_t tmp = 0.0;
[eb7f743]211  for (i = 0; i < s->channels; i++) {
212    for (j = 0; j < s->length; j++) {
213      pos = (tmp > s->data[i][j]) ? pos : j;
214      tmp = (tmp > s->data[i][j]) ? tmp : s->data[i][j];
[96fb8ad]215    }
[eb7f743]216  }
[96fb8ad]217  return pos;
218}
219
[eb7f743]220void
221fvec_shift (fvec_t * s)
222{
223  uint_t i, j;
224  for (i = 0; i < s->channels; i++) {
225    for (j = 0; j < s->length / 2; j++) {
226      ELEM_SWAP (s->data[i][j], s->data[i][j + s->length / 2]);
[96fb8ad]227    }
[eb7f743]228  }
[96fb8ad]229}
230
[eb7f743]231smpl_t
232fvec_local_energy (fvec_t * f)
233{
234  smpl_t energy = 0.;
235  uint_t i, j;
236  for (i = 0; i < f->channels; i++) {
237    for (j = 0; j < f->length; j++) {
238      energy += SQR (f->data[i][j]);
239    }
240  }
241  return energy;
[96fb8ad]242}
243
[eb7f743]244smpl_t
245fvec_local_hfc (fvec_t * v)
246{
247  smpl_t hfc = 0.;
248  uint_t i, j;
249  for (i = 0; i < v->channels; i++) {
250    for (j = 0; j < v->length; j++) {
251      hfc += (i + 1) * v->data[i][j];
252    }
253  }
254  return hfc;
[96fb8ad]255}
256
[eb7f743]257void
258fvec_min_removal (fvec_t * v)
259{
260  smpl_t v_min = fvec_min (v);
261  fvec_add (v,  - v_min );
[96fb8ad]262}
263
[eb7f743]264smpl_t
265fvec_alpha_norm (fvec_t * o, smpl_t alpha)
[c0b295c]266{
267  uint_t i, j;
[eb7f743]268  smpl_t tmp = 0.;
[c0b295c]269  for (i = 0; i < o->channels; i++) {
270    for (j = 0; j < o->length; j++) {
[eb7f743]271      tmp += POW (ABS (o->data[i][j]), alpha);
[96fb8ad]272    }
[c0b295c]273  }
[eb7f743]274  return POW (tmp / o->length, 1. / alpha);
[96fb8ad]275}
276
[eb7f743]277void
278fvec_alpha_normalise (fvec_t * o, smpl_t alpha)
279{
280  uint_t i, j;
281  smpl_t norm = fvec_alpha_norm (o, alpha);
282  for (i = 0; i < o->channels; i++) {
283    for (j = 0; j < o->length; j++) {
284      o->data[i][j] /= norm;
285    }
[96fb8ad]286  }
287}
288
[eb7f743]289void
290fvec_add (fvec_t * o, smpl_t val)
291{
292  uint_t i, j;
293  for (i = 0; i < o->channels; i++) {
294    for (j = 0; j < o->length; j++) {
295      o->data[i][j] += val;
296    }
[96fb8ad]297  }
298}
299
[5c4ec3c]300void fvec_adapt_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmp,
[56ef7e1]301    uint_t post, uint_t pre, uint_t channel) {
302  uint_t length = vec->length, i=channel, j;
[96fb8ad]303  for (j=0;j<length;j++) {
[56ef7e1]304    vec->data[i][j] -= fvec_moving_thres(vec, tmp, post, pre, j, i);
[96fb8ad]305  }
306}
307
[eb7f743]308smpl_t
309fvec_moving_thres (fvec_t * vec, fvec_t * tmpvec,
[56ef7e1]310    uint_t post, uint_t pre, uint_t pos, uint_t channel)
[eb7f743]311{
[56ef7e1]312  uint_t i = channel, k;
313  smpl_t *medar = (smpl_t *) tmpvec->data[i];
[eb7f743]314  uint_t win_length = post + pre + 1;
315  uint_t length = vec->length;
[96fb8ad]316  /* post part of the buffer does not exist */
[eb7f743]317  if (pos < post + 1) {
318    for (k = 0; k < post + 1 - pos; k++)
319      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the beginning */
320    for (k = post + 1 - pos; k < win_length; k++)
321      medar[k] = vec->data[0][k + pos - post];
322    /* the buffer is fully defined */
323  } else if (pos + pre < length) {
324    for (k = 0; k < win_length; k++)
325      medar[k] = vec->data[0][k + pos - post];
326    /* pre part of the buffer does not exist */
[96fb8ad]327  } else {
[eb7f743]328    for (k = 0; k < length - pos + post; k++)
329      medar[k] = vec->data[0][k + pos - post];
330    for (k = length - pos + post; k < win_length; k++)
331      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the end */
[ade9afe]332  }
[56ef7e1]333  return fvec_median_channel (tmpvec, i);
[96fb8ad]334}
335
[56ef7e1]336smpl_t fvec_median_channel (fvec_t * input, uint_t channel) {
[96fb8ad]337  uint_t n = input->length;
[56ef7e1]338  smpl_t * arr = (smpl_t *) input->data[channel];
[96fb8ad]339  uint_t low, high ;
340  uint_t median;
341  uint_t middle, ll, hh;
342
343  low = 0 ; high = n-1 ; median = (low + high) / 2;
344  for (;;) {
345    if (high <= low) /* One element only */
346      return arr[median] ;
347
348    if (high == low + 1) {  /* Two elements only */
349      if (arr[low] > arr[high])
350        ELEM_SWAP(arr[low], arr[high]) ;
351      return arr[median] ;
352    }
353
354    /* Find median of low, middle and high items; swap into position low */
355    middle = (low + high) / 2;
356    if (arr[middle] > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[high]);
357    if (arr[low]    > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[low],    arr[high]);
358    if (arr[middle] > arr[low])     ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low]) ;
359
360    /* Swap low item (now in position middle) into position (low+1) */
361    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low+1]) ;
362
363    /* Nibble from each end towards middle, swapping items when stuck */
364    ll = low + 1;
365    hh = high;
366    for (;;) {
367      do ll++; while (arr[low] > arr[ll]) ;
368      do hh--; while (arr[hh]  > arr[low]) ;
369
370      if (hh < ll)
371        break;
372
373      ELEM_SWAP(arr[ll], arr[hh]) ;
374    }
375
376    /* Swap middle item (in position low) back into correct position */
377    ELEM_SWAP(arr[low], arr[hh]) ;
378
379    /* Re-set active partition */
380    if (hh <= median)
381      low = ll;
382    if (hh >= median)
383      high = hh - 1;
384  }
385}
386
[56ef7e1]387smpl_t fvec_quadint (fvec_t * x, uint_t pos, uint_t i) {
[c5c0c98]388  smpl_t s0, s1, s2;
[56ef7e1]389  uint_t x0 = (pos < 1) ? pos : pos - 1;
390  uint_t x2 = (pos + 1 < x->length) ? pos + 1 : pos;
391  if (x0 == pos) return (x->data[i][pos] <= x->data[i][x2]) ? pos : x2;
392  if (x2 == pos) return (x->data[i][pos] <= x->data[i][x0]) ? pos : x0;
393  s0 = x->data[i][x0];
394  s1 = x->data[i][pos];
395  s2 = x->data[i][x2];
[c5c0c98]396  return pos + 0.5 * (s2 - s0 ) / (s2 - 2.* s1 + s0);
[9771488]397}
398
[5c4ec3c]399uint_t fvec_peakpick(fvec_t * onset, uint_t pos) {
[ade9afe]400  uint_t i=0, tmp=0;
401  /*for (i=0;i<onset->channels;i++)*/
402  tmp = (onset->data[i][pos] > onset->data[i][pos-1]
403      &&  onset->data[i][pos] > onset->data[i][pos+1]
404      &&  onset->data[i][pos] > 0.);
405  return tmp;
[96fb8ad]406}
407
[eb7f743]408smpl_t
409aubio_quadfrac (smpl_t s0, smpl_t s1, smpl_t s2, smpl_t pf)
410{
411  smpl_t tmp =
412      s0 + (pf / 2.) * (pf * (s0 - 2. * s1 + s2) - 3. * s0 + 4. * s1 - s2);
413  return tmp;
414}
415
416smpl_t
417aubio_freqtomidi (smpl_t freq)
418{
[ade9afe]419  /* log(freq/A-2)/log(2) */
[eb7f743]420  smpl_t midi = freq / 6.875;
421  midi = LOG (midi) / 0.69314718055995;
[ade9afe]422  midi *= 12;
423  midi -= 3;
424  return midi;
[79c2e52]425}
426
[eb7f743]427smpl_t
428aubio_miditofreq (smpl_t midi)
429{
430  smpl_t freq = (midi + 3.) / 12.;
431  freq = EXP (freq * 0.69314718055995);
[ade9afe]432  freq *= 6.875;
433  return freq;
[96fb8ad]434}
435
[eb7f743]436smpl_t
437aubio_bintofreq (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
438{
439  smpl_t freq = samplerate / fftsize;
440  return freq * bin;
[96fb8ad]441}
442
[eb7f743]443smpl_t
444aubio_bintomidi (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
445{
446  smpl_t midi = aubio_bintofreq (bin, samplerate, fftsize);
447  return aubio_freqtomidi (midi);
[96fb8ad]448}
449
[eb7f743]450smpl_t
451aubio_freqtobin (smpl_t freq, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
452{
453  smpl_t bin = fftsize / samplerate;
454  return freq * bin;
[79c2e52]455}
456
[eb7f743]457smpl_t
458aubio_miditobin (smpl_t midi, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
459{
460  smpl_t freq = aubio_miditofreq (midi);
461  return aubio_freqtobin (freq, samplerate, fftsize);
[79c2e52]462}
463
[10a5413]464uint_t
[41f4c5b]465aubio_is_power_of_two (uint_t a)
466{
467  if ((a & (a - 1)) == 0) {
[10a5413]468    return 1;
469  } else {
[41f4c5b]470    return 0;
[10a5413]471  }
472}
473
474uint_t
[41f4c5b]475aubio_next_power_of_two (uint_t a)
476{
[10a5413]477  uint_t i;
478  a--;
[41f4c5b]479  for (i = 0; i < sizeof (uint_t) * CHAR_BIT; i++) {
[10a5413]480    a = a | a >> 1;
481  }
[41f4c5b]482  return a + 1;
[10a5413]483}
484
[eb7f743]485smpl_t
486aubio_db_spl (fvec_t * o)
487{
488  smpl_t val = SQRT (fvec_local_energy (o));
489  val /= (smpl_t) o->length;
490  return LIN2DB (val);
[96fb8ad]491}
492
[eb7f743]493uint_t
494aubio_silence_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
495{
496  return (aubio_db_spl (o) < threshold);
497}
[96fb8ad]498
[eb7f743]499smpl_t
500aubio_level_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
501{
502  smpl_t db_spl = aubio_db_spl (o);
503  if (db_spl < threshold) {
[ade9afe]504    return 1.;
[eb7f743]505  } else {
506    return db_spl;
507  }
[96fb8ad]508}
[a0fd4e4]509
[eb7f743]510smpl_t
511aubio_zero_crossing_rate (fvec_t * input)
512{
513  uint_t i = 0, j;
[fff2bee]514  uint_t zcr = 0;
[eb7f743]515  for (j = 1; j < input->length; j++) {
[7e204d01]516    // previous was strictly negative
[eb7f743]517    if (input->data[i][j - 1] < 0.) {
[7e204d01]518      // current is positive or null
[eb7f743]519      if (input->data[i][j] >= 0.) {
[7e204d01]520        zcr += 1;
521      }
[eb7f743]522      // previous was positive or null
[7e204d01]523    } else {
524      // current is strictly negative
[eb7f743]525      if (input->data[i][j] < 0.) {
[fff2bee]526        zcr += 1;
527      }
528    }
529  }
[eb7f743]530  return zcr / (smpl_t) input->length;
[fff2bee]531}
532
[eb7f743]533void
534aubio_autocorr (fvec_t * input, fvec_t * output)
535{
536  uint_t i, j, k, length = input->length;
537  smpl_t *data, *acf;
538  smpl_t tmp = 0;
539  for (k = 0; k < input->channels; k++) {
540    data = input->data[k];
541    acf = output->data[k];
542    for (i = 0; i < length; i++) {
543      tmp = 0.;
544      for (j = i; j < length; j++) {
545        tmp += data[j - i] * data[j];
546      }
547      acf[i] = tmp / (smpl_t) (length - i);
[ade9afe]548    }
549  }
[a0fd4e4]550}
551
[eb7f743]552void
553aubio_cleanup (void)
554{
[b511fa9]555#if HAVE_FFTW3
[eb7f743]556  fftw_cleanup ();
[714380d]557#else
[b511fa9]558#if HAVE_FFTW3F
[eb7f743]559  fftwf_cleanup ();
[714380d]560#endif
561#endif
562}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.