source: src/mathutils.c @ c21acb9

feature/autosinkfeature/cnnfeature/cnn_orgfeature/constantqfeature/crepefeature/crepe_orgfeature/pitchshiftfeature/pydocstringsfeature/timestretchfix/ffmpeg5pitchshiftsamplertimestretchyinfft+
Last change on this file since c21acb9 was c21acb9, checked in by Paul Brossier <piem@piem.org>, 10 years ago

src/: improve build with -Wdeclaration-after-statement

  • 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);
[c21acb9]52  uint_t err;
[ca45e58]53  if (win == NULL) {
54    return NULL;
55  }
[c21acb9]56  err = fvec_set_window (win, window_type);
[ca45e58]57  if (err != 0) {
58    del_fvec(win);
59    return NULL;
60  }
[33cd81f]61  return win;
62}
63
64uint_t fvec_set_window (fvec_t *win, char_t *window_type) {
[8e5c051]65  smpl_t * w = win->data;
[33cd81f]66  uint_t i, size = win->length;
[407bba9]67  aubio_window_type wintype;
[33cd81f]68  if (window_type == NULL) {
69      AUBIO_ERR ("window type can not be null.\n");
70      return 1;
71  } else if (strcmp (window_type, "rectangle") == 0)
[407bba9]72      wintype = aubio_win_rectangle;
73  else if (strcmp (window_type, "hamming") == 0)
74      wintype = aubio_win_hamming;
75  else if (strcmp (window_type, "hanning") == 0)
76      wintype = aubio_win_hanning;
77  else if (strcmp (window_type, "hanningz") == 0)
78      wintype = aubio_win_hanningz;
79  else if (strcmp (window_type, "blackman") == 0)
80      wintype = aubio_win_blackman;
81  else if (strcmp (window_type, "blackman_harris") == 0)
82      wintype = aubio_win_blackman_harris;
83  else if (strcmp (window_type, "gaussian") == 0)
84      wintype = aubio_win_gaussian;
85  else if (strcmp (window_type, "welch") == 0)
86      wintype = aubio_win_welch;
87  else if (strcmp (window_type, "parzen") == 0)
88      wintype = aubio_win_parzen;
89  else if (strcmp (window_type, "default") == 0)
90      wintype = aubio_win_default;
91  else {
[33cd81f]92      AUBIO_ERR ("unknown window type `%s`.\n", window_type);
93      return 1;
[407bba9]94  }
[96fb8ad]95  switch(wintype) {
[b4b0324]96    case aubio_win_rectangle:
[96fb8ad]97      for (i=0;i<size;i++)
[ade9afe]98        w[i] = 0.5;
[96fb8ad]99      break;
[b4b0324]100    case aubio_win_hamming:
[96fb8ad]101      for (i=0;i<size;i++)
102        w[i] = 0.54 - 0.46 * COS(TWO_PI * i / (size));
103      break;
[b4b0324]104    case aubio_win_hanning:
[96fb8ad]105      for (i=0;i<size;i++)
106        w[i] = 0.5 - (0.5 * COS(TWO_PI * i / (size)));
107      break;
[b4b0324]108    case aubio_win_hanningz:
[96fb8ad]109      for (i=0;i<size;i++)
110        w[i] = 0.5 * (1.0 - COS(TWO_PI * i / (size)));
111      break;
[b4b0324]112    case aubio_win_blackman:
[96fb8ad]113      for (i=0;i<size;i++)
114        w[i] = 0.42
115          - 0.50 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
[ade9afe]116          + 0.08 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
[96fb8ad]117      break;
[b4b0324]118    case aubio_win_blackman_harris:
[96fb8ad]119      for (i=0;i<size;i++)
[ade9afe]120        w[i] = 0.35875
[96fb8ad]121          - 0.48829 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
122          + 0.14128 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0))
123          - 0.01168 * COS(3.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
124      break;
[b4b0324]125    case aubio_win_gaussian:
[9e56228]126      {
127        lsmp_t a, b, c = 0.5;
128        uint_t n;
129        for (n = 0; n < size; n++)
130        {
131          a = (n-c*(size-1))/(SQR(c)*(size-1));
132          b = -c*SQR(a);
133          w[n] = EXP(b);
134        }
135      }
[96fb8ad]136      break;
[b4b0324]137    case aubio_win_welch:
[96fb8ad]138      for (i=0;i<size;i++)
[f9d5346]139        w[i] = 1.0 - SQR((2.*i-size)/(size+1.0));
[96fb8ad]140      break;
[b4b0324]141    case aubio_win_parzen:
[96fb8ad]142      for (i=0;i<size;i++)
[f9d5346]143        w[i] = 1.0 - ABS((2.*i-size)/(size+1.0));
[96fb8ad]144      break;
145    default:
146      break;
147  }
[33cd81f]148  return 0;
[96fb8ad]149}
150
[eb7f743]151smpl_t
152aubio_unwrap2pi (smpl_t phase)
153{
[96fb8ad]154  /* mod(phase+pi,-2pi)+pi */
[eb7f743]155  return phase + TWO_PI * (1. + FLOOR (-(phase + PI) / TWO_PI));
[96fb8ad]156}
157
[eb7f743]158smpl_t
159fvec_mean (fvec_t * s)
160{
[56ef7e1]161  uint_t j;
162  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]163  for (j = 0; j < s->length; j++) {
164    tmp += s->data[j];
165  }
[56ef7e1]166  return tmp / (smpl_t) (s->length);
167}
168
169smpl_t
[eb7f743]170fvec_sum (fvec_t * s)
171{
[8e5c051]172  uint_t j;
[acf7d30]173  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]174  for (j = 0; j < s->length; j++) {
175    tmp += s->data[j];
[eb7f743]176  }
[96fb8ad]177  return tmp;
178}
179
[eb7f743]180smpl_t
181fvec_max (fvec_t * s)
182{
[7c07af2]183#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]184  uint_t j;
[acf7d30]185  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]186  for (j = 0; j < s->length; j++) {
187    tmp = (tmp > s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]188  }
[7c07af2]189#else
190  smpl_t tmp = 0.;
191#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
192  vDSP_maxv(s->data, 1, &tmp, s->length);
193#else
194  vDSP_maxvD(s->data, 1, &tmp, s->length);
195#endif
196#endif
[96fb8ad]197  return tmp;
198}
199
[eb7f743]200smpl_t
201fvec_min (fvec_t * s)
202{
[7c07af2]203#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]204  uint_t j;
205  smpl_t tmp = s->data[0];
206  for (j = 0; j < s->length; j++) {
207    tmp = (tmp < s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]208  }
[7c07af2]209#else
210  smpl_t tmp = 0.;
211#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
212  vDSP_minv(s->data, 1, &tmp, s->length);
213#else
214  vDSP_minvD(s->data, 1, &tmp, s->length);
215#endif
216#endif
[96fb8ad]217  return tmp;
218}
219
[eb7f743]220uint_t
221fvec_min_elem (fvec_t * s)
222{
[7c07af2]223#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]224  uint_t j, pos = 0.;
225  smpl_t tmp = s->data[0];
226  for (j = 0; j < s->length; j++) {
227    pos = (tmp < s->data[j]) ? pos : j;
228    tmp = (tmp < s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]229  }
[7c07af2]230#else
231  smpl_t tmp = 0.;
232  uint_t pos = 0.;
233#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
234  vDSP_minvi(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
235#else
236  vDSP_minviD(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
237#endif
238#endif
[96fb8ad]239  return pos;
240}
241
[eb7f743]242uint_t
243fvec_max_elem (fvec_t * s)
244{
[7c07af2]245#ifndef HAVE_ACCELERATE
[8e5c051]246  uint_t j, pos = 0;
[acf7d30]247  smpl_t tmp = 0.0;
[8e5c051]248  for (j = 0; j < s->length; j++) {
249    pos = (tmp > s->data[j]) ? pos : j;
250    tmp = (tmp > s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
[eb7f743]251  }
[7c07af2]252#else
253  smpl_t tmp = 0.;
254  uint_t pos = 0.;
255#if !HAVE_AUBIO_DOUBLE
256  vDSP_maxvi(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
257#else
258  vDSP_maxviD(s->data, 1, &tmp, (vDSP_Length *)&pos, s->length);
259#endif
260#endif
[96fb8ad]261  return pos;
262}
263
[eb7f743]264void
265fvec_shift (fvec_t * s)
266{
[8e5c051]267  uint_t j;
268  for (j = 0; j < s->length / 2; j++) {
269    ELEM_SWAP (s->data[j], s->data[j + s->length / 2]);
[eb7f743]270  }
[96fb8ad]271}
272
[eb7f743]273smpl_t
[5b41ef9]274aubio_level_lin (fvec_t * f)
[eb7f743]275{
276  smpl_t energy = 0.;
[8e5c051]277  uint_t j;
278  for (j = 0; j < f->length; j++) {
279    energy += SQR (f->data[j]);
[eb7f743]280  }
[1a74ac3]281  return energy / f->length;
[96fb8ad]282}
283
[eb7f743]284smpl_t
285fvec_local_hfc (fvec_t * v)
286{
287  smpl_t hfc = 0.;
[8e5c051]288  uint_t j;
289  for (j = 0; j < v->length; j++) {
290    hfc += (j + 1) * v->data[j];
[eb7f743]291  }
292  return hfc;
[96fb8ad]293}
294
[eb7f743]295void
296fvec_min_removal (fvec_t * v)
297{
298  smpl_t v_min = fvec_min (v);
299  fvec_add (v,  - v_min );
[96fb8ad]300}
301
[eb7f743]302smpl_t
303fvec_alpha_norm (fvec_t * o, smpl_t alpha)
[c0b295c]304{
[8e5c051]305  uint_t j;
[eb7f743]306  smpl_t tmp = 0.;
[8e5c051]307  for (j = 0; j < o->length; j++) {
308    tmp += POW (ABS (o->data[j]), alpha);
[c0b295c]309  }
[eb7f743]310  return POW (tmp / o->length, 1. / alpha);
[96fb8ad]311}
312
[eb7f743]313void
314fvec_alpha_normalise (fvec_t * o, smpl_t alpha)
315{
[8e5c051]316  uint_t j;
[eb7f743]317  smpl_t norm = fvec_alpha_norm (o, alpha);
[8e5c051]318  for (j = 0; j < o->length; j++) {
319    o->data[j] /= norm;
[96fb8ad]320  }
321}
322
[eb7f743]323void
324fvec_add (fvec_t * o, smpl_t val)
325{
[8e5c051]326  uint_t j;
327  for (j = 0; j < o->length; j++) {
328    o->data[j] += val;
[96fb8ad]329  }
330}
331
[5c4ec3c]332void fvec_adapt_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmp,
[8e5c051]333    uint_t post, uint_t pre) {
334  uint_t length = vec->length, j;
[96fb8ad]335  for (j=0;j<length;j++) {
[8e5c051]336    vec->data[j] -= fvec_moving_thres(vec, tmp, post, pre, j);
[96fb8ad]337  }
338}
339
[eb7f743]340smpl_t
341fvec_moving_thres (fvec_t * vec, fvec_t * tmpvec,
[8e5c051]342    uint_t post, uint_t pre, uint_t pos)
[eb7f743]343{
[8e5c051]344  uint_t k;
345  smpl_t *medar = (smpl_t *) tmpvec->data;
[eb7f743]346  uint_t win_length = post + pre + 1;
347  uint_t length = vec->length;
[96fb8ad]348  /* post part of the buffer does not exist */
[eb7f743]349  if (pos < post + 1) {
350    for (k = 0; k < post + 1 - pos; k++)
351      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the beginning */
352    for (k = post + 1 - pos; k < win_length; k++)
[8e5c051]353      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
[eb7f743]354    /* the buffer is fully defined */
355  } else if (pos + pre < length) {
356    for (k = 0; k < win_length; k++)
[8e5c051]357      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
[eb7f743]358    /* pre part of the buffer does not exist */
[96fb8ad]359  } else {
[eb7f743]360    for (k = 0; k < length - pos + post; k++)
[8e5c051]361      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
[eb7f743]362    for (k = length - pos + post; k < win_length; k++)
363      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the end */
[ade9afe]364  }
[8e5c051]365  return fvec_median (tmpvec);
[96fb8ad]366}
367
[8e5c051]368smpl_t fvec_median (fvec_t * input) {
[96fb8ad]369  uint_t n = input->length;
[8e5c051]370  smpl_t * arr = (smpl_t *) input->data;
[96fb8ad]371  uint_t low, high ;
372  uint_t median;
373  uint_t middle, ll, hh;
374
375  low = 0 ; high = n-1 ; median = (low + high) / 2;
376  for (;;) {
377    if (high <= low) /* One element only */
378      return arr[median] ;
379
380    if (high == low + 1) {  /* Two elements only */
381      if (arr[low] > arr[high])
382        ELEM_SWAP(arr[low], arr[high]) ;
383      return arr[median] ;
384    }
385
386    /* Find median of low, middle and high items; swap into position low */
387    middle = (low + high) / 2;
388    if (arr[middle] > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[high]);
389    if (arr[low]    > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[low],    arr[high]);
390    if (arr[middle] > arr[low])     ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low]) ;
391
392    /* Swap low item (now in position middle) into position (low+1) */
393    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low+1]) ;
394
395    /* Nibble from each end towards middle, swapping items when stuck */
396    ll = low + 1;
397    hh = high;
398    for (;;) {
399      do ll++; while (arr[low] > arr[ll]) ;
400      do hh--; while (arr[hh]  > arr[low]) ;
401
402      if (hh < ll)
403        break;
404
405      ELEM_SWAP(arr[ll], arr[hh]) ;
406    }
407
408    /* Swap middle item (in position low) back into correct position */
409    ELEM_SWAP(arr[low], arr[hh]) ;
410
411    /* Re-set active partition */
412    if (hh <= median)
413      low = ll;
414    if (hh >= median)
415      high = hh - 1;
416  }
417}
418
[9499eefb]419smpl_t fvec_quadratic_peak_pos (fvec_t * x, uint_t pos) {
420  smpl_t s0, s1, s2;
[acd97d1]421  if (pos == 0 || pos == x->length - 1) return pos;
[9499eefb]422  uint_t x0 = (pos < 1) ? pos : pos - 1;
423  uint_t x2 = (pos + 1 < x->length) ? pos + 1 : pos;
424  if (x0 == pos) return (x->data[pos] <= x->data[x2]) ? pos : x2;
425  if (x2 == pos) return (x->data[pos] <= x->data[x0]) ? pos : x0;
426  s0 = x->data[x0];
427  s1 = x->data[pos];
428  s2 = x->data[x2];
429  return pos + 0.5 * (s0 - s2 ) / (s0 - 2.* s1 + s2);
430}
431
[5c4ec3c]432uint_t fvec_peakpick(fvec_t * onset, uint_t pos) {
[8e5c051]433  uint_t tmp=0;
434  tmp = (onset->data[pos] > onset->data[pos-1]
435      &&  onset->data[pos] > onset->data[pos+1]
436      &&  onset->data[pos] > 0.);
[ade9afe]437  return tmp;
[96fb8ad]438}
439
[eb7f743]440smpl_t
441aubio_quadfrac (smpl_t s0, smpl_t s1, smpl_t s2, smpl_t pf)
442{
443  smpl_t tmp =
444      s0 + (pf / 2.) * (pf * (s0 - 2. * s1 + s2) - 3. * s0 + 4. * s1 - s2);
445  return tmp;
446}
447
448smpl_t
449aubio_freqtomidi (smpl_t freq)
450{
[037319a]451  if (freq < 2. || freq > 100000.) return 0.; // avoid nans and infs
[ade9afe]452  /* log(freq/A-2)/log(2) */
[eb7f743]453  smpl_t midi = freq / 6.875;
454  midi = LOG (midi) / 0.69314718055995;
[ade9afe]455  midi *= 12;
456  midi -= 3;
457  return midi;
[79c2e52]458}
459
[eb7f743]460smpl_t
461aubio_miditofreq (smpl_t midi)
462{
[037319a]463  if (midi > 140.) return 0.; // avoid infs
[eb7f743]464  smpl_t freq = (midi + 3.) / 12.;
465  freq = EXP (freq * 0.69314718055995);
[ade9afe]466  freq *= 6.875;
467  return freq;
[96fb8ad]468}
469
[eb7f743]470smpl_t
471aubio_bintofreq (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
472{
473  smpl_t freq = samplerate / fftsize;
[c965b33]474  return freq * MAX(bin, 0);
[96fb8ad]475}
476
[eb7f743]477smpl_t
478aubio_bintomidi (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
479{
480  smpl_t midi = aubio_bintofreq (bin, samplerate, fftsize);
481  return aubio_freqtomidi (midi);
[96fb8ad]482}
483
[eb7f743]484smpl_t
485aubio_freqtobin (smpl_t freq, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
486{
487  smpl_t bin = fftsize / samplerate;
[c965b33]488  return MAX(freq, 0) * bin;
[79c2e52]489}
490
[eb7f743]491smpl_t
492aubio_miditobin (smpl_t midi, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
493{
494  smpl_t freq = aubio_miditofreq (midi);
495  return aubio_freqtobin (freq, samplerate, fftsize);
[79c2e52]496}
497
[10a5413]498uint_t
[41f4c5b]499aubio_is_power_of_two (uint_t a)
500{
501  if ((a & (a - 1)) == 0) {
[10a5413]502    return 1;
503  } else {
[41f4c5b]504    return 0;
[10a5413]505  }
506}
507
508uint_t
[41f4c5b]509aubio_next_power_of_two (uint_t a)
510{
[7581185]511  uint_t i = 1;
512  while (i < a) i <<= 1;
513  return i;
[10a5413]514}
515
[eb7f743]516smpl_t
517aubio_db_spl (fvec_t * o)
518{
[5b41ef9]519  return 10. * LOG10 (aubio_level_lin (o));
[96fb8ad]520}
521
[eb7f743]522uint_t
523aubio_silence_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
524{
525  return (aubio_db_spl (o) < threshold);
526}
[96fb8ad]527
[eb7f743]528smpl_t
529aubio_level_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
530{
531  smpl_t db_spl = aubio_db_spl (o);
532  if (db_spl < threshold) {
[ade9afe]533    return 1.;
[eb7f743]534  } else {
535    return db_spl;
536  }
[96fb8ad]537}
[a0fd4e4]538
[eb7f743]539smpl_t
540aubio_zero_crossing_rate (fvec_t * input)
541{
[8e5c051]542  uint_t j;
[fff2bee]543  uint_t zcr = 0;
[eb7f743]544  for (j = 1; j < input->length; j++) {
[7e204d01]545    // previous was strictly negative
[8e5c051]546    if (input->data[j - 1] < 0.) {
[7e204d01]547      // current is positive or null
[8e5c051]548      if (input->data[j] >= 0.) {
[7e204d01]549        zcr += 1;
550      }
[eb7f743]551      // previous was positive or null
[7e204d01]552    } else {
553      // current is strictly negative
[8e5c051]554      if (input->data[j] < 0.) {
[fff2bee]555        zcr += 1;
556      }
557    }
558  }
[eb7f743]559  return zcr / (smpl_t) input->length;
[fff2bee]560}
561
[eb7f743]562void
563aubio_autocorr (fvec_t * input, fvec_t * output)
564{
[8e5c051]565  uint_t i, j, length = input->length;
[eb7f743]566  smpl_t *data, *acf;
567  smpl_t tmp = 0;
[8e5c051]568  data = input->data;
569  acf = output->data;
570  for (i = 0; i < length; i++) {
571    tmp = 0.;
572    for (j = i; j < length; j++) {
573      tmp += data[j - i] * data[j];
[ade9afe]574    }
[8e5c051]575    acf[i] = tmp / (smpl_t) (length - i);
[ade9afe]576  }
[a0fd4e4]577}
578
[eb7f743]579void
580aubio_cleanup (void)
581{
[729a3c0]582#ifdef HAVE_FFTW3F
[eb7f743]583  fftwf_cleanup ();
[729a3c0]584#else
585#ifdef HAVE_FFTW3
586  fftw_cleanup ();
[714380d]587#endif
588#endif
589}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.