source: src/mathutils.c @ b511fa9

feature/autosinkfeature/constantqfeature/pitchshiftfeature/pydocstringsfeature/timestretchpitchshiftsamplertimestretchyinfft+
Last change on this file since b511fa9 was b511fa9, checked in by Paul Brossier <piem@piem.org>, 11 years ago

replace FOO_SUPPORT with HAVE_FOO, use float for jack_process function prototype

  • Property mode set to 100644
File size: 11.0 KB
Line 
1/*
2   Copyright (C) 2003 Paul Brossier
3
4   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5   it under the terms of the GNU General Public License as published by
6   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7   (at your option) any later version.
8
9   This program is distributed in the hope that it will be useful,
10   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12   GNU General Public License for more details.
13
14   You should have received a copy of the GNU General Public License
15   along with this program; if not, write to the Free Software
16   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
17
18*/
19
20/* see in mathutils.h for doc */
21
22#include "aubio_priv.h"
23#include "fvec.h"
24#include "mathutils.h"
25#include "config.h"
26
27void aubio_window(smpl_t *w, uint_t size, aubio_window_type wintype) {
28  uint_t i;
29  switch(wintype) {
30    case aubio_win_rectangle:
31      for (i=0;i<size;i++)
32        w[i] = 0.5;
33      break;
34    case aubio_win_hamming:
35      for (i=0;i<size;i++)
36        w[i] = 0.54 - 0.46 * COS(TWO_PI * i / (size));
37      break;
38    case aubio_win_hanning:
39      for (i=0;i<size;i++)
40        w[i] = 0.5 - (0.5 * COS(TWO_PI * i / (size)));
41      break;
42    case aubio_win_hanningz:
43      for (i=0;i<size;i++)
44        w[i] = 0.5 * (1.0 - COS(TWO_PI * i / (size)));
45      break;
46    case aubio_win_blackman:
47      for (i=0;i<size;i++)
48        w[i] = 0.42
49          - 0.50 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
50          + 0.08 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
51      break;
52    case aubio_win_blackman_harris:
53      for (i=0;i<size;i++)
54        w[i] = 0.35875
55          - 0.48829 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
56          + 0.14128 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0))
57          - 0.01168 * COS(3.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
58      break;
59    case aubio_win_gaussian:
60      for (i=0;i<size;i++)
61        w[i] = EXP(- 1.0 / SQR(size) * SQR(2.0*i-size));
62      break;
63    case aubio_win_welch:
64      for (i=0;i<size;i++)
65        w[i] = 1.0 - SQR((2*i-size)/(size+1.0));
66      break;
67    case aubio_win_parzen:
68      for (i=0;i<size;i++)
69        w[i] = 1.0 - ABS((2*i-size)/(size+1.0));
70      break;
71    default:
72      break;
73  }
74}
75
76smpl_t aubio_unwrap2pi(smpl_t phase) {
77  /* mod(phase+pi,-2pi)+pi */
78  return phase + TWO_PI * (1. + FLOOR(-(phase+PI)/TWO_PI));
79}
80
81smpl_t vec_mean(fvec_t *s) {
82  uint_t i,j;
83  smpl_t tmp = 0.0f;
84  for (i=0; i < s->channels; i++)
85    for (j=0; j < s->length; j++)
86      tmp += s->data[i][j];
87  return tmp/(smpl_t)(s->length);
88}
89
90smpl_t vec_sum(fvec_t *s) {
91  uint_t i,j;
92  smpl_t tmp = 0.0f;
93  for (i=0; i < s->channels; i++)
94    for (j=0; j < s->length; j++)
95      tmp += s->data[i][j];
96  return tmp;
97}
98
99smpl_t vec_max(fvec_t *s) {
100  uint_t i,j;
101  smpl_t tmp = 0.0f;
102  for (i=0; i < s->channels; i++)
103    for (j=0; j < s->length; j++)
104      tmp = (tmp > s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j];
105  return tmp;
106}
107
108smpl_t vec_min(fvec_t *s) {
109  uint_t i,j;
110  smpl_t tmp = s->data[0][0];
111  for (i=0; i < s->channels; i++)
112    for (j=0; j < s->length; j++)
113      tmp = (tmp < s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j]  ;
114  return tmp;
115}
116
117uint_t vec_min_elem(fvec_t *s) {
118  uint_t i,j=0, pos=0.;
119  smpl_t tmp = s->data[0][0];
120  for (i=0; i < s->channels; i++)
121    for (j=0; j < s->length; j++) {
122      pos = (tmp < s->data[i][j])? pos : j;
123      tmp = (tmp < s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j]  ;
124    }
125  return pos;
126}
127
128uint_t vec_max_elem(fvec_t *s) {
129  uint_t i,j=0, pos=0.;
130  smpl_t tmp = 0.0f;
131  for (i=0; i < s->channels; i++)
132    for (j=0; j < s->length; j++) {
133      pos = (tmp > s->data[i][j])? pos : j;
134      tmp = (tmp > s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j]  ;
135    }
136  return pos;
137}
138
139void vec_shift(fvec_t *s) {
140  uint_t i,j;
141  //smpl_t tmp = 0.0f;
142  for (i=0; i < s->channels; i++)
143    for (j=0; j < s->length / 2 ; j++) {
144      //tmp = s->data[i][j];
145      //s->data[i][j] = s->data[i][j+s->length/2];
146      //s->data[i][j+s->length/2] = tmp;
147      ELEM_SWAP(s->data[i][j],s->data[i][j+s->length/2]);
148    }
149}
150
151smpl_t vec_local_energy(fvec_t * f) {
152  smpl_t locE = 0.;
153  uint_t i,j;
154  for (i=0;i<f->channels;i++)
155    for (j=0;j<f->length;j++)
156      locE+=SQR(f->data[i][j]);
157  return locE;
158}
159
160smpl_t vec_local_hfc(fvec_t * f) {
161  smpl_t locE = 0.;
162  uint_t i,j;
163  for (i=0;i<f->channels;i++)
164    for (j=0;j<f->length;j++)
165      locE+=(i+1)*f->data[i][j];
166  return locE;
167}
168
169smpl_t vec_alpha_norm(fvec_t * DF, smpl_t alpha) {
170  smpl_t tmp = 0.;
171  uint_t i,j;
172  for (i=0;i<DF->channels;i++)
173    for (j=0;j<DF->length;j++)
174      tmp += POW(ABS(DF->data[i][j]),alpha);
175  return POW(tmp/DF->length,1./alpha);
176}
177
178void vec_dc_removal(fvec_t * mag) {
179    smpl_t mini = 0.;
180    uint_t length = mag->length, i=0, j;
181    mini = vec_min(mag);
182    for (j=0;j<length;j++) {
183      mag->data[i][j] -= mini;
184    }
185}
186
187void vec_alpha_normalise(fvec_t * mag, uint_t alpha) {
188  smpl_t alphan = 1.;
189  uint_t length = mag->length, i=0, j;
190  alphan = vec_alpha_norm(mag,alpha);
191  for (j=0;j<length;j++){
192    mag->data[i][j] /= alphan;
193  }
194}
195
196void vec_add(fvec_t * mag, smpl_t threshold) {
197  uint_t length = mag->length, i=0, j;
198  for (j=0;j<length;j++) {
199    mag->data[i][j] += threshold;
200  }
201}
202
203void vec_adapt_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmp,
204    uint_t post, uint_t pre) {
205  uint_t length = vec->length, i=0, j;
206  for (j=0;j<length;j++) {
207    vec->data[i][j] -= vec_moving_thres(vec, tmp, post, pre, j);
208  }
209}
210
211smpl_t vec_moving_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmpvec,
212    uint_t post, uint_t pre, uint_t pos) {
213  smpl_t * medar = (smpl_t *)tmpvec->data[0];
214  uint_t k;
215  uint_t win_length =  post+pre+1;
216  uint_t length =  vec->length;
217  /* post part of the buffer does not exist */
218  if (pos<post+1) {
219    for (k=0;k<post+1-pos;k++)
220      medar[k] = 0.; /* 0-padding at the beginning */
221    for (k=post+1-pos;k<win_length;k++)
222      medar[k] = vec->data[0][k+pos-post];
223  /* the buffer is fully defined */
224  } else if (pos+pre<length) {
225    for (k=0;k<win_length;k++)
226      medar[k] = vec->data[0][k+pos-post];
227  /* pre part of the buffer does not exist */
228  } else {
229    for (k=0;k<length-pos+post;k++)
230      medar[k] = vec->data[0][k+pos-post];
231    for (k=length-pos+post;k<win_length;k++)
232      medar[k] = 0.; /* 0-padding at the end */
233  }
234  return vec_median(tmpvec);
235}
236
237smpl_t vec_median(fvec_t * input) {
238  uint_t n = input->length;
239  smpl_t * arr = (smpl_t *) input->data[0];
240  uint_t low, high ;
241  uint_t median;
242  uint_t middle, ll, hh;
243
244  low = 0 ; high = n-1 ; median = (low + high) / 2;
245  for (;;) {
246    if (high <= low) /* One element only */
247      return arr[median] ;
248
249    if (high == low + 1) {  /* Two elements only */
250      if (arr[low] > arr[high])
251        ELEM_SWAP(arr[low], arr[high]) ;
252      return arr[median] ;
253    }
254
255    /* Find median of low, middle and high items; swap into position low */
256    middle = (low + high) / 2;
257    if (arr[middle] > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[high]);
258    if (arr[low]    > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[low],    arr[high]);
259    if (arr[middle] > arr[low])     ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low]) ;
260
261    /* Swap low item (now in position middle) into position (low+1) */
262    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low+1]) ;
263
264    /* Nibble from each end towards middle, swapping items when stuck */
265    ll = low + 1;
266    hh = high;
267    for (;;) {
268      do ll++; while (arr[low] > arr[ll]) ;
269      do hh--; while (arr[hh]  > arr[low]) ;
270
271      if (hh < ll)
272        break;
273
274      ELEM_SWAP(arr[ll], arr[hh]) ;
275    }
276
277    /* Swap middle item (in position low) back into correct position */
278    ELEM_SWAP(arr[low], arr[hh]) ;
279
280    /* Re-set active partition */
281    if (hh <= median)
282      low = ll;
283    if (hh >= median)
284      high = hh - 1;
285  }
286}
287
288smpl_t vec_quadint(fvec_t * x,uint_t pos, uint_t span) {
289  smpl_t s0, s1, s2;
290  uint_t x0 = (pos < span) ? pos : pos - span;
291  uint_t x2 = (pos + span < x->length) ? pos + span : pos;
292  if (x0 == pos) return (x->data[0][pos] <= x->data[0][x2]) ? pos : x2;
293  if (x2 == pos) return (x->data[0][pos] <= x->data[0][x0]) ? pos : x0;
294  s0 = x->data[0][x0];
295  s1 = x->data[0][pos]     ;
296  s2 = x->data[0][x2];
297  return pos + 0.5 * (s2 - s0 ) / (s2 - 2.* s1 + s0);
298}
299
300smpl_t aubio_quadfrac(smpl_t s0, smpl_t s1, smpl_t s2, smpl_t pf) {
301  smpl_t tmp = s0 + (pf/2.) * (pf * ( s0 - 2.*s1 + s2 ) - 3.*s0 + 4.*s1 - s2);
302  return tmp;
303}
304
305uint_t vec_peakpick(fvec_t * onset, uint_t pos) {
306  uint_t i=0, tmp=0;
307  /*for (i=0;i<onset->channels;i++)*/
308  tmp = (onset->data[i][pos] > onset->data[i][pos-1]
309      &&  onset->data[i][pos] > onset->data[i][pos+1]
310      &&  onset->data[i][pos] > 0.);
311  return tmp;
312}
313
314smpl_t aubio_freqtomidi(smpl_t freq) {
315  /* log(freq/A-2)/log(2) */
316  smpl_t midi = freq/6.875;
317  midi = LOG(midi)/0.69314718055995;
318  midi *= 12;
319  midi -= 3;
320  return midi;
321}
322
323smpl_t aubio_miditofreq(smpl_t midi) {
324  smpl_t freq = (midi+3.)/12.;
325  freq = EXP(freq*0.69314718055995);
326  freq *= 6.875;
327  return freq;
328}
329
330smpl_t aubio_bintofreq(smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
331  smpl_t freq = samplerate/fftsize;
332  return freq*bin;
333}
334
335smpl_t aubio_bintomidi(smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
336  smpl_t midi = aubio_bintofreq(bin,samplerate,fftsize);
337  return aubio_freqtomidi(midi);
338}
339
340smpl_t aubio_freqtobin(smpl_t freq, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
341  smpl_t bin = fftsize/samplerate;
342  return freq*bin;
343}
344
345smpl_t aubio_miditobin(smpl_t midi, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
346  smpl_t freq = aubio_miditofreq(midi);
347  return aubio_freqtobin(freq,samplerate,fftsize);
348}
349
350/** returns 1 if wassilence is 0 and RMS(ibuf)<threshold
351 * \bug mono
352 */
353uint_t aubio_silence_detection(fvec_t * ibuf, smpl_t threshold) {
354  smpl_t loudness = 0;
355  uint_t i=0,j;
356  for (j=0;j<ibuf->length;j++) {
357    loudness += SQR(ibuf->data[i][j]);
358  }
359  loudness = SQRT(loudness);
360  loudness /= (smpl_t)ibuf->length;
361  loudness = LIN2DB(loudness);
362
363  return (loudness < threshold);
364}
365
366/** returns level log(RMS(ibuf)) if < threshold, 1 otherwise
367 * \bug mono
368 */
369smpl_t aubio_level_detection(fvec_t * ibuf, smpl_t threshold) {
370  smpl_t loudness = 0;
371  uint_t i=0,j;
372  for (j=0;j<ibuf->length;j++) {
373    loudness += SQR(ibuf->data[i][j]);
374  }
375  loudness = SQRT(loudness);
376  loudness /= (smpl_t)ibuf->length;
377  loudness = LIN2DB(loudness);
378
379  if (loudness < threshold)
380    return 1.;
381  else
382    return loudness;
383}
384
385smpl_t aubio_zero_crossing_rate(fvec_t * input) {
386  uint_t i=0,j;
387  uint_t zcr = 0;
388  for ( j = 1; j < input->length; j++ ) {
389    // previous was strictly negative
390    if( input->data[i][j-1] < 0. ) {
391      // current is positive or null
392      if ( input->data[i][j] >= 0. ) {
393        zcr += 1;
394      }
395    // previous was positive or null
396    } else {
397      // current is strictly negative
398      if ( input->data[i][j] < 0. ) {
399        zcr += 1;
400      }
401    }
402  }
403  return zcr/(smpl_t)input->length;
404}
405
406void aubio_autocorr(fvec_t * input, fvec_t * output) {
407  uint_t i = 0, j = 0, length = input->length;
408  smpl_t * data = input->data[0];
409  smpl_t * acf = output->data[0];
410  smpl_t tmp =0.;
411  for(i=0;i<length;i++){
412    for(j=i;j<length;j++){
413      tmp += data[j-i]*data[j];
414    }
415    acf[i] = tmp /(smpl_t)(length-i);
416    tmp = 0.0;
417  }
418}
419
420void aubio_cleanup(void) {
421#if HAVE_FFTW3
422  fftw_cleanup();
423#else
424#if HAVE_FFTW3F
425  fftwf_cleanup();
426#endif
427#endif
428}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.