source: src/mathutils.c @ c37aee1

feature/autosinkfeature/constantqfeature/pitchshiftfeature/pydocstringsfeature/timestretchpitchshiftsamplertimestretchyinfft+
Last change on this file since c37aee1 was c37aee1, checked in by Paul Brossier <piem@piem.org>, 9 years ago

src/mathutils.c: do not return NULL when wrong window type is passed (thanks to Olivier Robert)

  • Property mode set to 100644
File size: 11.6 KB
Line 
1/*
2  Copyright (C) 2003-2009 Paul Brossier <piem@aubio.org>
3
4  This file is part of aubio.
5
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.
10
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/>.
18
19*/
20
21/* see in mathutils.h for doc */
22
23#include "aubio_priv.h"
24#include "fvec.h"
25#include "mathutils.h"
26#include "musicutils.h"
27#include "config.h"
28
29
30/** Window types */
31typedef enum
32{
33  aubio_win_rectangle,
34  aubio_win_hamming,
35  aubio_win_hanning,
36  aubio_win_hanningz,
37  aubio_win_blackman,
38  aubio_win_blackman_harris,
39  aubio_win_gaussian,
40  aubio_win_welch,
41  aubio_win_parzen,
42  aubio_win_default = aubio_win_hanningz,
43} aubio_window_type;
44
45fvec_t *
46new_aubio_window (char_t * window_type, uint_t size)
47{
48  fvec_t * win = new_fvec (size);
49  smpl_t * w = win->data;
50  uint_t i;
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  }
76  switch(wintype) {
77    case aubio_win_rectangle:
78      for (i=0;i<size;i++)
79        w[i] = 0.5;
80      break;
81    case aubio_win_hamming:
82      for (i=0;i<size;i++)
83        w[i] = 0.54 - 0.46 * COS(TWO_PI * i / (size));
84      break;
85    case aubio_win_hanning:
86      for (i=0;i<size;i++)
87        w[i] = 0.5 - (0.5 * COS(TWO_PI * i / (size)));
88      break;
89    case aubio_win_hanningz:
90      for (i=0;i<size;i++)
91        w[i] = 0.5 * (1.0 - COS(TWO_PI * i / (size)));
92      break;
93    case aubio_win_blackman:
94      for (i=0;i<size;i++)
95        w[i] = 0.42
96          - 0.50 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
97          + 0.08 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
98      break;
99    case aubio_win_blackman_harris:
100      for (i=0;i<size;i++)
101        w[i] = 0.35875
102          - 0.48829 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
103          + 0.14128 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0))
104          - 0.01168 * COS(3.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
105      break;
106    case aubio_win_gaussian:
107      for (i=0;i<size;i++)
108        w[i] = EXP(- 1.0 / SQR(size) * SQR(2.0*i-size));
109      break;
110    case aubio_win_welch:
111      for (i=0;i<size;i++)
112        w[i] = 1.0 - SQR((2*i-size)/(size+1.0));
113      break;
114    case aubio_win_parzen:
115      for (i=0;i<size;i++)
116        w[i] = 1.0 - ABS((2*i-size)/(size+1.0));
117      break;
118    default:
119      break;
120  }
121  return win;
122}
123
124smpl_t
125aubio_unwrap2pi (smpl_t phase)
126{
127  /* mod(phase+pi,-2pi)+pi */
128  return phase + TWO_PI * (1. + FLOOR (-(phase + PI) / TWO_PI));
129}
130
131smpl_t
132fvec_mean (fvec_t * s)
133{
134  uint_t j;
135  smpl_t tmp = 0.0;
136  for (j = 0; j < s->length; j++) {
137    tmp += s->data[j];
138  }
139  return tmp / (smpl_t) (s->length);
140}
141
142smpl_t
143fvec_sum (fvec_t * s)
144{
145  uint_t j;
146  smpl_t tmp = 0.0;
147  for (j = 0; j < s->length; j++) {
148    tmp += s->data[j];
149  }
150  return tmp;
151}
152
153smpl_t
154fvec_max (fvec_t * s)
155{
156  uint_t j;
157  smpl_t tmp = 0.0;
158  for (j = 0; j < s->length; j++) {
159    tmp = (tmp > s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
160  }
161  return tmp;
162}
163
164smpl_t
165fvec_min (fvec_t * s)
166{
167  uint_t j;
168  smpl_t tmp = s->data[0];
169  for (j = 0; j < s->length; j++) {
170    tmp = (tmp < s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
171  }
172  return tmp;
173}
174
175uint_t
176fvec_min_elem (fvec_t * s)
177{
178  uint_t j, pos = 0.;
179  smpl_t tmp = s->data[0];
180  for (j = 0; j < s->length; j++) {
181    pos = (tmp < s->data[j]) ? pos : j;
182    tmp = (tmp < s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
183  }
184  return pos;
185}
186
187uint_t
188fvec_max_elem (fvec_t * s)
189{
190  uint_t j, pos = 0;
191  smpl_t tmp = 0.0;
192  for (j = 0; j < s->length; j++) {
193    pos = (tmp > s->data[j]) ? pos : j;
194    tmp = (tmp > s->data[j]) ? tmp : s->data[j];
195  }
196  return pos;
197}
198
199void
200fvec_shift (fvec_t * s)
201{
202  uint_t j;
203  for (j = 0; j < s->length / 2; j++) {
204    ELEM_SWAP (s->data[j], s->data[j + s->length / 2]);
205  }
206}
207
208smpl_t
209fvec_local_energy (fvec_t * f)
210{
211  smpl_t energy = 0.;
212  uint_t j;
213  for (j = 0; j < f->length; j++) {
214    energy += SQR (f->data[j]);
215  }
216  return energy / f->length;
217}
218
219smpl_t
220fvec_local_hfc (fvec_t * v)
221{
222  smpl_t hfc = 0.;
223  uint_t j;
224  for (j = 0; j < v->length; j++) {
225    hfc += (j + 1) * v->data[j];
226  }
227  return hfc;
228}
229
230void
231fvec_min_removal (fvec_t * v)
232{
233  smpl_t v_min = fvec_min (v);
234  fvec_add (v,  - v_min );
235}
236
237smpl_t
238fvec_alpha_norm (fvec_t * o, smpl_t alpha)
239{
240  uint_t j;
241  smpl_t tmp = 0.;
242  for (j = 0; j < o->length; j++) {
243    tmp += POW (ABS (o->data[j]), alpha);
244  }
245  return POW (tmp / o->length, 1. / alpha);
246}
247
248void
249fvec_alpha_normalise (fvec_t * o, smpl_t alpha)
250{
251  uint_t j;
252  smpl_t norm = fvec_alpha_norm (o, alpha);
253  for (j = 0; j < o->length; j++) {
254    o->data[j] /= norm;
255  }
256}
257
258void
259fvec_add (fvec_t * o, smpl_t val)
260{
261  uint_t j;
262  for (j = 0; j < o->length; j++) {
263    o->data[j] += val;
264  }
265}
266
267void fvec_adapt_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmp,
268    uint_t post, uint_t pre) {
269  uint_t length = vec->length, j;
270  for (j=0;j<length;j++) {
271    vec->data[j] -= fvec_moving_thres(vec, tmp, post, pre, j);
272  }
273}
274
275smpl_t
276fvec_moving_thres (fvec_t * vec, fvec_t * tmpvec,
277    uint_t post, uint_t pre, uint_t pos)
278{
279  uint_t k;
280  smpl_t *medar = (smpl_t *) tmpvec->data;
281  uint_t win_length = post + pre + 1;
282  uint_t length = vec->length;
283  /* post part of the buffer does not exist */
284  if (pos < post + 1) {
285    for (k = 0; k < post + 1 - pos; k++)
286      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the beginning */
287    for (k = post + 1 - pos; k < win_length; k++)
288      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
289    /* the buffer is fully defined */
290  } else if (pos + pre < length) {
291    for (k = 0; k < win_length; k++)
292      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
293    /* pre part of the buffer does not exist */
294  } else {
295    for (k = 0; k < length - pos + post; k++)
296      medar[k] = vec->data[k + pos - post];
297    for (k = length - pos + post; k < win_length; k++)
298      medar[k] = 0.;            /* 0-padding at the end */
299  }
300  return fvec_median (tmpvec);
301}
302
303smpl_t fvec_median (fvec_t * input) {
304  uint_t n = input->length;
305  smpl_t * arr = (smpl_t *) input->data;
306  uint_t low, high ;
307  uint_t median;
308  uint_t middle, ll, hh;
309
310  low = 0 ; high = n-1 ; median = (low + high) / 2;
311  for (;;) {
312    if (high <= low) /* One element only */
313      return arr[median] ;
314
315    if (high == low + 1) {  /* Two elements only */
316      if (arr[low] > arr[high])
317        ELEM_SWAP(arr[low], arr[high]) ;
318      return arr[median] ;
319    }
320
321    /* Find median of low, middle and high items; swap into position low */
322    middle = (low + high) / 2;
323    if (arr[middle] > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[high]);
324    if (arr[low]    > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[low],    arr[high]);
325    if (arr[middle] > arr[low])     ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low]) ;
326
327    /* Swap low item (now in position middle) into position (low+1) */
328    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low+1]) ;
329
330    /* Nibble from each end towards middle, swapping items when stuck */
331    ll = low + 1;
332    hh = high;
333    for (;;) {
334      do ll++; while (arr[low] > arr[ll]) ;
335      do hh--; while (arr[hh]  > arr[low]) ;
336
337      if (hh < ll)
338        break;
339
340      ELEM_SWAP(arr[ll], arr[hh]) ;
341    }
342
343    /* Swap middle item (in position low) back into correct position */
344    ELEM_SWAP(arr[low], arr[hh]) ;
345
346    /* Re-set active partition */
347    if (hh <= median)
348      low = ll;
349    if (hh >= median)
350      high = hh - 1;
351  }
352}
353
354smpl_t fvec_quadint (fvec_t * x, uint_t pos) {
355  smpl_t s0, s1, s2;
356  uint_t x0 = (pos < 1) ? pos : pos - 1;
357  uint_t x2 = (pos + 1 < x->length) ? pos + 1 : pos;
358  if (x0 == pos) return (x->data[pos] <= x->data[x2]) ? pos : x2;
359  if (x2 == pos) return (x->data[pos] <= x->data[x0]) ? pos : x0;
360  s0 = x->data[x0];
361  s1 = x->data[pos];
362  s2 = x->data[x2];
363  return pos + 0.5 * (s2 - s0 ) / (s2 - 2.* s1 + s0);
364}
365
366uint_t fvec_peakpick(fvec_t * onset, uint_t pos) {
367  uint_t tmp=0;
368  tmp = (onset->data[pos] > onset->data[pos-1]
369      &&  onset->data[pos] > onset->data[pos+1]
370      &&  onset->data[pos] > 0.);
371  return tmp;
372}
373
374smpl_t
375aubio_quadfrac (smpl_t s0, smpl_t s1, smpl_t s2, smpl_t pf)
376{
377  smpl_t tmp =
378      s0 + (pf / 2.) * (pf * (s0 - 2. * s1 + s2) - 3. * s0 + 4. * s1 - s2);
379  return tmp;
380}
381
382smpl_t
383aubio_freqtomidi (smpl_t freq)
384{
385  /* log(freq/A-2)/log(2) */
386  smpl_t midi = freq / 6.875;
387  midi = LOG (midi) / 0.69314718055995;
388  midi *= 12;
389  midi -= 3;
390  return midi;
391}
392
393smpl_t
394aubio_miditofreq (smpl_t midi)
395{
396  smpl_t freq = (midi + 3.) / 12.;
397  freq = EXP (freq * 0.69314718055995);
398  freq *= 6.875;
399  return freq;
400}
401
402smpl_t
403aubio_bintofreq (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
404{
405  smpl_t freq = samplerate / fftsize;
406  return freq * bin;
407}
408
409smpl_t
410aubio_bintomidi (smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
411{
412  smpl_t midi = aubio_bintofreq (bin, samplerate, fftsize);
413  return aubio_freqtomidi (midi);
414}
415
416smpl_t
417aubio_freqtobin (smpl_t freq, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
418{
419  smpl_t bin = fftsize / samplerate;
420  return freq * bin;
421}
422
423smpl_t
424aubio_miditobin (smpl_t midi, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize)
425{
426  smpl_t freq = aubio_miditofreq (midi);
427  return aubio_freqtobin (freq, samplerate, fftsize);
428}
429
430uint_t
431aubio_is_power_of_two (uint_t a)
432{
433  if ((a & (a - 1)) == 0) {
434    return 1;
435  } else {
436    return 0;
437  }
438}
439
440uint_t
441aubio_next_power_of_two (uint_t a)
442{
443  uint_t i = 1;
444  while (i < a) i <<= 1;
445  return i;
446}
447
448smpl_t
449aubio_db_spl (fvec_t * o)
450{
451  return 10. * LOG10 (fvec_local_energy (o));
452}
453
454uint_t
455aubio_silence_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
456{
457  return (aubio_db_spl (o) < threshold);
458}
459
460smpl_t
461aubio_level_detection (fvec_t * o, smpl_t threshold)
462{
463  smpl_t db_spl = aubio_db_spl (o);
464  if (db_spl < threshold) {
465    return 1.;
466  } else {
467    return db_spl;
468  }
469}
470
471smpl_t
472aubio_zero_crossing_rate (fvec_t * input)
473{
474  uint_t j;
475  uint_t zcr = 0;
476  for (j = 1; j < input->length; j++) {
477    // previous was strictly negative
478    if (input->data[j - 1] < 0.) {
479      // current is positive or null
480      if (input->data[j] >= 0.) {
481        zcr += 1;
482      }
483      // previous was positive or null
484    } else {
485      // current is strictly negative
486      if (input->data[j] < 0.) {
487        zcr += 1;
488      }
489    }
490  }
491  return zcr / (smpl_t) input->length;
492}
493
494void
495aubio_autocorr (fvec_t * input, fvec_t * output)
496{
497  uint_t i, j, length = input->length;
498  smpl_t *data, *acf;
499  smpl_t tmp = 0;
500  data = input->data;
501  acf = output->data;
502  for (i = 0; i < length; i++) {
503    tmp = 0.;
504    for (j = i; j < length; j++) {
505      tmp += data[j - i] * data[j];
506    }
507    acf[i] = tmp / (smpl_t) (length - i);
508  }
509}
510
511void
512aubio_cleanup (void)
513{
514#if HAVE_FFTW3
515  fftw_cleanup ();
516#else
517#if HAVE_FFTW3F
518  fftwf_cleanup ();
519#endif
520#endif
521}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.