source: src/mathutils.c @ d84d19e

feature/autosinkfeature/constantqfeature/pitchshiftfeature/pydocstringsfeature/timestretchpitchshiftsamplertimestretchyinfft+
Last change on this file since d84d19e was d84d19e, checked in by Paul Brossier <piem@piem.org>, 10 years ago

src/mathutils.{c,h}: change prototype from aubio_window to new_aubio_window, allocating an fvec, use new function everywhere

  • Property mode set to 100644
File size: 11.1 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
27fvec_t * new_aubio_window(uint_t size, aubio_window_type wintype) {
28  // create fvec of size x 1 channel
29  fvec_t * win = new_fvec( size, 1);
30  smpl_t * w = win->data[0];
31  uint_t i;
32  switch(wintype) {
33    case aubio_win_rectangle:
34      for (i=0;i<size;i++)
35        w[i] = 0.5;
36      break;
37    case aubio_win_hamming:
38      for (i=0;i<size;i++)
39        w[i] = 0.54 - 0.46 * COS(TWO_PI * i / (size));
40      break;
41    case aubio_win_hanning:
42      for (i=0;i<size;i++)
43        w[i] = 0.5 - (0.5 * COS(TWO_PI * i / (size)));
44      break;
45    case aubio_win_hanningz:
46      for (i=0;i<size;i++)
47        w[i] = 0.5 * (1.0 - COS(TWO_PI * i / (size)));
48      break;
49    case aubio_win_blackman:
50      for (i=0;i<size;i++)
51        w[i] = 0.42
52          - 0.50 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
53          + 0.08 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
54      break;
55    case aubio_win_blackman_harris:
56      for (i=0;i<size;i++)
57        w[i] = 0.35875
58          - 0.48829 * COS(    TWO_PI*i/(size-1.0))
59          + 0.14128 * COS(2.0*TWO_PI*i/(size-1.0))
60          - 0.01168 * COS(3.0*TWO_PI*i/(size-1.0));
61      break;
62    case aubio_win_gaussian:
63      for (i=0;i<size;i++)
64        w[i] = EXP(- 1.0 / SQR(size) * SQR(2.0*i-size));
65      break;
66    case aubio_win_welch:
67      for (i=0;i<size;i++)
68        w[i] = 1.0 - SQR((2*i-size)/(size+1.0));
69      break;
70    case aubio_win_parzen:
71      for (i=0;i<size;i++)
72        w[i] = 1.0 - ABS((2*i-size)/(size+1.0));
73      break;
74    default:
75      break;
76  }
77  return win;
78}
79
80smpl_t aubio_unwrap2pi(smpl_t phase) {
81  /* mod(phase+pi,-2pi)+pi */
82  return phase + TWO_PI * (1. + FLOOR(-(phase+PI)/TWO_PI));
83}
84
85smpl_t vec_mean(fvec_t *s) {
86  uint_t i,j;
87  smpl_t tmp = 0.0f;
88  for (i=0; i < s->channels; i++)
89    for (j=0; j < s->length; j++)
90      tmp += s->data[i][j];
91  return tmp/(smpl_t)(s->length);
92}
93
94smpl_t vec_sum(fvec_t *s) {
95  uint_t i,j;
96  smpl_t tmp = 0.0f;
97  for (i=0; i < s->channels; i++)
98    for (j=0; j < s->length; j++)
99      tmp += s->data[i][j];
100  return tmp;
101}
102
103smpl_t vec_max(fvec_t *s) {
104  uint_t i,j;
105  smpl_t tmp = 0.0f;
106  for (i=0; i < s->channels; i++)
107    for (j=0; j < s->length; j++)
108      tmp = (tmp > s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j];
109  return tmp;
110}
111
112smpl_t vec_min(fvec_t *s) {
113  uint_t i,j;
114  smpl_t tmp = s->data[0][0];
115  for (i=0; i < s->channels; i++)
116    for (j=0; j < s->length; j++)
117      tmp = (tmp < s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j]  ;
118  return tmp;
119}
120
121uint_t vec_min_elem(fvec_t *s) {
122  uint_t i,j=0, pos=0.;
123  smpl_t tmp = s->data[0][0];
124  for (i=0; i < s->channels; i++)
125    for (j=0; j < s->length; j++) {
126      pos = (tmp < s->data[i][j])? pos : j;
127      tmp = (tmp < s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j]  ;
128    }
129  return pos;
130}
131
132uint_t vec_max_elem(fvec_t *s) {
133  uint_t i,j=0, pos=0.;
134  smpl_t tmp = 0.0f;
135  for (i=0; i < s->channels; i++)
136    for (j=0; j < s->length; j++) {
137      pos = (tmp > s->data[i][j])? pos : j;
138      tmp = (tmp > s->data[i][j])? tmp : s->data[i][j]  ;
139    }
140  return pos;
141}
142
143void vec_shift(fvec_t *s) {
144  uint_t i,j;
145  //smpl_t tmp = 0.0f;
146  for (i=0; i < s->channels; i++)
147    for (j=0; j < s->length / 2 ; j++) {
148      //tmp = s->data[i][j];
149      //s->data[i][j] = s->data[i][j+s->length/2];
150      //s->data[i][j+s->length/2] = tmp;
151      ELEM_SWAP(s->data[i][j],s->data[i][j+s->length/2]);
152    }
153}
154
155smpl_t vec_local_energy(fvec_t * f) {
156  smpl_t locE = 0.;
157  uint_t i,j;
158  for (i=0;i<f->channels;i++)
159    for (j=0;j<f->length;j++)
160      locE+=SQR(f->data[i][j]);
161  return locE;
162}
163
164smpl_t vec_local_hfc(fvec_t * f) {
165  smpl_t locE = 0.;
166  uint_t i,j;
167  for (i=0;i<f->channels;i++)
168    for (j=0;j<f->length;j++)
169      locE+=(i+1)*f->data[i][j];
170  return locE;
171}
172
173smpl_t vec_alpha_norm(fvec_t * DF, smpl_t alpha) {
174  smpl_t tmp = 0.;
175  uint_t i,j;
176  for (i=0;i<DF->channels;i++)
177    for (j=0;j<DF->length;j++)
178      tmp += POW(ABS(DF->data[i][j]),alpha);
179  return POW(tmp/DF->length,1./alpha);
180}
181
182void vec_dc_removal(fvec_t * mag) {
183    smpl_t mini = 0.;
184    uint_t length = mag->length, i=0, j;
185    mini = vec_min(mag);
186    for (j=0;j<length;j++) {
187      mag->data[i][j] -= mini;
188    }
189}
190
191void vec_alpha_normalise(fvec_t * mag, uint_t alpha) {
192  smpl_t alphan = 1.;
193  uint_t length = mag->length, i=0, j;
194  alphan = vec_alpha_norm(mag,alpha);
195  for (j=0;j<length;j++){
196    mag->data[i][j] /= alphan;
197  }
198}
199
200void vec_add(fvec_t * mag, smpl_t threshold) {
201  uint_t length = mag->length, i=0, j;
202  for (j=0;j<length;j++) {
203    mag->data[i][j] += threshold;
204  }
205}
206
207void vec_adapt_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmp,
208    uint_t post, uint_t pre) {
209  uint_t length = vec->length, i=0, j;
210  for (j=0;j<length;j++) {
211    vec->data[i][j] -= vec_moving_thres(vec, tmp, post, pre, j);
212  }
213}
214
215smpl_t vec_moving_thres(fvec_t * vec, fvec_t * tmpvec,
216    uint_t post, uint_t pre, uint_t pos) {
217  smpl_t * medar = (smpl_t *)tmpvec->data[0];
218  uint_t k;
219  uint_t win_length =  post+pre+1;
220  uint_t length =  vec->length;
221  /* post part of the buffer does not exist */
222  if (pos<post+1) {
223    for (k=0;k<post+1-pos;k++)
224      medar[k] = 0.; /* 0-padding at the beginning */
225    for (k=post+1-pos;k<win_length;k++)
226      medar[k] = vec->data[0][k+pos-post];
227  /* the buffer is fully defined */
228  } else if (pos+pre<length) {
229    for (k=0;k<win_length;k++)
230      medar[k] = vec->data[0][k+pos-post];
231  /* pre part of the buffer does not exist */
232  } else {
233    for (k=0;k<length-pos+post;k++)
234      medar[k] = vec->data[0][k+pos-post];
235    for (k=length-pos+post;k<win_length;k++)
236      medar[k] = 0.; /* 0-padding at the end */
237  }
238  return vec_median(tmpvec);
239}
240
241smpl_t vec_median(fvec_t * input) {
242  uint_t n = input->length;
243  smpl_t * arr = (smpl_t *) input->data[0];
244  uint_t low, high ;
245  uint_t median;
246  uint_t middle, ll, hh;
247
248  low = 0 ; high = n-1 ; median = (low + high) / 2;
249  for (;;) {
250    if (high <= low) /* One element only */
251      return arr[median] ;
252
253    if (high == low + 1) {  /* Two elements only */
254      if (arr[low] > arr[high])
255        ELEM_SWAP(arr[low], arr[high]) ;
256      return arr[median] ;
257    }
258
259    /* Find median of low, middle and high items; swap into position low */
260    middle = (low + high) / 2;
261    if (arr[middle] > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[high]);
262    if (arr[low]    > arr[high])    ELEM_SWAP(arr[low],    arr[high]);
263    if (arr[middle] > arr[low])     ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low]) ;
264
265    /* Swap low item (now in position middle) into position (low+1) */
266    ELEM_SWAP(arr[middle], arr[low+1]) ;
267
268    /* Nibble from each end towards middle, swapping items when stuck */
269    ll = low + 1;
270    hh = high;
271    for (;;) {
272      do ll++; while (arr[low] > arr[ll]) ;
273      do hh--; while (arr[hh]  > arr[low]) ;
274
275      if (hh < ll)
276        break;
277
278      ELEM_SWAP(arr[ll], arr[hh]) ;
279    }
280
281    /* Swap middle item (in position low) back into correct position */
282    ELEM_SWAP(arr[low], arr[hh]) ;
283
284    /* Re-set active partition */
285    if (hh <= median)
286      low = ll;
287    if (hh >= median)
288      high = hh - 1;
289  }
290}
291
292smpl_t vec_quadint(fvec_t * x,uint_t pos, uint_t span) {
293  smpl_t s0, s1, s2;
294  uint_t x0 = (pos < span) ? pos : pos - span;
295  uint_t x2 = (pos + span < x->length) ? pos + span : pos;
296  if (x0 == pos) return (x->data[0][pos] <= x->data[0][x2]) ? pos : x2;
297  if (x2 == pos) return (x->data[0][pos] <= x->data[0][x0]) ? pos : x0;
298  s0 = x->data[0][x0];
299  s1 = x->data[0][pos]     ;
300  s2 = x->data[0][x2];
301  return pos + 0.5 * (s2 - s0 ) / (s2 - 2.* s1 + s0);
302}
303
304smpl_t aubio_quadfrac(smpl_t s0, smpl_t s1, smpl_t s2, smpl_t pf) {
305  smpl_t tmp = s0 + (pf/2.) * (pf * ( s0 - 2.*s1 + s2 ) - 3.*s0 + 4.*s1 - s2);
306  return tmp;
307}
308
309uint_t vec_peakpick(fvec_t * onset, uint_t pos) {
310  uint_t i=0, tmp=0;
311  /*for (i=0;i<onset->channels;i++)*/
312  tmp = (onset->data[i][pos] > onset->data[i][pos-1]
313      &&  onset->data[i][pos] > onset->data[i][pos+1]
314      &&  onset->data[i][pos] > 0.);
315  return tmp;
316}
317
318smpl_t aubio_freqtomidi(smpl_t freq) {
319  /* log(freq/A-2)/log(2) */
320  smpl_t midi = freq/6.875;
321  midi = LOG(midi)/0.69314718055995;
322  midi *= 12;
323  midi -= 3;
324  return midi;
325}
326
327smpl_t aubio_miditofreq(smpl_t midi) {
328  smpl_t freq = (midi+3.)/12.;
329  freq = EXP(freq*0.69314718055995);
330  freq *= 6.875;
331  return freq;
332}
333
334smpl_t aubio_bintofreq(smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
335  smpl_t freq = samplerate/fftsize;
336  return freq*bin;
337}
338
339smpl_t aubio_bintomidi(smpl_t bin, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
340  smpl_t midi = aubio_bintofreq(bin,samplerate,fftsize);
341  return aubio_freqtomidi(midi);
342}
343
344smpl_t aubio_freqtobin(smpl_t freq, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
345  smpl_t bin = fftsize/samplerate;
346  return freq*bin;
347}
348
349smpl_t aubio_miditobin(smpl_t midi, smpl_t samplerate, smpl_t fftsize) {
350  smpl_t freq = aubio_miditofreq(midi);
351  return aubio_freqtobin(freq,samplerate,fftsize);
352}
353
354/** returns 1 if wassilence is 0 and RMS(ibuf)<threshold
355 * \bug mono
356 */
357uint_t aubio_silence_detection(fvec_t * ibuf, smpl_t threshold) {
358  smpl_t loudness = 0;
359  uint_t i=0,j;
360  for (j=0;j<ibuf->length;j++) {
361    loudness += SQR(ibuf->data[i][j]);
362  }
363  loudness = SQRT(loudness);
364  loudness /= (smpl_t)ibuf->length;
365  loudness = LIN2DB(loudness);
366
367  return (loudness < threshold);
368}
369
370/** returns level log(RMS(ibuf)) if < threshold, 1 otherwise
371 * \bug mono
372 */
373smpl_t aubio_level_detection(fvec_t * ibuf, smpl_t threshold) {
374  smpl_t loudness = 0;
375  uint_t i=0,j;
376  for (j=0;j<ibuf->length;j++) {
377    loudness += SQR(ibuf->data[i][j]);
378  }
379  loudness = SQRT(loudness);
380  loudness /= (smpl_t)ibuf->length;
381  loudness = LIN2DB(loudness);
382
383  if (loudness < threshold)
384    return 1.;
385  else
386    return loudness;
387}
388
389smpl_t aubio_zero_crossing_rate(fvec_t * input) {
390  uint_t i=0,j;
391  uint_t zcr = 0;
392  for ( j = 1; j < input->length; j++ ) {
393    // previous was strictly negative
394    if( input->data[i][j-1] < 0. ) {
395      // current is positive or null
396      if ( input->data[i][j] >= 0. ) {
397        zcr += 1;
398      }
399    // previous was positive or null
400    } else {
401      // current is strictly negative
402      if ( input->data[i][j] < 0. ) {
403        zcr += 1;
404      }
405    }
406  }
407  return zcr/(smpl_t)input->length;
408}
409
410void aubio_autocorr(fvec_t * input, fvec_t * output) {
411  uint_t i = 0, j = 0, length = input->length;
412  smpl_t * data = input->data[0];
413  smpl_t * acf = output->data[0];
414  smpl_t tmp =0.;
415  for(i=0;i<length;i++){
416    for(j=i;j<length;j++){
417      tmp += data[j-i]*data[j];
418    }
419    acf[i] = tmp /(smpl_t)(length-i);
420    tmp = 0.0;
421  }
422}
423
424void aubio_cleanup(void) {
425#if HAVE_FFTW3
426  fftw_cleanup();
427#else
428#if HAVE_FFTW3F
429  fftwf_cleanup();
430#endif
431#endif
432}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.