src/filter.c

   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
  21 /* Requires lsmp_t to be long or double. float will NOT give reliable
  22  * results */
  23
  24 #include "aubio_priv.h"
  25 #include "sample.h"
  26 #include "mathutils.h"
  27 #include "filter.h"
  28
  29 struct _aubio_filter_t {
  30   uint_t order;
  31   lsmp_t * a;
  32   lsmp_t * b;
  33   lsmp_t * y;
  34   lsmp_t * x;
  35 };
  36
  37 /* bug: mono only */
  38 void aubio_filter_do(aubio_filter_t * f, fvec_t * in) {
  39   uint_t i,j,l, order = f->order;
  40   lsmp_t *x = f->x;
  41   lsmp_t *y = f->y;
  42   lsmp_t *a = f->a;
  43   lsmp_t *b = f->b;
  44   i=0;//for (i=0;i<in->channels;i++) {
  45   for (j = 0; j < in->length; j++) {
  46     /* new input */
  47     //AUBIO_DBG("befor %f\t", in->data[i][j]);
  48     x[0] = in->data[i][j];
  49     y[0] = b[0] * x[0];
  50     for (l=1;l<order; l++) {
  51       y[0] += b[l] * x[l];
  52       y[0] -= a[l] * y[l];
  53     } /* + 1e-37; for denormal ? */
  54     /* new output */
  55     in->data[i][j] = y[0];
  56     //AUBIO_DBG("after %f\n", in->data[i][j]);
  57     /* store states for next sample */
  58     for (l=order-1; l>0; l--){
  59       x[l] = x[l-1];
  60       y[l] = y[l-1];
  61     }
  62   }
  63   /* store states for next buffer */
  64   f->x = x;
  65   f->y = y;
  66   //}
  67 }
  68
  69 void aubio_filter_do_outplace(aubio_filter_t * f, fvec_t * in, fvec_t * out) {
  70   uint_t i,j,l, order = f->order;
  71   lsmp_t *x = f->x;
  72   lsmp_t *y = f->y;
  73   lsmp_t *a = f->a;
  74   lsmp_t *b = f->b;
  75
  76   i=0; // works in mono only !!!
  77   //for (i=0;i<in->channels;i++) {
  78   for (j = 0; j < in->length; j++) {
  79     /* new input */
  80     x[0] = in->data[i][j];
  81     y[0] = b[0] * x[0];
  82     for (l=1;l<order; l++) {
  83       y[0] += b[l] * x[l];
  84       y[0] -= a[l] * y[l];
  85     }
  86     // + 1e-37;
  87     /* new output */
  88     out->data[i][j] = y[0];
  89     /* store for next sample */
  90     for (l=order-1; l>0; l--){
  91       x[l] = x[l-1];
  92       y[l] = y[l-1];
  93     }
  94   }
  95   /* store for next run */
  96   f->x = x;
  97   f->y = y;
  98   //}
  99 }
 100
 101 /*
 102  *
 103  * despite mirroring, end effects destroy both phse and amplitude. the longer
 104  * the buffer, the less affected they are.
 105  *
 106  * replacing with zeros clicks.
 107  *
 108  * seems broken for order > 4 (see biquad_do_filtfilt for audible one)
 109  */
 110 void aubio_filter_do_filtfilt(aubio_filter_t * f, fvec_t * in, fvec_t * tmp) {
 111   uint_t j,i=0;
 112   uint_t length = in->length;
 113   //uint_t order = f->order;
 114   //lsmp_t mir;
 115   /* mirroring */
 116   //mir = 2*in->data[i][0];
 117   //for (j=1;j<order;j++)
 118   //f->x[j] = 0.;//mir - in->data[i][order-j];
 119   /* apply filtering */
 120   aubio_filter_do(f,in);
 121   /* invert */
 122   for (j = 0; j < length; j++)
 123     tmp->data[i][length-j-1] = in->data[i][j];
 124   /* mirror inverted */
 125   //mir = 2*tmp->data[i][0];
 126   //for (j=1;j<order;j++)
 127   //f->x[j] = 0.;//mir - tmp->data[i][order-j];
 128   /* apply filtering on inverted */
 129   aubio_filter_do(f,tmp);
 130   /* invert back */
 131   for (j = 0; j < length; j++)
 132     in->data[i][j] = tmp->data[i][length-j-1];
 133 }
 134
 135
 136 aubio_filter_t * new_aubio_adsgn_filter(uint_t samplerate) {
 137   aubio_filter_t * f = new_aubio_filter(samplerate, 7);
 138   lsmp_t * a = f->a;
 139   lsmp_t * b = f->b;
 140   /* uint_t l; */
 141   /* for now, 44100, adsgn */
 142   a[0] =  1.00000000000000000000000000000000000000000000000000000;
 143   a[1] = -4.01957618111583236952810693765059113502502441406250000;
 144   a[2] =  6.18940644292069386267485242569819092750549316406250000;
 145   a[3] = -4.45319890354411640487342083360999822616577148437500000;
 146   a[4] =  1.42084294962187751565352300531230866909027099609375000;
 147   a[5] = -0.14182547383030480458998567883099894970655441284179688;
 148   a[6] =  0.00435117723349511334451911181986361043527722358703613;
 149   b[0] =  0.25574112520425740235907596797915175557136535644531250;
 150   b[1] = -0.51148225040851391653973223583307117223739624023437500;
 151   b[2] = -0.25574112520426162120656954357400536537170410156250000;
 152   b[3] =  1.02296450081703405032840237254276871681213378906250000;
 153   b[4] = -0.25574112520426051098354491841746494174003601074218750;
 154   b[5] = -0.51148225040851369449512731080176308751106262207031250;
 155   b[6] =  0.25574112520425729133677350546349771320819854736328125;
 156   /* DBG: filter coeffs at creation time */
 157   /*
 158   for (l=0; l<f->order; l++){
 159     AUBIO_DBG("a[%d]=\t%1.16f\tb[%d]=\t%1.16f\n",l,a[l],l,b[l]);
 160   }
 161   */
 162   f->a = a;
 163   f->b = b;
 164   return f;
 165 }
 166
 167 aubio_filter_t * new_aubio_cdsgn_filter(uint_t samplerate) {
 168   aubio_filter_t * f = new_aubio_filter(samplerate, 5);
 169   lsmp_t * a = f->a;
 170   lsmp_t * b = f->b;
 171   /* uint_t l; */
 172   /* for now, 44100, cdsgn */
 173   a[0] =  1.000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
 174   a[1] = -2.134674963687040794013682898366823792457580566406250000000000;
 175   a[2] =  1.279333533236063358273781886964570730924606323242187500000000;
 176   a[3] = -0.149559846089396208945743182994192466139793395996093750000000;
 177   a[4] =  0.004908700174624848651394604104325480875559151172637939453125;
 178   b[0] =  0.217008561949218803377448239189106971025466918945312500000000;
 179   b[1] = -0.000000000000000222044604925031308084726333618164062500000000;
 180   b[2] = -0.434017123898438272888711253472138196229934692382812500000000;
 181   b[3] =  0.000000000000000402455846426619245903566479682922363281250000;
 182   b[4] =  0.217008561949218969910901932962588034570217132568359375000000;
 183   /* DBG: filter coeffs at creation time */
 184   /*
 185   for (l=0; l<f->order; l++){
 186     AUBIO_DBG("a[%d]=\t%1.16f\tb[%d]=\t%1.16f\n",l,a[l],l,b[l]);
 187   }
 188   */
 189   f->a = a;
 190   f->b = b;
 191   return f;
 192 }
 193
 194 aubio_filter_t * new_aubio_filter(uint_t samplerate, uint_t order) {
 195   aubio_filter_t * f = AUBIO_NEW(aubio_filter_t);
 196   lsmp_t * x = f->x;
 197   lsmp_t * y = f->y;
 198   lsmp_t * a = f->a;
 199   lsmp_t * b = f->b;
 200   uint_t l;
 201   f->order = order;
 202   a = AUBIO_ARRAY(lsmp_t,f->order);
 203   b = AUBIO_ARRAY(lsmp_t,f->order);
 204   x = AUBIO_ARRAY(lsmp_t,f->order);
 205   y = AUBIO_ARRAY(lsmp_t,f->order);
 206   /* initial states to zeros */
 207   for (l=0; l<f->order; l++){
 208     x[l] = 0.;
 209     y[l] = 0.;
 210   }
 211   f->x = x;
 212   f->y = y;
 213   f->a = a;
 214   f->b = b;
 215   return f;
 216 }
 217
 218 void del_aubio_filter(aubio_filter_t * f) {
 219   AUBIO_FREE(f->a);
 220   AUBIO_FREE(f->b);
 221   AUBIO_FREE(f->x);
 222   AUBIO_FREE(f->y);
 223   AUBIO_FREE(f);
 224   return;
 225 }