src/pitch/pitchfcomb.c

   1 /*
   2    Copyright (C) 2004, 2005  Mario Lang <mlang@delysid.org>
   3
   4    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
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  11    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12    GNU General Public License for more details.
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  15    along with this program; if not, write to the Free Software
  16    Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
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  18 */
  19
  20 #include "aubio_priv.h"
  21 #include "fvec.h"
  22 #include "cvec.h"
  23 #include "mathutils.h"
  24 #include "spectral/fft.h"
  25 #include "pitch/pitchfcomb.h"
  26
  27 #define MAX_PEAKS 8
  28
  29 typedef struct {
  30   smpl_t bin;
  31   smpl_t db;
  32 } aubio_fpeak_t;
  33
  34 struct _aubio_pitchfcomb_t {
  35   uint_t fftSize;
  36   uint_t stepSize;
  37   uint_t rate;
  38   fvec_t * winput;
  39   fvec_t * win;
  40   cvec_t * fftOut;
  41   fvec_t * fftLastPhase;
  42   aubio_fft_t * fft;
  43 };
  44
  45 aubio_pitchfcomb_t * new_aubio_pitchfcomb (uint_t bufsize, uint_t hopsize, uint_t channels)
  46 {
  47   aubio_pitchfcomb_t * p = AUBIO_NEW(aubio_pitchfcomb_t);
  48   p->fftSize      = bufsize;
  49   p->stepSize     = hopsize;
  50   p->winput       = new_fvec(bufsize,1);
  51   p->fftOut       = new_cvec(bufsize,1);
  52   p->fftLastPhase = new_fvec(bufsize, channels);
  53   p->fft = new_aubio_fft(bufsize, 1);
  54   p->win = new_aubio_window("hanning", bufsize);
  55   return p;
  56 }
  57
  58 /* input must be stepsize long */
  59 void aubio_pitchfcomb_do (aubio_pitchfcomb_t * p, fvec_t * input, fvec_t * output)
  60 {
  61   uint_t i, k, l, maxharm = 0;
  62   smpl_t phaseDifference = TWO_PI*(smpl_t)p->stepSize/(smpl_t)p->fftSize;
  63   aubio_fpeak_t peaks[MAX_PEAKS];
  64
  65   for (i = 0; i < input->channels; i++) {
  66
  67   for (k=0; k<MAX_PEAKS; k++) {
  68     peaks[k].db = -200.;
  69     peaks[k].bin = 0.;
  70   }
  71
  72   for (k=0; k < input->length; k++){
  73     p->winput->data[0][k] = p->win->data[0][k] * input->data[i][k];
  74   }
  75   aubio_fft_do(p->fft,p->winput,p->fftOut);
  76
  77   for (k=0; k<=p->fftSize/2; k++) {
  78     smpl_t
  79       magnitude = 20.*LOG10(2.*p->fftOut->norm[0][k]/(smpl_t)p->fftSize),
  80       phase     = p->fftOut->phas[0][k],
  81       tmp, bin;
  82
  83     /* compute phase difference */
  84     tmp = phase - p->fftLastPhase->data[i][k];
  85     p->fftLastPhase->data[i][k] = phase;
  86
  87     /* subtract expected phase difference */
  88     tmp -= (smpl_t)k*phaseDifference;
  89
  90     /* map delta phase into +/- Pi interval */
  91     tmp = aubio_unwrap2pi(tmp);
  92
  93     /* get deviation from bin frequency from the +/- Pi interval */
  94     tmp = p->fftSize/(smpl_t)p->stepSize*tmp/(TWO_PI);
  95
  96     /* compute the k-th partials' true bin */
  97     bin = (smpl_t)k + tmp;
  98
  99     if (bin > 0.0 && magnitude > peaks[0].db) { // && magnitude < 0) {
 100       memmove(peaks+1, peaks, sizeof(aubio_fpeak_t)*(MAX_PEAKS-1));
 101       peaks[0].bin = bin;
 102       peaks[0].db = magnitude;
 103     }
 104   }
 105
 106   k = 0;
 107   for (l=1; l<MAX_PEAKS && peaks[l].bin > 0.0; l++) {
 108     sint_t harmonic;
 109     for (harmonic=5; harmonic>1; harmonic--) {
 110       if (peaks[0].bin / peaks[l].bin < harmonic+.02 &&
 111           peaks[0].bin / peaks[l].bin > harmonic-.02) {
 112         if (harmonic > (sint_t)maxharm &&
 113             peaks[0].db < peaks[l].db/2) {
 114           maxharm = harmonic;
 115           k = l;
 116         }
 117       }
 118     }
 119   }
 120   output->data[i][0] = peaks[k].bin;
 121   /* quick hack to clean output a bit */
 122   if (peaks[k].bin > 5000.) output->data[i][0] = 0.;
 123   }
 124 }
 125
 126 void del_aubio_pitchfcomb (aubio_pitchfcomb_t * p)
 127 {
 128   del_cvec(p->fftOut);
 129   del_fvec(p->fftLastPhase);
 130   del_fvec(p->win);
 131   del_fvec(p->winput);
 132   del_aubio_fft(p->fft);
 133   AUBIO_FREE(p);
 134 }
 135