src/synth/wavetable.c

   1 /*
   2   Copyright (C) 2003-2013 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
  22 #include "config.h"
  23 #include "aubio_priv.h"
  24 #include "fvec.h"
  25 #include "fmat.h"
  26 #include "io/source.h"
  27 #include "synth/wavetable.h"
  28
  29 #define WAVETABLE_LEN 4096
  30
  31 struct _aubio_wavetable_t {
  32   uint_t samplerate;
  33   uint_t blocksize;
  34   uint_t wavetable_length;
  35   fvec_t *wavetable;
  36   uint_t playing;
  37   smpl_t last_pos;
  38
  39   smpl_t target_freq;
  40   smpl_t freq;
  41   smpl_t inc_freq;
  42
  43   smpl_t target_amp;
  44   smpl_t amp;
  45   smpl_t inc_amp;
  46 };
  47
  48 aubio_wavetable_t *new_aubio_wavetable(uint_t samplerate, uint_t blocksize)
  49 {
  50   aubio_wavetable_t *s = AUBIO_NEW(aubio_wavetable_t);
  51   uint_t i = 0;
  52   s->samplerate = samplerate;
  53   s->blocksize = blocksize;
  54   s->wavetable_length = WAVETABLE_LEN;
  55   s->wavetable = new_fvec(s->wavetable_length + 3);
  56   for (i = 0; i < s->wavetable_length; i++) {
  57     s->wavetable->data[i] = SIN(TWO_PI * i / (smpl_t) s->wavetable_length );
  58   }
  59   s->wavetable->data[s->wavetable_length] = s->wavetable->data[0];
  60   s->wavetable->data[s->wavetable_length + 1] = s->wavetable->data[1];
  61   s->wavetable->data[s->wavetable_length + 2] = s->wavetable->data[2];
  62   s->playing = 0;
  63   s->last_pos = 0.;
  64   s->freq = 0.;
  65   s->target_freq = 0.;
  66   s->inc_freq = 0.;
  67
  68   s->amp = 0.;
  69   s->target_amp = 0.;
  70   s->inc_amp = 0.;
  71   return s;
  72 }
  73
  74 static smpl_t interp_2(fvec_t *input, smpl_t pos) {
  75   uint_t idx = (uint_t)FLOOR(pos);
  76   smpl_t frac = pos - (smpl_t)idx;
  77   smpl_t a = input->data[idx];
  78   smpl_t b = input->data[idx + 1];
  79   return a + frac * ( b - a );
  80 }
  81
  82 void aubio_wavetable_do ( aubio_wavetable_t * s, fvec_t * input, fvec_t * output)
  83 {
  84   uint_t i;
  85   if (s->playing) {
  86     smpl_t pos = s->last_pos;
  87     for (i = 0; i < output->length; i++) {
  88       if (s->freq != s->target_freq)
  89         s->freq += s->inc_freq;
  90       smpl_t inc = s->freq * (smpl_t)(s->wavetable_length) / (smpl_t) (s->samplerate);
  91       pos += inc;
  92       while (pos > s->wavetable_length) {
  93         pos -= s->wavetable_length;
  94       }
  95       if ( ABS(s->amp - s->target_amp) > ABS(s->inc_amp) )
  96         s->amp += s->inc_amp;
  97       else
  98         s->amp = s->target_amp;
  99       output->data[i] = s->amp * interp_2(s->wavetable, pos);
 100     }
 101     s->last_pos = pos;
 102   } else {
 103     fvec_set(output, 0.);
 104   }
 105   // add input to output if needed
 106   if (input && input != output) {
 107     for (i = 0; i < output->length; i++) {
 108       output->data[i] += input->data[i];
 109     }
 110   }
 111 }
 112
 113 void aubio_wavetable_do_multi ( aubio_wavetable_t * s, fmat_t * input, fmat_t * output)
 114 {
 115   uint_t i, j;
 116   if (s->playing) {
 117     smpl_t pos = s->last_pos;
 118     for (j = 0; j < output->length; j++) {
 119       if (s->freq != s->target_freq)
 120         s->freq += s->inc_freq;
 121       smpl_t inc = s->freq * (smpl_t)(s->wavetable_length) / (smpl_t) (s->samplerate);
 122       pos += inc;
 123       while (pos > s->wavetable_length) {
 124         pos -= s->wavetable_length;
 125       }
 126       for (i = 0; i < output->height; i++) {
 127         output->data[i][j] = interp_2(s->wavetable, pos);
 128       }
 129     }
 130     s->last_pos = pos;
 131   } else {
 132     for (j = 0; j < output->length; j++) {
 133       if (s->freq != s->target_freq)
 134         s->freq += s->inc_freq;
 135     }
 136     fmat_set(output, 0.);
 137   }
 138   // add output to input if needed
 139   if (input && input != output) {
 140     for (i = 0; i < output->height; i++) {
 141       for (j = 0; j < output->length; j++) {
 142         output->data[i][j] += input->data[i][j];
 143       }
 144     }
 145   }
 146 }
 147
 148 uint_t aubio_wavetable_get_playing ( aubio_wavetable_t * s )
 149 {
 150   return s->playing;
 151 }
 152
 153 uint_t aubio_wavetable_set_playing ( aubio_wavetable_t * s, uint_t playing )
 154 {
 155   s->playing = (playing == 1) ? 1 : 0;
 156   return 0;
 157 }
 158
 159 uint_t aubio_wavetable_play ( aubio_wavetable_t * s )
 160 {
 161   aubio_wavetable_set_amp (s, 0.7);
 162   return aubio_wavetable_set_playing (s, 1);
 163 }
 164
 165 uint_t aubio_wavetable_stop ( aubio_wavetable_t * s )
 166 {
 167   //aubio_wavetable_set_freq (s, 0.);
 168   aubio_wavetable_set_amp (s, 0.);
 169   //s->last_pos = 0;
 170   return aubio_wavetable_set_playing (s, 1);
 171 }
 172
 173 uint_t aubio_wavetable_set_freq ( aubio_wavetable_t * s, smpl_t freq )
 174 {
 175   if (freq >= 0 && freq < s->samplerate / 2.) {
 176     uint_t steps = 10;
 177     s->inc_freq = (freq - s->freq) / steps;
 178     s->target_freq = freq;
 179     return 0;
 180   } else {
 181     return 1;
 182   }
 183 }
 184
 185 smpl_t aubio_wavetable_get_freq ( aubio_wavetable_t * s) {
 186   return s->freq;
 187 }
 188
 189 uint_t aubio_wavetable_set_amp ( aubio_wavetable_t * s, smpl_t amp )
 190 {
 191   AUBIO_MSG("amp: %f, s->amp: %f, target_amp: %f, inc_amp: %f\n",
 192       amp, s->amp, s->target_amp, s->inc_amp);
 193   if (amp >= 0. && amp < 1.) {
 194     uint_t steps = 100;
 195     s->inc_amp = (amp - s->amp) / steps;
 196     s->target_amp = amp;
 197     AUBIO_ERR("amp: %f, s->amp: %f, target_amp: %f, inc_amp: %f\n",
 198         amp, s->amp, s->target_amp, s->inc_amp);
 199     return 0;
 200   } else {
 201     return 1;
 202   }
 203 }
 204
 205 smpl_t aubio_wavetable_get_amp ( aubio_wavetable_t * s) {
 206   return s->amp;
 207 }
 208
 209 void del_aubio_wavetable( aubio_wavetable_t * s )
 210 {
 211   del_fvec(s->wavetable);
 212   AUBIO_FREE(s);
 213 }