src/pitch/pitchyinfft.c: comment out debug output
[aubio.git] / src / pitch / pitchyinfft.c
index 0111f31..b613f60 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
-  Copyright (C) 2003-2009 Paul Brossier <piem@aubio.org>
+  Copyright (C) 2003-2013 Paul Brossier <piem@aubio.org>
 
   This file is part of aubio.
 
@@ -30,128 +30,149 @@ struct _aubio_pitchyinfft_t
 {
   fvec_t *win;        /**< temporal weighting window */
   fvec_t *winput;     /**< windowed spectrum */
-  cvec_t *res;        /**< complex vector to compute square difference function */
   fvec_t *sqrmag;     /**< square difference function */
   fvec_t *weight;     /**< spectral weighting window (psychoacoustic model) */
-  cvec_t *fftout;     /**< Fourier transform output */
+  fvec_t *fftout;     /**< Fourier transform output */
   aubio_fft_t *fft;   /**< fft object to compute square difference function */
   fvec_t *yinfft;     /**< Yin function */
   smpl_t tol;         /**< Yin tolerance */
+  uint_t peak_pos;    /**< currently selected peak pos*/
+  uint_t short_period; /** shortest period under which to check for octave error */
 };
 
-static const smpl_t freqs[] = { 0., 20., 25., 31.5, 40., 50., 63., 80., 100.,
-  125., 160., 200., 250., 315., 400., 500., 630., 800., 1000., 1250.,
-  1600., 2000., 2500., 3150., 4000., 5000., 6300., 8000., 9000., 10000.,
-  12500., 15000., 20000., 25100
+static const smpl_t freqs[] = {
+     0.,    20.,    25.,   31.5,    40.,    50.,    63.,    80.,   100.,   125.,
+   160.,   200.,   250.,   315.,   400.,   500.,   630.,   800.,  1000.,  1250.,
+  1600.,  2000.,  2500.,  3150.,  4000.,  5000.,  6300.,  8000.,  9000., 10000.,
+ 12500., 15000., 20000., 25100., -1.
 };
 
-static const smpl_t weight[] = { -75.8, -70.1, -60.8, -52.1, -44.2, -37.5,
-  -31.3, -25.6, -20.9, -16.5, -12.6, -9.6, -7.0, -4.7, -3.0, -1.8, -0.8,
-  -0.2, -0.0, 0.5, 1.6, 3.2, 5.4, 7.8, 8.1, 5.3, -2.4, -11.1, -12.8,
-  -12.2, -7.4, -17.8, -17.8, -17.8
+static const smpl_t weight[] = {
+  -75.8,  -70.1,  -60.8,  -52.1,  -44.2,  -37.5,  -31.3,  -25.6,  -20.9,  -16.5,
+  -12.6,  -9.60,  -7.00,  -4.70,  -3.00,  -1.80,  -0.80,  -0.20,  -0.00,   0.50,
+   1.60,   3.20,   5.40,   7.80,   8.10,   5.30,  -2.40,  -11.1,  -12.8,  -12.2,
+  -7.40,  -17.8,  -17.8,  -17.8
 };
 
 aubio_pitchyinfft_t *
-new_aubio_pitchyinfft (uint_t bufsize)
+new_aubio_pitchyinfft (uint_t samplerate, uint_t bufsize)
 {
+  uint_t i = 0, j = 1;
+  smpl_t freq = 0, a0 = 0, a1 = 0, f0 = 0, f1 = 0;
   aubio_pitchyinfft_t *p = AUBIO_NEW (aubio_pitchyinfft_t);
-  p->winput = new_fvec (bufsize, 1);
-  p->fft = new_aubio_fft (bufsize, 1);
-  p->fftout = new_cvec (bufsize, 1);
-  p->sqrmag = new_fvec (bufsize, 1);
-  p->res = new_cvec (bufsize, 1);
-  p->yinfft = new_fvec (bufsize / 2 + 1, 1);
+  p->winput = new_fvec (bufsize);
+  p->fft = new_aubio_fft (bufsize);
+  if (!p->fft) goto beach;
+  p->fftout = new_fvec (bufsize);
+  p->sqrmag = new_fvec (bufsize);
+  p->yinfft = new_fvec (bufsize / 2 + 1);
   p->tol = 0.85;
+  p->peak_pos = 0;
   p->win = new_aubio_window ("hanningz", bufsize);
-  p->weight = new_fvec (bufsize / 2 + 1, 1);
-  {
-    uint_t i = 0, j = 1;
-    smpl_t freq = 0, a0 = 0, a1 = 0, f0 = 0, f1 = 0;
-    for (i = 0; i < p->weight->length; i++) {
-      freq = (smpl_t) i / (smpl_t) bufsize *(smpl_t) 44100.;
-      while (freq > freqs[j]) {
-        j += 1;
-      }
-      a0 = weight[j - 1];
-      f0 = freqs[j - 1];
-      a1 = weight[j];
-      f1 = freqs[j];
-      if (f0 == f1) {           // just in case
-        p->weight->data[0][i] = a0;
-      } else if (f0 == 0) {     // y = ax+b
-        p->weight->data[0][i] = (a1 - a0) / f1 * freq + a0;
-      } else {
-        p->weight->data[0][i] = (a1 - a0) / (f1 - f0) * freq +
-            (a0 - (a1 - a0) / (f1 / f0 - 1.));
-      }
-      while (freq > freqs[j]) {
-        j += 1;
-      }
-      //AUBIO_DBG("%f\n",p->weight->data[0][i]);
-      p->weight->data[0][i] = DB2LIN (p->weight->data[0][i]);
-      //p->weight->data[0][i] = SQRT(DB2LIN(p->weight->data[0][i]));
+  p->weight = new_fvec (bufsize / 2 + 1);
+  for (i = 0; i < p->weight->length; i++) {
+    freq = (smpl_t) i / (smpl_t) bufsize *(smpl_t) samplerate;
+    while (freq > freqs[j] && freqs[j] > 0) {
+      //AUBIO_DBG("freq %3.5f > %3.5f \tsamplerate %d (Hz) \t"
+      //    "(weight length %d, bufsize %d) %d %d\n", freq, freqs[j],
+      //    samplerate, p->weight->length, bufsize, i, j);
+      j += 1;
     }
+    a0 = weight[j - 1];
+    f0 = freqs[j - 1];
+    a1 = weight[j];
+    f1 = freqs[j];
+    if (f0 == f1) {           // just in case
+      p->weight->data[i] = a0;
+    } else if (f0 == 0) {     // y = ax+b
+      p->weight->data[i] = (a1 - a0) / f1 * freq + a0;
+    } else {
+      p->weight->data[i] = (a1 - a0) / (f1 - f0) * freq +
+          (a0 - (a1 - a0) / (f1 / f0 - 1.));
+    }
+    while (freq > freqs[j]) {
+      j += 1;
+    }
+    //AUBIO_DBG("%f\n",p->weight->data[i]);
+    p->weight->data[i] = DB2LIN (p->weight->data[i]);
+    //p->weight->data[i] = SQRT(DB2LIN(p->weight->data[i]));
   }
+  // check for octave errors above 1300 Hz
+  p->short_period = (uint_t)ROUND(samplerate / 1300.);
   return p;
+
+beach:
+  if (p->winput) del_fvec(p->winput);
+  AUBIO_FREE(p);
+  return NULL;
 }
 
 void
-aubio_pitchyinfft_do (aubio_pitchyinfft_t * p, fvec_t * input, fvec_t * output)
+aubio_pitchyinfft_do (aubio_pitchyinfft_t * p, const fvec_t * input, fvec_t * output)
 {
-  uint_t i, tau, l;
+  uint_t tau, l;
+  uint_t length = p->fftout->length;
   uint_t halfperiod;
-  smpl_t tmp, sum;
-  cvec_t *res = (cvec_t *) p->res;
-  fvec_t *yin = (fvec_t *) p->yinfft;
-  for (i = 0; i < input->channels; i++) {
-    l = 0;
-    tmp = 0.;
-    sum = 0.;
-    for (l = 0; l < input->length; l++) {
-      p->winput->data[0][l] = p->win->data[0][l] * input->data[i][l];
-    }
-    aubio_fft_do (p->fft, p->winput, p->fftout);
-    for (l = 0; l < p->fftout->length; l++) {
-      p->sqrmag->data[0][l] = SQR (p->fftout->norm[0][l]);
-      p->sqrmag->data[0][l] *= p->weight->data[0][l];
-    }
-    for (l = 1; l < p->fftout->length; l++) {
-      p->sqrmag->data[0][(p->fftout->length - 1) * 2 - l] =
-          SQR (p->fftout->norm[0][l]);
-      p->sqrmag->data[0][(p->fftout->length - 1) * 2 - l] *=
-          p->weight->data[0][l];
-    }
-    for (l = 0; l < p->sqrmag->length / 2 + 1; l++) {
-      sum += p->sqrmag->data[0][l];
-    }
-    sum *= 2.;
-    aubio_fft_do (p->fft, p->sqrmag, res);
-    yin->data[0][0] = 1.;
-    for (tau = 1; tau < yin->length; tau++) {
-      yin->data[0][tau] = sum - res->norm[0][tau] * COS (res->phas[0][tau]);
-      tmp += yin->data[0][tau];
-      yin->data[0][tau] *= tau / tmp;
+  fvec_t *fftout = p->fftout;
+  fvec_t *yin = p->yinfft;
+  smpl_t tmp = 0., sum = 0.;
+  // window the input
+  fvec_weighted_copy(input, p->win, p->winput);
+  // get the real / imag parts of its fft
+  aubio_fft_do_complex (p->fft, p->winput, fftout);
+  // get the squared magnitude spectrum, applying some weight
+  p->sqrmag->data[0] = SQR(fftout->data[0]);
+  p->sqrmag->data[0] *= p->weight->data[0];
+  for (l = 1; l < length / 2; l++) {
+    p->sqrmag->data[l] = SQR(fftout->data[l]) + SQR(fftout->data[length - l]);
+    p->sqrmag->data[l] *= p->weight->data[l];
+    p->sqrmag->data[length - l] = p->sqrmag->data[l];
+  }
+  p->sqrmag->data[length / 2] = SQR(fftout->data[length / 2]);
+  p->sqrmag->data[length / 2] *= p->weight->data[length / 2];
+  // get sum of weighted squared mags
+  for (l = 0; l < length / 2 + 1; l++) {
+    sum += p->sqrmag->data[l];
+  }
+  sum *= 2.;
+  // get the real / imag parts of the fft of the squared magnitude
+  aubio_fft_do_complex (p->fft, p->sqrmag, fftout);
+  yin->data[0] = 1.;
+  for (tau = 1; tau < yin->length; tau++) {
+    // compute the square differences
+    yin->data[tau] = sum - fftout->data[tau];
+    // and the cumulative mean normalized difference function
+    tmp += yin->data[tau];
+    if (tmp != 0) {
+      yin->data[tau] *= tau / tmp;
+    } else {
+      yin->data[tau] = 1.;
     }
-    tau = fvec_min_elem (yin);
-    if (yin->data[0][tau] < p->tol) {
-      /* no interpolation */
-      //return tau;
-      /* 3 point quadratic interpolation */
-      //return fvec_quadint_min(yin,tau,1);
-      /* additional check for (unlikely) octave doubling in higher frequencies */
-      if (tau > 35) {
-        output->data[i][0] = fvec_quadint (yin, tau, i);
-      } else {
-        /* should compare the minimum value of each interpolated peaks */
-        halfperiod = FLOOR (tau / 2 + .5);
-        if (yin->data[0][halfperiod] < p->tol)
-          output->data[i][0] = fvec_quadint (yin, halfperiod, i);
-        else
-          output->data[i][0] = fvec_quadint (yin, tau, i);
-      }
+  }
+  // find best candidates
+  tau = fvec_min_elem (yin);
+  if (yin->data[tau] < p->tol) {
+    // no interpolation, directly return the period as an integer
+    //output->data[0] = tau;
+    //return;
+
+    // 3 point quadratic interpolation
+    //return fvec_quadratic_peak_pos (yin,tau,1);
+    /* additional check for (unlikely) octave doubling in higher frequencies */
+    if (tau > p->short_period) {
+      output->data[0] = fvec_quadratic_peak_pos (yin, tau);
     } else {
-      output->data[i][0] = 0.;
+      /* should compare the minimum value of each interpolated peaks */
+      halfperiod = FLOOR (tau / 2 + .5);
+      if (yin->data[halfperiod] < p->tol)
+        p->peak_pos = halfperiod;
+      else
+        p->peak_pos = tau;
+      output->data[0] = fvec_quadratic_peak_pos (yin, p->peak_pos);
     }
+  } else {
+    p->peak_pos = 0;
+    output->data[0] = 0.;
   }
 }
 
@@ -162,13 +183,17 @@ del_aubio_pitchyinfft (aubio_pitchyinfft_t * p)
   del_aubio_fft (p->fft);
   del_fvec (p->yinfft);
   del_fvec (p->sqrmag);
-  del_cvec (p->res);
-  del_cvec (p->fftout);
+  del_fvec (p->fftout);
   del_fvec (p->winput);
   del_fvec (p->weight);
   AUBIO_FREE (p);
 }
 
+smpl_t
+aubio_pitchyinfft_get_confidence (aubio_pitchyinfft_t * o) {
+  return 1. - o->yinfft->data[o->peak_pos];
+}
+
 uint_t
 aubio_pitchyinfft_set_tolerance (aubio_pitchyinfft_t * p, smpl_t tol)
 {