gtk2_ardour/fft.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2008 Paul Davis
   3     Author: Sampo Savolainen
   4
   5     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8     (at your option) any later version.
   9
  10     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13     GNU General Public License for more details.
  14
  15     You should have received a copy of the GNU General Public License
  16     along with this program; if not, write to the Free Software
  17     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18
  19 */
  20 #include "fft.h"
  21
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <math.h>
  25
  26 FFT::FFT(uint32_t windowSize)
  27         : _window_size(windowSize),
  28           _data_size(_window_size/2),
  29         _iterations(0)
  30 {
  31         _fftInput  = (float *) fftwf_malloc(sizeof(float) * _window_size);
  32
  33         _fftOutput = (float *) fftwf_malloc(sizeof(float) * _window_size);
  34
  35         _power_at_bin  = (float *) malloc(sizeof(float) * _data_size);
  36         _phase_at_bin  = (float *) malloc(sizeof(float) * _data_size);
  37
  38         _plan = fftwf_plan_r2r_1d(_window_size, _fftInput, _fftOutput, FFTW_R2HC, FFTW_ESTIMATE);
  39
  40         reset();
  41 }
  42
  43 void
  44 FFT::reset()
  45 {
  46         memset(_power_at_bin, 0, sizeof(float) * _data_size);
  47         memset(_phase_at_bin, 0, sizeof(float) * _data_size);
  48
  49         _iterations = 0;
  50 }
  51
  52 void
  53 FFT::analyze(ARDOUR::Sample *input)
  54 {
  55         _iterations++;
  56
  57         memcpy(_fftInput, input, sizeof(float) * _window_size);
  58
  59         fftwf_execute(_plan);
  60
  61         _power_at_bin[0] += _fftOutput[0] * _fftOutput[0];
  62         _phase_at_bin[0] += 0.0;
  63
  64         float power;
  65         float phase;
  66
  67 #define Re (_fftOutput[i])
  68 #define Im (_fftOutput[_window_size-i])
  69         for (uint32_t i=1; i < _data_size - 1; i++) {
  70
  71                 power = (Re * Re) + (Im * Im);
  72                 phase = atanf(Im / Re);
  73
  74                 if (Re < 0.0 && Im > 0.0) {
  75                         phase += M_PI;
  76                 } else if (Re < 0.0 && Im < 0.0) {
  77                         phase -= M_PI;
  78                 }
  79
  80                 _power_at_bin[i] += power;
  81                 _phase_at_bin[i] += phase;
  82         }
  83 #undef Re
  84 #undef Im
  85 }
  86
  87 void
  88 FFT::calculate()
  89 {
  90         if (_iterations > 1) {
  91                 for (uint32_t i=0; i < _data_size - 1; i++) {
  92                         _power_at_bin[i] /= (float)_iterations;
  93                         _phase_at_bin[i] /= (float)_iterations;
  94                 }
  95                 _iterations = 1;
  96         }
  97 }
  98
  99
 100 FFT::~FFT()
 101 {
 102         fftwf_destroy_plan(_plan);
 103         free(_power_at_bin);
 104         free(_phase_at_bin);
 105         free(_fftOutput);
 106         free(_fftInput);
 107 }