libs/ardour/convolver.cc

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 Robin Gareus <robin@gareus.org>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
   7  * of the License, or (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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include <assert.h>
  21
  22 #include "pbd/error.h"
  23 #include "pbd/pthread_utils.h"
  24
  25 #include "ardour/audioengine.h"
  26 #include "ardour/audiofilesource.h"
  27 #include "ardour/convolver.h"
  28 #include "ardour/session.h"
  29 #include "ardour/srcfilesource.h"
  30 #include "ardour/source_factory.h"
  31
  32 #include "pbd/i18n.h"
  33
  34 using namespace ARDOUR::DSP;
  35 using namespace ArdourZita;
  36
  37 using ARDOUR::Session;
  38
  39 Convolver::Convolver (
  40                 Session& session,
  41                 std::string const& path,
  42                 IRChannelConfig irc,
  43                 IRSettings irs)
  44         : SessionHandleRef (session)
  45         , _irc (irc)
  46         , _ir_settings (irs)
  47         , _n_samples (0)
  48         , _max_size (0)
  49         , _offset (0)
  50         , _configured (false)
  51 {
  52         ARDOUR::SoundFileInfo sf_info;
  53         std::string error_msg;
  54
  55         if (!AudioFileSource::get_soundfile_info (path, sf_info, error_msg)) {
  56                 PBD::error << string_compose(_("Convolver: cannot open IR \"%1\": %2"), path, error_msg) << endmsg;
  57                 throw failed_constructor ();
  58         }
  59
  60         if (sf_info.length > 0x1000000 /*2^24*/) {
  61                 PBD::error << string_compose(_("Convolver: IR \"%1\" file too long."), path) << endmsg;
  62                 throw failed_constructor ();
  63         }
  64
  65         for (unsigned int n = 0; n < sf_info.channels; ++n) {
  66                 try {
  67                         boost::shared_ptr<AudioFileSource> afs;
  68                         afs = boost::dynamic_pointer_cast<AudioFileSource> (
  69                                         SourceFactory::createExternal (DataType::AUDIO, _session,
  70                                                 path, n,
  71                                                 Source::Flag (ARDOUR::AudioFileSource::NoPeakFile), false));
  72
  73                         if (afs->sample_rate() != _session.nominal_sample_rate()) {
  74                                 boost::shared_ptr<SrcFileSource> sfs (new SrcFileSource(_session, afs, ARDOUR::SrcBest));
  75                                 _readables.push_back(sfs);
  76                         } else {
  77                                 _readables.push_back(afs);
  78                         }
  79                 } catch (failed_constructor& err) {
  80                         PBD::error << string_compose(_("Convolver: Could not open IR \"%1\"."), path) << endmsg;
  81                         throw failed_constructor ();
  82                 }
  83         }
  84
  85         if (_readables.empty()) {
  86                 PBD::error << string_compose (_("Convolver: IR \"%1\" no usable audio-channels sound."), path) << endmsg;
  87                 throw failed_constructor ();
  88         }
  89
  90         AudioEngine::instance ()->BufferSizeChanged.connect_same_thread (*this, boost::bind (&Convolver::reconfigure, this));
  91
  92         reconfigure ();
  93 }
  94
  95 void
  96 Convolver::reconfigure ()
  97 {
  98         _convproc.stop_process ();
  99         _convproc.cleanup ();
 100         _convproc.set_options (0);
 101
 102         assert (!_readables.empty());
 103
 104         _offset = 0;
 105         _n_samples = _session.get_block_size();
 106         _max_size = _readables[0]->readable_length();
 107
 108         uint32_t power_of_two;
 109         for (power_of_two = 1; 1U << power_of_two < _n_samples; ++power_of_two);
 110         _n_samples = 1 << power_of_two;
 111
 112         int n_part = std::min ((uint32_t)Convproc::MAXPART, 4 * _n_samples);
 113         int rv = _convproc.configure (
 114                         /*in*/  n_inputs (),
 115                         /*out*/ n_outputs (),
 116                         /*max-convolution length */ _max_size,
 117                         /*quantum, nominal-buffersize*/ _n_samples,
 118                         /*Convproc::MINPART*/ _n_samples,
 119                         /*Convproc::MAXPART*/ n_part,
 120                         /*density*/ 0);
 121
 122         /* map channels
 123          * - Mono:
 124          *    always use first only
 125          * - MonoToStereo:
 126          *    mono-file: use 1st for M -> L, M -> R
 127          *    else: use first two channels
 128          * - Stereo
 129          *    mono-file: use 1st for both L -> L, R -> R, no x-over
 130          *    stereo-file: L -> L, R -> R  -- no L/R, R/L x-over
 131          *    3chan-file: ignore 3rd channel, use as stereo-file.
 132          *    4chan file:  L -> L, L -> R, R -> R, R -> L
 133          */
 134
 135         uint32_t n_imp = n_inputs() * n_outputs ();
 136         uint32_t n_chn = _readables.size();
 137
 138 #ifndef NDEBUG
 139         printf ("Convolver::reconfigure Nin %d Nout %d Nimp %d Nchn %d\n", n_inputs (), n_outputs (), n_imp, n_chn);
 140 #endif
 141
 142         if (_irc == Stereo && n_chn == 3) {
 143                 /* ignore 3rd channel */
 144                 n_chn = 2;
 145         }
 146         if (_irc == Stereo && n_chn <= 2) {
 147                 /* ignore x-over */
 148                 n_imp = 2;
 149         }
 150
 151         assert (n_imp <= 4);
 152
 153         for (uint32_t c = 0; c < n_imp && rv == 0; ++c) {
 154                 int ir_c = c % n_chn;
 155                 int io_o = c % n_outputs();
 156                 int io_i;
 157
 158                 if (n_imp == 2 && _irc == Stereo) {
 159                         /*           (imp, in, out)
 160                          * Stereo       (2, 2, 2)    1: L -> L, 2: R -> R
 161                          */
 162                         io_i = c % n_inputs();
 163                 } else {
 164                         /*           (imp, in, out)
 165                          * Mono         (1, 1, 1)   1: M -> M
 166                          * MonoToStereo (2, 1, 2)   1: M -> L, 2: M -> R
 167                          * Stereo       (4, 2, 2)   1: L -> L, 2: L -> R, 3: R -> L, 4: R -> R
 168                          */
 169                         io_i = (c / n_outputs()) % n_inputs();
 170                 }
 171
 172
 173                 boost::shared_ptr<Readable> r = _readables[ir_c];
 174                 assert (r->readable_length () == _max_size);
 175                 assert (r->n_channels () == 1);
 176
 177                 const float    chan_gain  = _ir_settings.gain * _ir_settings.channel_gain[c];
 178                 const uint32_t chan_delay = _ir_settings.pre_delay + _ir_settings.channel_delay[c];
 179
 180 #ifndef NDEBUG
 181                 printf ("Convolver map: IR-chn %d: in %d -> out %d (gain: %.1fdB delay; %d)\n", ir_c + 1, io_i + 1, io_o + 1, 20.f * log10f(chan_gain), chan_delay);
 182 #endif
 183
 184                 uint32_t pos = 0;
 185                 while (true) {
 186                         float ir[8192];
 187                         samplecnt_t to_read = std::min ((uint32_t)8192, _max_size - pos);
 188                         samplecnt_t ns = r->read (ir, pos, to_read, 0);
 189
 190                         if (ns == 0) {
 191                                 assert (pos == _max_size);
 192                                 break;
 193                         }
 194
 195                         if (chan_gain != 1.f) {
 196                                 for (samplecnt_t i = 0; i < ns; ++i) {
 197                                         ir[i] *= chan_gain;
 198                                 }
 199                         }
 200
 201                         rv = _convproc.impdata_create (
 202                                         /*i/o map */ io_i, io_o,
 203                                         /*stride, de-interleave */1,
 204                                         ir,
 205                                         chan_delay + pos, chan_delay + pos + ns);
 206
 207                         if (rv != 0) {
 208                                 break;
 209                         }
 210
 211                         pos += ns;
 212
 213                         if (pos == _max_size) {
 214                                 break;
 215                         }
 216                 }
 217         }
 218
 219         if (rv == 0) {
 220                 rv = _convproc.start_process (pbd_absolute_rt_priority (PBD_SCHED_FIFO, AudioEngine::instance()->client_real_time_priority() - 2), PBD_SCHED_FIFO);
 221         }
 222
 223         assert (rv == 0); // bail out in debug builds
 224
 225         if (rv != 0) {
 226                 _convproc.stop_process ();
 227                 _convproc.cleanup ();
 228                 _configured = false;
 229                 return;
 230         }
 231
 232         _configured = true;
 233
 234 #ifndef NDEBUG
 235         _convproc.print (stdout);
 236 #endif
 237 }
 238
 239 bool
 240 Convolver::ready () const {
 241         return _configured && _convproc.state () == Convproc::ST_PROC;
 242 }
 243
 244 void
 245 Convolver::run (float* buf, uint32_t n_samples)
 246 {
 247         assert (_convproc.state () == Convproc::ST_PROC);
 248         assert (_irc == Mono);
 249
 250         uint32_t done = 0;
 251         uint32_t remain = n_samples;
 252
 253         while (remain > 0) {
 254                 uint32_t ns = std::min (remain, _n_samples - _offset);
 255
 256                 float* const       in  = _convproc.inpdata (/*channel*/0);
 257                 float const* const out = _convproc.outdata (/*channel*/0);
 258
 259                 memcpy (&in[_offset], &buf[done], sizeof (float) * ns);
 260                 memcpy (&buf[done], &out[_offset], sizeof (float) * ns);
 261
 262                 _offset += ns;
 263                 done    += ns;
 264                 remain  -= ns;
 265
 266                 if (_offset == _n_samples) {
 267                         _convproc.process (/*sync, freewheeling*/ true);
 268                         _offset = 0;
 269                 }
 270         }
 271 }
 272
 273 void
 274 Convolver::run_stereo (float* left, float* right, uint32_t n_samples)
 275 {
 276         assert (_convproc.state () == Convproc::ST_PROC);
 277         assert (_irc != Mono);
 278
 279         uint32_t done = 0;
 280         uint32_t remain = n_samples;
 281
 282         while (remain > 0) {
 283                 uint32_t ns = std::min (remain, _n_samples - _offset);
 284
 285                 memcpy (&_convproc.inpdata(0)[_offset], &left[done], sizeof (float) * ns);
 286                 if (_irc >= Stereo) {
 287                         memcpy (&_convproc.inpdata(1)[_offset], &right[done], sizeof (float) * ns);
 288                 }
 289                 memcpy (&left[done],  &_convproc.outdata(0)[_offset], sizeof (float) * ns);
 290                 memcpy (&right[done], &_convproc.outdata(1)[_offset], sizeof (float) * ns);
 291
 292                 _offset += ns;
 293                 done    += ns;
 294                 remain  -= ns;
 295
 296                 if (_offset == _n_samples) {
 297                         _convproc.process (true);
 298                         _offset = 0;
 299                 }
 300         }
 301 }