libs/vamp-pyin/Yin.cpp

   1 /* -*- c-basic-offset: 4 indent-tabs-mode: nil -*-  vi:set ts=8 sts=4 sw=4: */\r
   2 \r
   3 /*\r
   4     pYIN - A fundamental frequency estimator for monophonic audio\r
   5     Centre for Digital Music, Queen Mary, University of London.\r
   6 \r
   7     This program is free software; you can redistribute it and/or\r
   8     modify it under the terms of the GNU General Public License as\r
   9     published by the Free Software Foundation; either version 2 of the\r
  10     License, or (at your option) any later version.  See the file\r
  11     COPYING included with this distribution for more information.\r
  12 */\r
  13 \r
  14 #include "Yin.h"\r
  15 \r
  16 #include "vamp-sdk/FFT.h"\r
  17 #include "MeanFilter.h"\r
  18 #include "YinUtil.h"\r
  19 \r
  20 #include <vector>\r
  21 #include <cstdlib>\r
  22 #include <cstdio>\r
  23 #include <cmath>\r
  24 #include <complex>\r
  25 \r
  26 using std::vector;\r
  27 \r
  28 Yin::Yin(size_t frameSize, size_t inputSampleRate, double thresh, bool fast) :\r
  29     m_frameSize(frameSize),\r
  30     m_inputSampleRate(inputSampleRate),\r
  31     m_thresh(thresh),\r
  32     m_threshDistr(2),\r
  33     m_yinBufferSize(frameSize/2),\r
  34     m_fast(fast)\r
  35 {\r
  36     if (frameSize & (frameSize-1)) {\r
  37       //  throw "N must be a power of two";\r
  38     }\r
  39 }\r
  40 \r
  41 Yin::~Yin()\r
  42 {\r
  43 }\r
  44 \r
  45 Yin::YinOutput\r
  46 Yin::process(const double *in) const {\r
  47 \r
  48     double* yinBuffer = new double[m_yinBufferSize];\r
  49 \r
  50     // calculate aperiodicity function for all periods\r
  51     if (m_fast) YinUtil::fastDifference(in, yinBuffer, m_yinBufferSize);\r
  52     else YinUtil::slowDifference(in, yinBuffer, m_yinBufferSize);\r
  53 \r
  54     YinUtil::cumulativeDifference(yinBuffer, m_yinBufferSize);\r
  55 \r
  56     int tau = 0;\r
  57     tau = YinUtil::absoluteThreshold(yinBuffer, m_yinBufferSize, m_thresh);\r
  58 \r
  59     double interpolatedTau;\r
  60     double aperiodicity;\r
  61     double f0;\r
  62 \r
  63     if (tau!=0)\r
  64     {\r
  65         interpolatedTau = YinUtil::parabolicInterpolation(yinBuffer, abs(tau), m_yinBufferSize);\r
  66         f0 = m_inputSampleRate * (1.0 / interpolatedTau);\r
  67     } else {\r
  68         interpolatedTau = 0;\r
  69         f0 = 0;\r
  70     }\r
  71     double rms = std::sqrt(YinUtil::sumSquare(in, 0, m_yinBufferSize)/m_yinBufferSize);\r
  72     aperiodicity = yinBuffer[abs(tau)];\r
  73     // std::cerr << aperiodicity << std::endl;\r
  74     if (tau < 0) f0 = -f0;\r
  75 \r
  76     Yin::YinOutput yo(f0, 1-aperiodicity, rms);\r
  77     for (size_t iBuf = 0; iBuf < m_yinBufferSize; ++iBuf)\r
  78     {\r
  79         yo.salience.push_back(yinBuffer[iBuf] < 1 ? 1-yinBuffer[iBuf] : 0); // why are the values sometimes < 0 if I don't check?\r
  80     }\r
  81 \r
  82     delete [] yinBuffer;\r
  83     return yo;\r
  84 }\r
  85 \r
  86 Yin::YinOutput\r
  87 Yin::processProbabilisticYin(const double *in) const {\r
  88 \r
  89     double* yinBuffer = new double[m_yinBufferSize];\r
  90 \r
  91     // calculate aperiodicity function for all periods\r
  92     if (m_fast) YinUtil::fastDifference(in, yinBuffer, m_yinBufferSize);\r
  93     else YinUtil::slowDifference(in, yinBuffer, m_yinBufferSize);\r
  94 \r
  95     YinUtil::cumulativeDifference(yinBuffer, m_yinBufferSize);\r
  96 \r
  97     vector<double> peakProbability = YinUtil::yinProb(yinBuffer, m_threshDistr, m_yinBufferSize);\r
  98 \r
  99     // calculate overall "probability" from peak probability\r
 100     double probSum = 0;\r
 101     for (size_t iBin = 0; iBin < m_yinBufferSize; ++iBin)\r
 102     {\r
 103         probSum += peakProbability[iBin];\r
 104     }\r
 105     double rms = std::sqrt(YinUtil::sumSquare(in, 0, m_yinBufferSize)/m_yinBufferSize);\r
 106     Yin::YinOutput yo(0,0,rms);\r
 107     for (size_t iBuf = 0; iBuf < m_yinBufferSize; ++iBuf)\r
 108     {\r
 109         yo.salience.push_back(peakProbability[iBuf]);\r
 110         if (peakProbability[iBuf] > 0)\r
 111         {\r
 112             double currentF0 =\r
 113                 m_inputSampleRate * (1.0 /\r
 114                 YinUtil::parabolicInterpolation(yinBuffer, iBuf, m_yinBufferSize));\r
 115             yo.freqProb.push_back(pair<double, double>(currentF0, peakProbability[iBuf]));\r
 116         }\r
 117     }\r
 118 \r
 119     // std::cerr << yo.freqProb.size() << std::endl;\r
 120 \r
 121     delete [] yinBuffer;\r
 122     return yo;\r
 123 }\r
 124 \r
 125 \r
 126 int\r
 127 Yin::setThreshold(double parameter)\r
 128 {\r
 129     m_thresh = static_cast<float>(parameter);\r
 130     return 0;\r
 131 }\r
 132 \r
 133 int\r
 134 Yin::setThresholdDistr(float parameter)\r
 135 {\r
 136     m_threshDistr = static_cast<size_t>(parameter);\r
 137     return 0;\r
 138 }\r
 139 \r
 140 int\r
 141 Yin::setFrameSize(size_t parameter)\r
 142 {\r
 143     m_frameSize = parameter;\r
 144     m_yinBufferSize = m_frameSize/2;\r
 145     return 0;\r
 146 }\r
 147 \r
 148 int\r
 149 Yin::setFast(bool parameter)\r
 150 {\r
 151     m_fast = parameter;\r
 152     return 0;\r
 153 }\r