scripts/filt.lua

   1 ardour {
   2         ["type"]    = "dsp",
   3         name        = "Biquad Filter",
   4         category    = "Filter",
   5         license     = "MIT",
   6         author      = "Robin Gareus",
   7         email       = "robin@gareus.org",
   8         site        = "http://gareus.org",
   9         description = [[Example Ardour Lua DSP Plugin]]
  10 }
  11
  12 function dsp_ioconfig ()
  13         return
  14         {
  15                 -- allow any number of I/O as long as port-count matches
  16                 { audio_in = -1, audio_out = -1},
  17         }
  18 end
  19
  20
  21 function dsp_params ()
  22         return
  23         {
  24                 { ["type"] = "input", name = "Type", min = 0, max = 4, default = 0, enum = true, scalepoints =
  25                         {
  26                                 ["Peaking"]    = 0,
  27                                 ["Low Shelf"]  = 1,
  28                                 ["High Shelf"] = 2,
  29                                 ["Low Pass"]   = 3,
  30                                 ["High Pass"]  = 4,
  31                         }
  32                 },
  33                 { ["type"] = "input", name = "Gain", min = -20, max = 20,    default = 0,    unit="dB" },
  34                 { ["type"] = "input", name = "Freq", min =  20, max = 20000, default = 1000, unit="Hz", logarithmic = true },
  35                 { ["type"] = "input", name = "Q",    min = 0.1, max = 8,     default = .707, logarithmic = true },
  36         }
  37 end
  38
  39 -- translate type parameter to DSP enum
  40 -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#ARDOUR.DSP.Biquad.Type
  41 function map_type (t)
  42         if     t == 1 then
  43                 return ARDOUR.DSP.BiquadType.LowShelf
  44         elseif t == 2 then
  45                 return ARDOUR.DSP.BiquadType.HighShelf
  46         elseif t == 3 then
  47                 return ARDOUR.DSP.BiquadType.LowPass
  48         elseif t == 4 then
  49                 return ARDOUR.DSP.BiquadType.HighPass
  50         else
  51                 return ARDOUR.DSP.BiquadType.Peaking
  52         end
  53 end
  54
  55 -- these globals are *not* shared between DSP and UI
  56 local filters = {}  -- the biquad filter instances (DSP)
  57 local filt -- the biquad filter instance (GUI, response)
  58 local cur = {0, 0, 0, 0} -- current parameters
  59 local lpf = 0.03 -- parameter low-pass filter time-constant
  60 local chn = 0 -- channel/filter count
  61
  62 function dsp_init (rate)
  63         self:shmem ():allocate (1) -- shared mem to tell the GUI the samplerate
  64         local cfg = self:shmem ():to_int (0):array ()
  65         cfg[1] = rate
  66         -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#ARDOUR:DSP:Biquad
  67         filt = ARDOUR.DSP.Biquad (rate) -- initialize filter
  68         lpf = 13000 / rate -- interpolation time constant
  69 end
  70
  71 function dsp_configure (ins, outs)
  72         assert (ins:n_audio () == outs:n_audio ())
  73         local cfg = self:shmem ():to_int (0):array ()
  74         local rate = cfg[1]
  75         chn = ins:n_audio ()
  76         for c = 1, chn do
  77                 filters[c] = ARDOUR.DSP.Biquad (rate) -- initialize filters
  78         end
  79         cur = {0, 0, 0, 0}
  80 end
  81
  82 -- helper functions for parameter interpolation
  83 function param_changed (ctrl)
  84         if ctrl[1] == cur[1] and ctrl[2] == cur[2] and ctrl[3] == cur[3] and ctrl[4] == cur[4] then
  85                 return false
  86         end
  87         return true
  88 end
  89
  90 function low_pass_filter_param (old, new, limit)
  91         if math.abs (old - new) < limit  then
  92                 return new
  93         else
  94                 return old + lpf * (new - old)
  95         end
  96 end
  97
  98 -- apply parameters, re-compute filter coefficients if needed
  99 function apply_params (ctrl)
 100         if not param_changed (ctrl) then
 101                 return
 102         end
 103
 104         if cur[1] ~= ctrl[1] then
 105                 -- reset filter state when type changes
 106                 filt:reset ()
 107                 for k = 1,4 do cur[k] = ctrl[k] end
 108         else
 109                 -- low-pass filter ctrl parameter values, smooth transition
 110                 cur[2] = low_pass_filter_param (cur[2], ctrl[2], 0.1) -- gain/dB
 111                 cur[3] = low_pass_filter_param (cur[3], ctrl[3], 1.0) -- freq/Hz
 112                 cur[4] = low_pass_filter_param (cur[4], ctrl[4], 0.01) -- quality
 113         end
 114
 115         for c = 1, chn do
 116                 filters[c]:compute (map_type (cur[1]), cur[3], cur[4], cur[2])
 117         end
 118 end
 119
 120
 121 -- the actual DSP callback
 122 function dsp_run (ins, outs, n_samples)
 123         local changed = false
 124         local siz = n_samples
 125         local off = 0
 126
 127         -- if a parameter was changed, process at most 64 samples at a time
 128         -- and interpolate parameters until the current settings match
 129         -- the target values
 130         if param_changed (CtrlPorts:array ()) then
 131                 changed = true
 132                 siz = 64
 133         end
 134
 135         while n_samples > 0 do
 136                 if changed then apply_params (CtrlPorts:array ()) end
 137                 if siz > n_samples then siz = n_samples end
 138
 139                 -- process all channels
 140                 for c = 1,#ins do
 141                         -- check if output and input buffers for this channel are identical
 142                         -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#C:FloatArray
 143                         if ins[c]:sameinstance (outs[c]) then
 144                                 filters[c]:run (ins[c]:offset (off), siz) -- in-place processing
 145                         else
 146                                 -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#ARDOUR:DSP
 147                                 ARDOUR.DSP.copy_vector (outs[c]:offset (off), ins[c]:offset (off), siz)
 148                                 filters[c]:run (outs[c]:offset (off), siz)
 149                         end
 150                 end
 151
 152                 n_samples = n_samples - siz
 153                 off = off + siz
 154         end
 155
 156         if changed then
 157                 -- notify display
 158                 self:queue_draw ()
 159         end
 160 end
 161
 162
 163 -------------------------------------------------------------------------------
 164 --- inline display
 165
 166 function round (n)
 167         return math.floor (n + .5)
 168 end
 169
 170 function freq_at_x (x, w)
 171         -- x-axis pixel for given freq, power-scale
 172         return 20 * 1000 ^ (x / w)
 173 end
 174
 175 function x_at_freq (f, w)
 176         -- frequency at given x-axis pixel
 177         return w * math.log (f / 20.0) / math.log (1000.0)
 178 end
 179
 180 function db_to_y (db, h)
 181         -- y-axis gain mapping
 182         if db < -20 then db = -20 end
 183         if db >  20 then db =  20 end
 184         return -.5 + 0.5 * h * (1 - db / 20)
 185 end
 186
 187 function grid_db (ctx, w, h, db)
 188         -- draw horizontal grid line
 189         local y = -.5 + round (db_to_y (db, h))
 190         ctx:move_to (0, y)
 191         ctx:line_to (w, y)
 192         ctx:stroke ()
 193 end
 194
 195 function grid_freq (ctx, w, h, f)
 196         -- draw vertical grid line
 197         local x = -.5 + round (x_at_freq (f, w))
 198         ctx:move_to (x, 0)
 199         ctx:line_to (x, h)
 200         ctx:stroke ()
 201 end
 202
 203 function render_inline (ctx, w, max_h)
 204         if not filt then
 205                 -- the GUI is separate from the DSP, but the GUI needs to know
 206                 -- the sample-rate that the DSP is using.
 207                 local shmem = self:shmem () -- get shared memory region
 208                 local cfg = shmem:to_int (0):array () -- "cast" into lua-table
 209                 -- instantiate filter (to calculate the transfer function's response)
 210                 filt = ARDOUR.DSP.Biquad (cfg[1])
 211         end
 212
 213         -- set filter coefficients if they have changed
 214         if param_changed (CtrlPorts:array ()) then
 215                 local ctrl = CtrlPorts:array ()
 216                 for k = 1,4 do cur[k] = ctrl[k] end
 217                 filt:compute (map_type (cur[1]), cur[3], cur[4], cur[2])
 218         end
 219
 220         -- calc height of inline display
 221         local h = math.ceil (w * 10 / 16) -- use 16:10 aspect
 222         h = 2 * round (h / 2) -- with an even number of vertical pixels
 223         if (h > max_h) then h = max_h end -- but at most max-height
 224
 225         -- ctx is a http://cairographics.org/ context
 226         -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#Cairo:Context
 227
 228         -- clear background
 229         ctx:rectangle (0, 0, w, h)
 230         ctx:set_source_rgba (.2, .2, .2, 1.0)
 231         ctx:fill ()
 232
 233         -- set line width: 1px
 234         -- Note: a cairo pixel at [1,1]  spans [0.5->1.5 , 0.5->1.5]
 235         -- hence the offset -0.5 in various move_to(), line_to() calls
 236         ctx:set_line_width (1.0)
 237
 238         -- draw grid
 239         local dash3 = C.DoubleVector ()
 240         dash3:add ({1, 3})
 241         ctx:set_dash (dash3, 2) -- dotted line
 242         ctx:set_source_rgba (.5, .5, .5, .5)
 243         grid_db (ctx, w, h, 0)
 244         grid_db (ctx, w, h, 6)
 245         grid_db (ctx, w, h, 12)
 246         grid_db (ctx, w, h, 18)
 247         grid_db (ctx, w, h, -6)
 248         grid_db (ctx, w, h, -12)
 249         grid_db (ctx, w, h, -18)
 250         grid_freq (ctx, w, h, 100)
 251         grid_freq (ctx, w, h, 1000)
 252         grid_freq (ctx, w, h, 10000)
 253         ctx:unset_dash ()
 254
 255         -- draw transfer function line
 256         ctx:set_source_rgba (.8, .8, .8, 1.0)
 257         ctx:move_to (-.5, db_to_y (filt:dB_at_freq (freq_at_x (0, w)), h))
 258         for x = 1,w do
 259                 local db = filt:dB_at_freq (freq_at_x (x, w))
 260                 ctx:line_to (-.5 + x, db_to_y (db, h))
 261         end
 262         ctx:stroke_preserve ()
 263
 264         -- fill area to zero under the curve
 265         ctx:line_to (w, -.5 + h * .5)
 266         ctx:line_to (0, -.5 + h * .5)
 267         ctx:close_path ()
 268         ctx:set_source_rgba (.5, .5, .5, .5)
 269         ctx:fill ()
 270
 271         return {w, h}
 272 end