basic DSP lib (for lua bindings)
authorRobin Gareus <robin@gareus.org>
Wed, 3 Feb 2016 19:42:47 +0000 (20:42 +0100)
committerRobin Gareus <robin@gareus.org>
Mon, 22 Feb 2016 21:06:47 +0000 (22:06 +0100)
libs/ardour/ardour/dsp_filter.h [new file with mode: 0644]
libs/ardour/dsp_filter.cc [new file with mode: 0644]
libs/ardour/wscript

diff --git a/libs/ardour/ardour/dsp_filter.h b/libs/ardour/ardour/dsp_filter.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ae2928d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,72 @@
+/*
+ * Copyright (C) 2016 Robin Gareus <robin@gareus.org>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License
+ * as published by the Free Software Foundation; either version 2
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
+ *
+ */
+#ifndef _dsp_filter_h_
+#define _dsp_filter_h_
+
+#include <stdint.h>
+#include "ardour/libardour_visibility.h"
+
+namespace ARDOUR { namespace DSP {
+
+       void memset (float *data, const float val, const uint32_t n_samples);
+       void mmult (float *data, float *mult, const uint32_t n_samples);
+
+
+       class LIBARDOUR_API LowPass {
+               public:
+                       LowPass (double samplerate, float freq);
+                       void proc (float *data, const uint32_t n_samples);
+                       void ctrl (float *data, const float val, const uint32_t n_samples);
+                       void set_cutoff (float freq);
+                       void reset () { _z =  0.f; }
+               private:
+                       float _rate;
+                       float _z;
+                       float _a;
+       };
+
+       class LIBARDOUR_API BiQuad {
+               public:
+                       enum Type {
+                               LowPass,
+                               HighPass,
+                               BandPassSkirt,
+                               BandPass0dB,
+                               Notch,
+                               AllPass,
+                               Peaking,
+                               LowShelf,
+                               HighShelf
+                       };
+
+                       BiQuad (double samplerate);
+                       BiQuad (const BiQuad &other);
+
+                       void run (float *data, const uint32_t n_samples);
+                       void compute (Type, double freq, double Q, double gain);
+                       void reset () { _z1 = _z2 = 0.0; }
+               private:
+                       double _rate;
+                       float  _z1, _z2;
+                       double _a1, _a2;
+                       double _b0, _b1, _b2;
+       };
+
+} } /* namespace */
+#endif
diff --git a/libs/ardour/dsp_filter.cc b/libs/ardour/dsp_filter.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3026666
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,229 @@
+/*
+ * Copyright (C) 2016 Robin Gareus <robin@gareus.org>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License
+ * as published by the Free Software Foundation; either version 2
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
+ *
+ */
+
+#include <stdlib.h>
+#include <math.h>
+#include "ardour/dsp_filter.h"
+
+#ifndef M_PI
+#define M_PI 3.14159265358979323846
+#endif
+
+using namespace ARDOUR::DSP;
+
+void
+ARDOUR::DSP::memset (float *data, const float val, const uint32_t n_samples) {
+       for (uint32_t i = 0; i < n_samples; ++i) {
+               data[i] = val;
+       }
+}
+
+void
+ARDOUR::DSP::mmult (float *data, float *mult, const uint32_t n_samples) {
+       for (uint32_t i = 0; i < n_samples; ++i) {
+               data[i] *= mult[i];
+       }
+}
+
+
+LowPass::LowPass (double samplerate, float freq)
+       : _rate (samplerate)
+       , _z (0)
+{
+       set_cutoff (freq);
+}
+
+void
+LowPass::set_cutoff (float freq)
+{
+       _a = 1.f - expf (-2.f * M_PI * freq / _rate);
+}
+
+void
+LowPass::proc (float *data, const uint32_t n_samples)
+{
+       // localize variables
+       const float a = _a;
+       float z = _z;
+       for (uint32_t i = 0; i < n_samples; ++i) {
+               data[i] += a * (data[i] - z);
+               z = data[i];
+       }
+       _z = z;
+}
+
+void
+LowPass::ctrl (float *data, const float val, const uint32_t n_samples)
+{
+       // localize variables
+       const float a = _a;
+       float z = _z;
+       for (uint32_t i = 0; i < n_samples; ++i) {
+               data[i] += a * (val - z);
+               z = data[i];
+       }
+       _z = z;
+}
+
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+BiQuad::BiQuad (double samplerate)
+       : _rate (samplerate)
+       , _z1 (0.0)
+       , _z2 (0.0)
+       , _a1 (0.0)
+       , _a2 (0.0)
+       , _b0 (1.0)
+       , _b1 (0.0)
+       , _b2 (0.0)
+{
+}
+
+BiQuad::BiQuad (const BiQuad &other)
+       : _rate (other._rate)
+       , _z1 (0.0)
+       , _z2 (0.0)
+       , _a1 (other._a1)
+       , _a2 (other._a2)
+       , _b0 (other._b0)
+       , _b1 (other._b1)
+       , _b2 (other._b2)
+{
+}
+
+void
+BiQuad::run (float *data, const uint32_t n_samples)
+{
+       for (uint32_t i = 0; i < n_samples; ++i) {
+               const float xn = data[i];
+               const float z = _b0 * xn + _z1;
+               _z1           = _b1 * xn - _a1 * z + _z2;
+               _z2           = _b2 * xn - _a2 * z;
+               data[i] = z;
+       }
+}
+
+void
+BiQuad::compute (Type type, double freq, double Q, double gain)
+{
+       /* Compute biquad filter settings.
+        * Based on 'Cookbook formulae for audio EQ biquad filter coefficents'
+        * by Robert Bristow-Johnson
+        */
+       const double     A = pow (10.0, (gain / 40.0));
+       const double W0 = (2.0 * M_PI * freq) / _rate;
+       const double sinW0  = sin (W0);
+       const double cosW0  = cos (W0);
+       const double alpha = sinW0 / (2.0 * Q);
+       const double beta  = sqrt (A) / Q;
+
+       double _a0;
+
+       switch (type) {
+               case LowPass:
+                       _b0 = (1.0 - cosW0) / 2.0;
+                       _b1 =  1.0 - cosW0;
+                       _b2 = (1.0 - cosW0) / 2.0;
+                       _a0 =  1.0 + alpha;
+                       _a1 = -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =  1.0 - alpha;
+                       break;
+
+               case HighPass:
+                       _b0 =  (1.0 + cosW0) / 2.0;
+                       _b1 = -(1.0 + cosW0);
+                       _b2 =  (1.0 + cosW0) / 2.0;
+                       _a0 =   1.0 + alpha;
+                       _a1 =  -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =   1.0 - alpha;
+                       break;
+
+               case BandPassSkirt: /* Constant skirt gain, peak gain = Q */
+                       _b0 =  sinW0 / 2.0;
+                       _b1 =  0.0;
+                       _b2 = -sinW0 / 2.0;
+                       _a0 =  1.0 + alpha;
+                       _a1 = -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =  1.0 - alpha;
+                       break;
+
+               case BandPass0dB: /* Constant 0 dB peak gain */
+                       _b0 =  alpha;
+                       _b1 =  0.0;
+                       _b2 = -alpha;
+                       _a0 =  1.0 + alpha;
+                       _a1 = -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =  1.0 - alpha;
+                       break;
+
+               case Notch:
+                       _b0 =  1.0;
+                       _b1 = -2.0 * cosW0;
+                       _b2 =  1.0;
+                       _a0 =  1.0 + alpha;
+                       _a1 = -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =  1.0 - alpha;
+                       break;
+
+               case AllPass:
+                       _b0 =  1.0 - alpha;
+                       _b1 = -2.0 * cosW0;
+                       _b2 =  1.0 + alpha;
+                       _a0 =  1.0 + alpha;
+                       _a1 = -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =  1.0 - alpha;
+                       break;
+
+               case Peaking:
+                       _b0 =  1.0 + (alpha * A);
+                       _b1 = -2.0 * cosW0;
+                       _b2 =  1.0 - (alpha * A);
+                       _a0 =  1.0 + (alpha / A);
+                       _a1 = -2.0 * cosW0;
+                       _a2 =  1.0 - (alpha / A);
+                       break;
+
+               case LowShelf:
+                       _b0 =         A * ((A + 1) - ((A - 1) * cosW0) + (beta * sinW0));
+                       _b1 = (2.0 * A) * ((A - 1) - ((A + 1) * cosW0));
+                       _b2 =         A * ((A + 1) - ((A - 1) * cosW0) - (beta * sinW0));
+                       _a0 =              (A + 1) + ((A - 1) * cosW0) + (beta * sinW0);
+                       _a1 =      -2.0 * ((A - 1) + ((A + 1) * cosW0));
+                       _a2 =              (A + 1) + ((A - 1) * cosW0) - (beta * sinW0);
+                       break;
+
+               case HighShelf:
+                       _b0 =          A * ((A + 1) + ((A - 1) * cosW0) + (beta * sinW0));
+                       _b1 = -(2.0 * A) * ((A - 1) + ((A + 1) * cosW0));
+                       _b2 =          A * ((A + 1) + ((A - 1) * cosW0) - (beta * sinW0));
+                       _a0 =               (A + 1) - ((A - 1) * cosW0) + (beta * sinW0);
+                       _a1 =        2.0 * ((A - 1) - ((A + 1) * cosW0));
+                       _a2 =               (A + 1) - ((A - 1) * cosW0) - (beta * sinW0);
+                       break;
+               default:
+                       abort(); /*NOTREACHED*/
+                       break;
+       }
+
+       _b0 /= _a0;
+       _b1 /= _a0;
+       _b2 /= _a0;
+       _a1 /= _a0;
+       _a2 /= _a0;
+}
index 22aeb21dfaed0f2e0fcc08df6162b2ce821cf65c..844df2ed21ea5ceca5807ab27d4a907cd6424af1 100644 (file)
@@ -65,6 +65,7 @@ libardour_sources = [
         'delivery.cc',
         'directory_names.cc',
         'diskstream.cc',
+        'dsp_filter.cc',
         'ebur128_analysis.cc',
         'element_import_handler.cc',
         'element_importer.cc',