gtk2_ardour/fft_graph.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2006 Paul Davis
   3
   4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7     (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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17
  18 */
  19
  20 #include <iostream>
  21
  22 #include <glibmm.h>
  23 #include <glibmm/refptr.h>
  24
  25 #include <gdkmm/gc.h>
  26
  27 #include <gtkmm/widget.h>
  28 #include <gtkmm/style.h>
  29 #include <gtkmm/treemodel.h>
  30 #include <gtkmm/treepath.h>
  31
  32 #include <pbd/stl_delete.h>
  33
  34 #include <math.h>
  35
  36 #include "fft_graph.h"
  37 #include "analysis_window.h"
  38
  39 using namespace std;
  40 using namespace Gtk;
  41 using namespace Gdk;
  42
  43 FFTGraph::FFTGraph(int windowSize)
  44 {
  45         _logScale = 0;
  46
  47         _in       = 0;
  48         _out      = 0;
  49         _hanning  = 0;
  50         _logScale = 0;
  51
  52         _a_window = 0;
  53
  54         setWindowSize(windowSize);
  55 }
  56
  57 void
  58 FFTGraph::setWindowSize(int windowSize)
  59 {
  60         if (_a_window) {
  61                 Glib::Mutex::Lock lm  (_a_window->track_list_lock);
  62                 setWindowSize_internal(windowSize);
  63         } else {
  64                 setWindowSize_internal(windowSize);
  65         }
  66 }
  67
  68 void
  69 FFTGraph::setWindowSize_internal(int windowSize)
  70 {
  71         // remove old tracklist & graphs
  72         if (_a_window) {
  73                 _a_window->clear_tracklist();
  74         }
  75
  76         _windowSize = windowSize;
  77         _dataSize = windowSize / 2;
  78         if (_in != 0) {
  79                 fftwf_destroy_plan(_plan);
  80                 free(_in);
  81                 _in = 0;
  82         }
  83
  84         if (_out != 0) {
  85                 free(_out);
  86                 _out = 0;
  87         }
  88
  89         if (_hanning != 0) {
  90                 free(_hanning);
  91                 _hanning = 0;
  92         }
  93
  94         if (_logScale != 0) {
  95                 free(_logScale);
  96                 _logScale = 0;
  97         }
  98
  99         // When destroying, window size is set to zero to free up memory
 100         if (windowSize == 0)
 101                 return;
 102
 103         // FFT input & output buffers
 104         _in      = (float *) fftwf_malloc(sizeof(float) * _windowSize);
 105         _out     = (float *) fftwf_malloc(sizeof(float) * _windowSize);
 106
 107         // Hanning window
 108         _hanning = (float *) malloc(sizeof(float) * _windowSize);
 109
 110
 111         // normalize the window
 112         double sum = 0.0;
 113
 114         for (int i=0; i < _windowSize; i++) {
 115                 _hanning[i]=0.81f * ( 0.5f - (0.5f * (float) cos(2.0f * M_PI * (float)i / (float)(_windowSize))));
 116                 sum += _hanning[i];
 117         }
 118
 119         double isum = 1.0 / sum;
 120
 121         for (int i=0; i < _windowSize; i++) {
 122                 _hanning[i] *= isum;
 123         }
 124
 125         _logScale = (int *) malloc(sizeof(int) * _dataSize);
 126         for (int i = 0; i < _dataSize; i++) {
 127                 _logScale[i] = (int)floor(log10( 1.0 + i * 9.0 / (double)_dataSize) * (double)scaleWidth);
 128         }
 129         _plan = fftwf_plan_r2r_1d(_windowSize, _in, _out, FFTW_R2HC, FFTW_ESTIMATE);
 130 }
 131
 132 FFTGraph::~FFTGraph()
 133 {
 134         // This will free everything
 135         setWindowSize(0);
 136 }
 137
 138 bool
 139 FFTGraph::on_expose_event (GdkEventExpose* event)
 140 {
 141         redraw();
 142         return true;
 143 }
 144
 145 FFTResult *
 146 FFTGraph::prepareResult(Gdk::Color color, string trackname)
 147 {
 148         FFTResult *res = new FFTResult(this, color, trackname);
 149
 150         return res;
 151 }
 152
 153 void
 154 FFTGraph::analyze(float *window, float *composite)
 155 {
 156         int i;
 157         // Copy the data and apply the hanning window
 158         for (i = 0; i < _windowSize; i++) {
 159                 _in[i] = window[ i ] * _hanning[ i ];
 160         }
 161
 162         fftwf_execute(_plan);
 163
 164         composite[0] += (_out[0] * _out[0]);
 165
 166         for (i=1; i < _dataSize - 1; i++) { // TODO: check with Jesse whether this is really correct
 167                 composite[i] += (_out[i] * _out[i]) + (_out[_windowSize-i] * _out[_windowSize-i]);
 168         }
 169 }
 170
 171 void
 172 FFTGraph::set_analysis_window(AnalysisWindow *a_window)
 173 {
 174         _a_window = a_window;
 175 }
 176
 177 void
 178 FFTGraph::draw_scales(Glib::RefPtr<Gdk::Window> window)
 179 {
 180
 181         Glib::RefPtr<Gtk::Style> style = get_style();
 182         Glib::RefPtr<Gdk::GC> black = style->get_black_gc();
 183         Glib::RefPtr<Gdk::GC> white = style->get_white_gc();
 184
 185         window->draw_rectangle(black, true, 0, 0, width, height);
 186
 187         /**
 188          *  4          5
 189          *  _          _
 190          *   |        |
 191          * 1 |        | 2
 192          *   |________|
 193          *        3
 194          **/
 195
 196         // Line 1
 197         window->draw_line(white, h_margin, v_margin, h_margin, height - v_margin );
 198
 199         // Line 2
 200         window->draw_line(white, width - h_margin, v_margin, width - h_margin, height - v_margin );
 201
 202         // Line 3
 203         window->draw_line(white, h_margin, height - v_margin, width - h_margin, height - v_margin );
 204
 205 #define DB_METRIC_LENGTH 8
 206         // Line 5
 207         window->draw_line(white, h_margin - DB_METRIC_LENGTH, v_margin, h_margin, v_margin );
 208
 209         // Line 6
 210         window->draw_line(white, width - h_margin, v_margin, width - h_margin + DB_METRIC_LENGTH, v_margin );
 211
 212
 213         if (graph_gc == 0) {
 214                 graph_gc = GC::create( get_window() );
 215         }
 216
 217         Color grey;
 218
 219         grey.set_rgb_p(0.2, 0.2, 0.2);
 220
 221         graph_gc->set_rgb_fg_color( grey );
 222
 223         if (layout == 0) {
 224                 layout = create_pango_layout ("");
 225                 layout->set_font_description (get_style()->get_font());
 226         }
 227
 228         // Draw logscale
 229         int logscale_pos = 0;
 230         int position_on_scale;
 231         for (int x = 1; x < 8; x++) {
 232                 position_on_scale = (int)floor( (double)scaleWidth*(double)x/8.0);
 233
 234                 while (_logScale[logscale_pos] < position_on_scale)
 235                         logscale_pos++;
 236
 237                 int coord = v_margin + 1.0 + position_on_scale;
 238
 239                 int SR = 44100;
 240
 241                 int rate_at_pos = (double)(SR/2) * (double)logscale_pos / (double)_dataSize;
 242
 243                 char buf[32];
 244                 snprintf(buf,32,"%dhz",rate_at_pos);
 245
 246                 std::string label = buf;
 247
 248                 layout->set_text(label);
 249
 250                 window->draw_line(graph_gc, coord, v_margin, coord, height - v_margin);
 251
 252                 int width, height;
 253                 layout->get_pixel_size (width, height);
 254
 255                 window->draw_layout(white, coord - width / 2, v_margin / 2, layout);
 256
 257         }
 258
 259 }
 260
 261 void
 262 FFTGraph::redraw()
 263 {
 264         Glib::Mutex::Lock lm  (_a_window->track_list_lock);
 265
 266         draw_scales(get_window());
 267
 268         if (_a_window == 0)
 269                 return;
 270
 271         if (!_a_window->track_list_ready)
 272                 return;
 273
 274
 275         // Find "session wide" min & max
 276         float min =  1000000000000.0;
 277         float max = -1000000000000.0;
 278
 279         TreeNodeChildren track_rows = _a_window->track_list.get_model()->children();
 280
 281         for (TreeIter i = track_rows.begin(); i != track_rows.end(); i++) {
 282
 283                 TreeModel::Row row = *i;
 284                 FFTResult *res = row[_a_window->tlcols.graph];
 285
 286                 // disregard fft analysis from empty signals
 287                 if (res->minimum() == res->maximum()) {
 288                         continue;
 289                 }
 290
 291                 if ( res->minimum() < min) {
 292                         min = res->minimum();
 293                 }
 294
 295                 if ( res->maximum() > max) {
 296                         max = res->maximum();
 297                 }
 298         }
 299
 300         int graph_height = height - 2 * h_margin;
 301
 302         if (graph_gc == 0) {
 303                 graph_gc = GC::create( get_window() );
 304         }
 305
 306
 307         double pixels_per_db = (double)graph_height / (double)(max - min);
 308
 309
 310         for (TreeIter i = track_rows.begin(); i != track_rows.end(); i++) {
 311
 312                 TreeModel::Row row = *i;
 313
 314                 // don't show graphs for tracks which are deselected
 315                 if (!row[_a_window->tlcols.visible]) {
 316                         continue;
 317                 }
 318
 319                 FFTResult *res = row[_a_window->tlcols.graph];
 320
 321                 // don't show graphs for empty signals
 322                 if (res->minimum() == res->maximum()) {
 323                         continue;
 324                 }
 325
 326                 std::string name = row[_a_window->tlcols.trackname];
 327
 328                 // Set color from track
 329                 graph_gc->set_rgb_fg_color( res->get_color() );
 330
 331                 float mpp = -1000000.0;
 332                 int prevx = 0;
 333                 float prevSample = min;
 334
 335                 for (int x = 0; x < res->length() - 1; x++) {
 336
 337                         if (res->sampleAt(x) > mpp)
 338                                 mpp = res->sampleAt(x);
 339
 340                         // If the next point on the log scale is at the same location,
 341                         // don't draw yet
 342                         if (x + 1 < res->length() &&
 343                                 _logScale[x] == _logScale[x + 1]) {
 344                                 continue;
 345                         }
 346
 347                         get_window()->draw_line(
 348                                         graph_gc,
 349                                         v_margin + 1 + prevx,
 350                                         graph_height - (int)floor( (prevSample - min) * pixels_per_db) + h_margin - 1,
 351                                         v_margin + 1 + _logScale[x],
 352                                         graph_height - (int)floor( (mpp        - min) * pixels_per_db) + h_margin - 1);
 353
 354                         prevx = _logScale[x];
 355                         prevSample = mpp;
 356
 357
 358                         mpp = -1000000.0;
 359
 360                 }
 361         }
 362
 363 }
 364
 365 void
 366 FFTGraph::on_size_request(Gtk::Requisition* requisition)
 367 {
 368         width  = scaleWidth  + h_margin * 2;
 369         height = scaleHeight + 2 + v_margin * 2;
 370
 371         if (_logScale != 0) {
 372                 free(_logScale);
 373         }
 374
 375         _logScale = (int *) malloc(sizeof(int) * _dataSize);
 376         //cerr << "LogScale: " << endl;
 377         for (int i = 0; i < _dataSize; i++) {
 378                 _logScale[i] = (int)floor(log10( 1.0 + i * 9.0 / (double)_dataSize) * (double)scaleWidth);
 379                 //cerr << i << ":\t" << _logScale[i] << endl;
 380         }
 381
 382         requisition->width  = width;;
 383         requisition->height = height;
 384 }
 385
 386 void
 387 FFTGraph::on_size_allocate(Gtk::Allocation alloc)
 388 {
 389         width = alloc.get_width();
 390         height = alloc.get_height();
 391
 392         DrawingArea::on_size_allocate (alloc);
 393
 394 }
 395