add a lua high/low pass filter with configurable slope
authorRobin Gareus <robin@gareus.org>
Sun, 22 May 2016 22:43:55 +0000 (00:43 +0200)
committerRobin Gareus <robin@gareus.org>
Sun, 22 May 2016 22:43:55 +0000 (00:43 +0200)
scripts/hplp.lua [new file with mode: 0644]

diff --git a/scripts/hplp.lua b/scripts/hplp.lua
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3b6a34c
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,273 @@
+ardour {
+       ["type"]    = "dsp",
+       name        = "High/Low Pass Filter",
+       category    = "Filter",
+       license     = "MIT",
+       author      = "Robin Gareus",
+       email       = "robin@gareus.org",
+       site        = "http://gareus.org",
+       description = [[Example Ardour Lua DSP Plugin]]
+}
+
+function dsp_ioconfig ()
+       return
+       {
+               -- allow any number of I/O as long as port-count matches
+               { audio_in = -1, audio_out = -1},
+       }
+end
+
+
+function dsp_params ()
+       return
+       {
+               { ["type"] = "input", name = "Type", min = 0, max = 1, default = 0, enum = true, scalepoints =
+                       {
+                               ["High Pass"]  = 0,
+                               ["Low Pass"]   = 1,
+                       }
+               },
+               { ["type"] = "input", name = "Steepness", min = 1, max = 4, default = 1, enum = true, scalepoints =
+                       {
+                               ["12dB/oct"] = 1,
+                               ["24dB/oct"] = 2,
+                               ["36dB/oct"] = 3,
+                               ["48dB/oct"] = 4,
+                       }
+               },
+               { ["type"] = "input", name = "Cut off frequency", min =   5, max = 20000, default = 1000, unit="Hz", logarithmic = true },
+               { ["type"] = "input", name = "Resonance",         min = 0.1, max = 8,     default = .707, logarithmic = true },
+       }
+end
+
+-- translate type parameter to DSP enum
+-- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#ARDOUR.DSP.Biquad.Type
+function map_type (t)
+       if     t == 1 then
+               return ARDOUR.DSP.BiquadType.LowPass
+       else
+               return ARDOUR.DSP.BiquadType.HighPass
+       end
+end
+
+-- these globals are *not* shared between DSP and UI
+local filters = {}  -- the biquad filter instances (DSP)
+local filt -- the biquad filter instance (GUI, response)
+local cur = {0, 0, 0, 0} -- current parameters
+local lpf = 0.03 -- parameter low-pass filter time-constant
+
+function dsp_init (rate)
+       self:shmem ():allocate (1) -- shared mem to tell the GUI the samplerate
+       local cfg = self:shmem ():to_int (0):array ()
+       cfg[1] = rate
+       -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#ARDOUR:DSP:Biquad
+       for k = 1,4 do
+               filters[k] = ARDOUR.DSP.Biquad (rate) -- initialize filters
+       end
+       lpf = 13000 / rate -- interpolation time constant
+end
+
+-- helper functions for parameter interpolation
+function param_changed (ctrl)
+       if ctrl[1] == cur[1] and ctrl[2] == cur[2] and ctrl[3] == cur[3] and ctrl[4] == cur[4] then
+               return false
+       end
+       return true
+end
+
+function low_pass_filter_param (old, new, limit)
+       if math.abs (old - new) < limit  then
+               return new
+       else
+               return old + lpf * (new - old)
+       end
+end
+
+-- apply parameters, re-compute filter coefficients if needed
+function apply_params (ctrl)
+       if not param_changed (ctrl) then
+               return
+       end
+
+       if cur[1] ~= ctrl[1] or cur[2] ~= ctrl[2] then
+               -- reset filter state when type or order changes
+               for k = 1,4 do
+                       filters[k]:reset ()
+               end
+               for k = 1,4 do cur[k] = ctrl[k] end
+       else
+               -- low-pass filter ctrl parameter values, smooth transition
+               cur[3] = low_pass_filter_param (cur[3], ctrl[3], 1.0) -- freq/Hz
+               cur[4] = low_pass_filter_param (cur[4], ctrl[4], 0.01) -- quality
+       end
+
+       if cur[2] < 1 then cur[2] = 1 end
+       if cur[2] > 4 then cur[2] = 4 end
+
+       for k = 1,4 do
+               filters[k]:compute (map_type (cur[1]), cur[3], cur[4], 0)
+       end
+end
+
+
+-- the actual DSP callback
+function dsp_run (ins, outs, n_samples)
+       local changed = false
+       local siz = n_samples
+       local off = 0
+
+       -- if a parameter was changed, process at most 64 samples at a time
+       -- and interpolate parameters until the current settings match
+       -- the target values
+       if param_changed (CtrlPorts:array ()) then
+               changed = true
+               siz = 64
+       end
+
+       local o = cur[2]
+
+       while n_samples > 0 do
+               if changed then apply_params (CtrlPorts:array ()) end
+               if siz > n_samples then siz = n_samples end
+
+               -- process all channels
+               for c = 1,#ins do
+                       -- check if output and input buffers for this channel are identical
+                       -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#C:FloatArray
+                       if ins[c]:sameinstance (outs[c]) then
+                               for k = 1,o do
+                                       filters[k]:run (ins[c]:offset (off), siz) -- in-place processing
+                               end
+                       else
+                               -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#ARDOUR:DSP
+                               ARDOUR.DSP.copy_vector (outs[c]:offset (off), ins[c]:offset (off), siz)
+                               for k = 1,o do
+                                       filters[o]:run (outs[c]:offset (off), siz)
+                               end
+                       end
+               end
+
+               n_samples = n_samples - siz
+               off = off + siz
+       end
+
+       if changed then
+               -- notify display
+               self:queue_draw ()
+       end
+end
+
+
+-------------------------------------------------------------------------------
+--- inline display
+
+function round (n)
+       return math.floor (n + .5)
+end
+
+function freq_at_x (x, w)
+       -- x-axis pixel for given freq, power-scale
+       return 20 * 1000 ^ (x / w)
+end
+
+function x_at_freq (f, w)
+       -- frequency at given x-axis pixel
+       return w * math.log (f / 20.0) / math.log (1000.0)
+end
+
+function db_to_y (db, h)
+       -- y-axis gain mapping
+       if db < -48 then db = -48 end
+       if db >  12 then db =  12 end
+       return -.5 + round (0.2 * h) - h * db / 60
+end
+
+function grid_db (ctx, w, h, db)
+       -- draw horizontal grid line
+       local y = -.5 + round (db_to_y (db, h))
+       ctx:move_to (0, y)
+       ctx:line_to (w, y)
+       ctx:stroke ()
+end
+
+function grid_freq (ctx, w, h, f)
+       -- draw vertical grid line
+       local x = -.5 + round (x_at_freq (f, w))
+       ctx:move_to (x, 0)
+       ctx:line_to (x, h)
+       ctx:stroke ()
+end
+
+function render_inline (ctx, w, max_h)
+       if not filt then
+               -- the GUI is separate from the DSP, but the GUI needs to know
+               -- the sample-rate that the DSP is using.
+               local shmem = self:shmem () -- get shared memory region
+               local cfg = shmem:to_int (0):array () -- "cast" into lua-table
+               -- instantiate filter (to calculate the transfer function's response)
+               filt = ARDOUR.DSP.Biquad (cfg[1])
+       end
+
+       -- set filter coefficients if they have changed
+       if param_changed (CtrlPorts:array ()) then
+               local ctrl = CtrlPorts:array ()
+               for k = 1,4 do cur[k] = ctrl[k] end
+               if cur[2] < 1 then cur[2] = 1 end
+               if cur[2] > 4 then cur[2] = 4 end
+               filt:compute (map_type (cur[1]), cur[3], cur[4], 0)
+       end
+
+       -- calc height of inline display
+       local h = math.ceil (w * 10 / 16) -- use 16:10 aspect
+       if (h > max_h) then h = max_h end -- but at most max-height
+
+       -- ctx is a http://cairographics.org/ context
+       -- http://manual.ardour.org/lua-scripting/class_reference/#Cairo:Context
+
+       -- clear background
+       ctx:rectangle (0, 0, w, h)
+       ctx:set_source_rgba (.2, .2, .2, 1.0)
+       ctx:fill ()
+
+       -- set line width: 1px
+       -- Note: a cairo pixel at [1,1]  spans [0.5->1.5 , 0.5->1.5]
+       -- hence the offset -0.5 in various move_to(), line_to() calls
+       ctx:set_line_width (1.0)
+
+       -- draw grid
+       local dash3 = C.DoubleVector ()
+       local dash2 = C.DoubleVector ()
+       dash2:add ({1, 2})
+       dash3:add ({1, 3})
+       ctx:set_dash (dash2, 2) -- dotted line
+       ctx:set_source_rgba (.5, .5, .5, .8)
+       grid_db (ctx, w, h, 0)
+       ctx:set_dash (dash3, 2) -- dotted line
+       ctx:set_source_rgba (.5, .5, .5, .5)
+       grid_db (ctx, w, h, -12)
+       grid_db (ctx, w, h, -24)
+       grid_db (ctx, w, h, -36)
+       grid_freq (ctx, w, h, 100)
+       grid_freq (ctx, w, h, 1000)
+       grid_freq (ctx, w, h, 10000)
+       ctx:unset_dash ()
+
+       local o = cur[2]
+       -- draw transfer function line
+       ctx:set_source_rgba (.8, .8, .8, 1.0)
+       ctx:move_to (-.5, db_to_y (o * filt:dB_at_freq (freq_at_x (0, w)), h))
+       for x = 1,w do
+               local db = o * filt:dB_at_freq (freq_at_x (x, w))
+               ctx:line_to (-.5 + x, db_to_y (db, h))
+       end
+       ctx:stroke_preserve ()
+
+       -- fill area to zero under the curve
+       ctx:line_to (w, -.5 + round (db_to_y (0, h)))
+       ctx:line_to (0, -.5 + round (db_to_y (0, h)))
+       ctx:close_path ()
+       ctx:set_source_rgba (.5, .5, .5, .5)
+       ctx:fill ()
+
+       return {w, h}
+end