Optimize a-HiAndLowPass
authorJulien "_FrnchFrgg_" RIVAUD <frnchfrgg@free.fr>
Mon, 18 Jul 2016 11:37:36 +0000 (13:37 +0200)
committerRobin Gareus <robin@gareus.org>
Mon, 18 Jul 2016 13:05:50 +0000 (15:05 +0200)
- Better formula for the lpf smoothness parameter. It is computed only
  on init and rate change anyway...
- Only run as many Biquads as needed to save computing power, esp. when
  using low steepness and parameters are not changing.

scripts/HiAndLowPass.lua

index fce099b6e98af92a87589004ead509da450a7b9d..3694ec315b38247520dbb93de1e592a101c02880 100644 (file)
@@ -4,7 +4,7 @@ ardour {
        category    = "Filter",
        license     = "GPLv2",
        author      = "Ardour Team",
-       description = [[An Ardour High and Low Pass Filter with de-zipped controls, written in Lua]]
+       description = [[High and Low Pass Filter with de-zipped controls, written in Ardour-Lua]]
 }
 
 function dsp_ioconfig ()
@@ -52,6 +52,7 @@ local filt = nil -- the biquad filter instance (GUI, response)
 local cur = {0, 0, 0, 0, 0, 0} -- current parameters
 local lpf = 0.03 -- parameter low-pass filter time-constant
 local chn = 0 -- channel/filter count
+local lpf_chunk = 0 -- chunk size for audio processing when interpolating parameters
 
 local mem = nil -- memory x-fade buffer
 
@@ -64,8 +65,22 @@ function dsp_init (rate)
        tbl['samplerate'] = rate
        self:table ():set (tbl)
 
-       -- interpolation time constant, ~15Hz @ 64fpp
-       lpf = 5000 / rate
+       -- Parameter smoothing: we want to filter out parameter changes that are
+       -- faster than 15Hz, and interpolate between parameter values.
+       -- For performance reasons, we want to ensure that two consecutive values
+       -- of the interpolated "steepness" are less that 1 apart. By choosing the
+       -- interpolation chunk size to be 64 in most cases, but 32 if the rate is
+       -- strictly less than 16kHz (there's only 8kHz in standard rates), we can
+       -- ensure that steepness interpolation will never change the parameter by
+       -- more than ~0.82.
+       lpf_chunk = 64
+       if rate < 16000 then lpf_chunk = 32 end
+       -- We apply a discrete version of the standard RC low-pass, with a cutoff
+       -- frequency of 15Hz. For more information about the underlying math, see
+       -- https://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter#Discrete-time_realization
+       -- (here Δt is lpf_chunk / rate)
+       local R = 2 * math.pi * lpf_chunk * 15 -- Hz
+       lpf = R / (R + rate)
 end
 
 function dsp_configure (ins, outs)
@@ -148,12 +163,12 @@ function dsp_run (ins, outs, n_samples)
        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 a parameter was changed, process at most lpf_chunk 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
+               siz = lpf_chunk
        end
 
        while n_samples > 0 do
@@ -184,14 +199,15 @@ function dsp_run (ins, outs, n_samples)
                                ARDOUR.DSP.apply_gain_to_buffer (outs[c]:offset (off), siz, 1 - xfade)
                                hp[c][ho+1]:run (mem:to_float (off), siz)
                                ARDOUR.DSP.mix_buffers_with_gain (outs[c]:offset (off), mem:to_float (off), siz, 1 - xfade)
-                               ho = ho + 1 -- to avoid running another time the biguad |ho+1|
-                       end
-
-                       -- run remaining biquads because they need to have the correct state
-                       -- in case they start affecting the next chunck of output
-                       -- TODO: only run the ones that have a chance to run next cycle
-                       for k = ho+1,4 do
-                               hp[c][k]:run (mem:to_float (off), siz)
+                               -- also run the next biquad because it needs to have the correct state
+                               -- in case it start affecting the next chunck of output. Higher order
+                               -- ones are guaranteed not to be needed for the next run because the
+                               -- interpolated order won't increase more than 0.8 in one step thanks
+                               -- to the choice of the value of |lpf|.
+                               if ho + 2 <= 4 then hp[c][ho+2]:run (mem:to_float (off), siz) end
+                       elseif ho + 1 <= 4 then
+                               -- run the next biquad in case it is used next chunk
+                               hp[c][ho+1]:run (mem:to_float (off), siz)
                        end
 
                        -- Low Pass
@@ -212,12 +228,12 @@ function dsp_run (ins, outs, n_samples)
                                ARDOUR.DSP.apply_gain_to_buffer (outs[c]:offset (off), siz, 1 - xfade)
                                lp[c][lo+1]:run (mem:to_float (off), siz)
                                ARDOUR.DSP.mix_buffers_with_gain (outs[c]:offset (off), mem:to_float (off), siz, 1 - xfade)
-                               lo = lo + 1 -- to avoid running another time the biguad |lo+1|
-                       end
-
-                       -- again, run remaining biquads
-                       for k = lo+1,4 do
-                               lp[c][k]:run (mem:to_float (off), siz)
+                               -- also run the next biquad in case it start affecting the next
+                               -- chunck of output.
+                               if lo + 2 <= 4 then lp[c][lo+2]:run (mem:to_float (off), siz) end
+                       elseif lo + 1 <= 4 then
+                               -- run the next biquad in case it is used next chunk
+                               lp[c][lo+1]:run (mem:to_float (off), siz)
                        end
 
                end