src/lib/audio_buffers.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2012-2013 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   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 <cassert>
  21 #include <cstring>
  22 #include <cmath>
  23 #include <stdexcept>
  24 #include "audio_buffers.h"
  25
  26 using std::bad_alloc;
  27 using boost::shared_ptr;
  28
  29 /** Construct an AudioBuffers.  Audio data is undefined after this constructor.
  30  *  @param channels Number of channels.
  31  *  @param frames Number of frames to reserve space for.
  32  */
  33 AudioBuffers::AudioBuffers (int channels, int frames)
  34 {
  35         allocate (channels, frames);
  36 }
  37
  38 /** Copy constructor.
  39  *  @param other Other AudioBuffers; data is copied.
  40  */
  41 AudioBuffers::AudioBuffers (AudioBuffers const & other)
  42 {
  43         allocate (other._channels, other._frames);
  44         copy_from (&other, other._frames, 0, 0);
  45 }
  46
  47 AudioBuffers::AudioBuffers (boost::shared_ptr<const AudioBuffers> other)
  48 {
  49         allocate (other->_channels, other->_frames);
  50         copy_from (other.get(), other->_frames, 0, 0);
  51 }
  52
  53 AudioBuffers &
  54 AudioBuffers::operator= (AudioBuffers const & other)
  55 {
  56         if (this == &other) {
  57                 return *this;
  58         }
  59
  60         deallocate ();
  61         allocate (other._channels, other._frames);
  62         copy_from (&other, other._frames, 0, 0);
  63
  64         return *this;
  65 }
  66
  67 /** AudioBuffers destructor */
  68 AudioBuffers::~AudioBuffers ()
  69 {
  70         deallocate ();
  71 }
  72
  73 void
  74 AudioBuffers::allocate (int channels, int frames)
  75 {
  76         assert (frames >= 0);
  77         assert (channels >= 0);
  78
  79         _channels = channels;
  80         _frames = frames;
  81         _allocated_frames = frames;
  82
  83         _data = static_cast<float**> (malloc (_channels * sizeof (float *)));
  84         if (!_data) {
  85                 throw bad_alloc ();
  86         }
  87
  88         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
  89                 _data[i] = static_cast<float*> (malloc (frames * sizeof (float)));
  90                 if (!_data[i]) {
  91                         throw bad_alloc ();
  92                 }
  93         }
  94 }
  95
  96 void
  97 AudioBuffers::deallocate ()
  98 {
  99         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 100                 free (_data[i]);
 101         }
 102
 103         free (_data);
 104 }
 105
 106 /** @param c Channel index.
 107  *  @return Buffer for this channel.
 108  */
 109 float*
 110 AudioBuffers::data (int c) const
 111 {
 112         assert (c >= 0 && c < _channels);
 113         return _data[c];
 114 }
 115
 116 /** Set the number of frames that these AudioBuffers will report themselves
 117  *  as having.  If we reduce the number of frames, the `lost' frames will
 118  *  be silenced.
 119  *  @param f Frames; must be less than or equal to the number of allocated frames.
 120  */
 121 void
 122 AudioBuffers::set_frames (int f)
 123 {
 124         assert (f <= _allocated_frames);
 125
 126         for (int c = 0; c < _channels; ++c) {
 127                 for (int i = f; i < _frames; ++i) {
 128                         _data[c][i] = 0;
 129                 }
 130         }
 131
 132         _frames = f;
 133 }
 134
 135 /** Make all samples on all channels silent */
 136 void
 137 AudioBuffers::make_silent ()
 138 {
 139         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 140                 make_silent (i);
 141         }
 142 }
 143
 144 /** Make all samples on a given channel silent.
 145  *  @param c Channel.
 146  */
 147 void
 148 AudioBuffers::make_silent (int c)
 149 {
 150         assert (c >= 0 && c < _channels);
 151
 152         for (int i = 0; i < _frames; ++i) {
 153                 _data[c][i] = 0;
 154         }
 155 }
 156
 157 void
 158 AudioBuffers::make_silent (int from, int frames)
 159 {
 160         assert ((from + frames) <= _allocated_frames);
 161
 162         for (int c = 0; c < _channels; ++c) {
 163                 for (int i = from; i < (from + frames); ++i) {
 164                         _data[c][i] = 0;
 165                 }
 166         }
 167 }
 168
 169 /** Copy data from another AudioBuffers to this one.  All channels are copied.
 170  *  @param from AudioBuffers to copy from; must have the same number of channels as this.
 171  *  @param frames_to_copy Number of frames to copy.
 172  *  @param read_offset Offset to read from in `from'.
 173  *  @param write_offset Offset to write to in `to'.
 174  */
 175 void
 176 AudioBuffers::copy_from (AudioBuffers const * from, int frames_to_copy, int read_offset, int write_offset)
 177 {
 178         if (frames_to_copy == 0) {
 179                 /* Prevent the asserts from firing if there is nothing to do */
 180                 return;
 181         }
 182
 183         assert (from->channels() == channels());
 184
 185         assert (from);
 186         assert (read_offset >= 0 && (read_offset + frames_to_copy) <= from->_allocated_frames);
 187         assert (write_offset >= 0 && (write_offset + frames_to_copy) <= _allocated_frames);
 188
 189         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 190                 memcpy (_data[i] + write_offset, from->_data[i] + read_offset, frames_to_copy * sizeof(float));
 191         }
 192 }
 193
 194 /** Move audio data around.
 195  *  @param from Offset to move from.
 196  *  @param to Offset to move to.
 197  *  @param frames Number of frames to move.
 198  */
 199
 200 void
 201 AudioBuffers::move (int from, int to, int frames)
 202 {
 203         if (frames == 0) {
 204                 return;
 205         }
 206
 207         assert (from >= 0);
 208         assert (from < _frames);
 209         assert (to >= 0);
 210         assert (to < _frames);
 211         assert (frames > 0);
 212         assert (frames <= _frames);
 213         assert ((from + frames) <= _frames);
 214         assert ((to + frames) <= _allocated_frames);
 215
 216         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 217                 memmove (_data[i] + to, _data[i] + from, frames * sizeof(float));
 218         }
 219 }
 220
 221 /** Add data from from `from', `from_channel' to our channel `to_channel'.
 222  *  @param gain Linear gain to apply to the data before it is added.
 223  */
 224 void
 225 AudioBuffers::accumulate_channel (AudioBuffers const * from, int from_channel, int to_channel, float gain)
 226 {
 227         int const N = frames ();
 228         assert (from->frames() == N);
 229         assert (to_channel <= _channels);
 230
 231         float* s = from->data (from_channel);
 232         float* d = _data[to_channel];
 233
 234         for (int i = 0; i < N; ++i) {
 235                 *d++ += (*s++) * gain;
 236         }
 237 }
 238
 239 /** Ensure we have space for at least a certain number of frames.  If we extend
 240  *  the buffers, fill the new space with silence.
 241  */
 242 void
 243 AudioBuffers::ensure_size (int frames)
 244 {
 245         if (_allocated_frames >= frames) {
 246                 return;
 247         }
 248
 249         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 250                 _data[i] = static_cast<float*> (realloc (_data[i], frames * sizeof (float)));
 251                 if (!_data[i]) {
 252                         throw bad_alloc ();
 253                 }
 254                 for (int j = _allocated_frames; j < frames; ++j) {
 255                         _data[i][j] = 0;
 256                 }
 257         }
 258
 259         _allocated_frames = frames;
 260 }
 261
 262 void
 263 AudioBuffers::accumulate_frames (AudioBuffers const * from, int read_offset, int write_offset, int frames)
 264 {
 265         assert (_channels == from->channels ());
 266         assert (read_offset >= 0);
 267         assert (write_offset >= 0);
 268
 269         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 270                 for (int j = 0; j < frames; ++j) {
 271                         _data[i][j + write_offset] += from->data()[i][j + read_offset];
 272                 }
 273         }
 274 }
 275
 276 /** @param dB gain in dB */
 277 void
 278 AudioBuffers::apply_gain (float dB)
 279 {
 280         float const linear = pow (10, dB / 20);
 281
 282         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 283                 for (int j = 0; j < _frames; ++j) {
 284                         _data[i][j] *= linear;
 285                 }
 286         }
 287 }
 288
 289 /** @param c Channel index.
 290  *  @return AudioBuffers object containing only channel `c' from this AudioBuffers.
 291  */
 292 shared_ptr<AudioBuffers>
 293 AudioBuffers::channel (int c) const
 294 {
 295         shared_ptr<AudioBuffers> o (new AudioBuffers (1, frames ()));
 296         o->copy_channel_from (this, c, 0);
 297         return o;
 298 }
 299
 300 void
 301 AudioBuffers::copy_channel_from (AudioBuffers const * from, int from_channel, int to_channel)
 302 {
 303         assert (from->frames() == frames());
 304         memcpy (data(to_channel), from->data(from_channel), frames() * sizeof (float));
 305 }
 306
 307 shared_ptr<AudioBuffers>
 308 AudioBuffers::clone () const
 309 {
 310         shared_ptr<AudioBuffers> b (new AudioBuffers (channels (), frames ()));
 311         b->copy_from (this, frames (), 0, 0);
 312         return b;
 313 }