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         _channels = channels;
  77         _frames = frames;
  78         _allocated_frames = frames;
  79
  80         _data = static_cast<float**> (malloc (_channels * sizeof (float *)));
  81         if (!_data) {
  82                 throw bad_alloc ();
  83         }
  84
  85         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
  86                 _data[i] = static_cast<float*> (malloc (frames * sizeof (float)));
  87                 if (!_data[i]) {
  88                         throw bad_alloc ();
  89                 }
  90         }
  91 }
  92
  93 void
  94 AudioBuffers::deallocate ()
  95 {
  96         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
  97                 free (_data[i]);
  98         }
  99
 100         free (_data);
 101 }
 102
 103 /** @param c Channel index.
 104  *  @return Buffer for this channel.
 105  */
 106 float*
 107 AudioBuffers::data (int c) const
 108 {
 109         assert (c >= 0 && c < _channels);
 110         return _data[c];
 111 }
 112
 113 /** Set the number of frames that these AudioBuffers will report themselves
 114  *  as having.  If we reduce the number of frames, the `lost' frames will
 115  *  be silenced.
 116  *  @param f Frames; must be less than or equal to the number of allocated frames.
 117  */
 118 void
 119 AudioBuffers::set_frames (int f)
 120 {
 121         assert (f <= _allocated_frames);
 122
 123         for (int c = 0; c < _channels; ++c) {
 124                 for (int i = f; i < _frames; ++i) {
 125                         _data[c][i] = 0;
 126                 }
 127         }
 128
 129         _frames = f;
 130 }
 131
 132 /** Make all samples on all channels silent */
 133 void
 134 AudioBuffers::make_silent ()
 135 {
 136         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 137                 make_silent (i);
 138         }
 139 }
 140
 141 /** Make all samples on a given channel silent.
 142  *  @param c Channel.
 143  */
 144 void
 145 AudioBuffers::make_silent (int c)
 146 {
 147         assert (c >= 0 && c < _channels);
 148
 149         for (int i = 0; i < _frames; ++i) {
 150                 _data[c][i] = 0;
 151         }
 152 }
 153
 154 void
 155 AudioBuffers::make_silent (int from, int frames)
 156 {
 157         assert ((from + frames) <= _allocated_frames);
 158
 159         for (int c = 0; c < _channels; ++c) {
 160                 for (int i = from; i < (from + frames); ++i) {
 161                         _data[c][i] = 0;
 162                 }
 163         }
 164 }
 165
 166 /** Copy data from another AudioBuffers to this one.  All channels are copied.
 167  *  @param from AudioBuffers to copy from; must have the same number of channels as this.
 168  *  @param frames_to_copy Number of frames to copy.
 169  *  @param read_offset Offset to read from in `from'.
 170  *  @param write_offset Offset to write to in `to'.
 171  */
 172 void
 173 AudioBuffers::copy_from (AudioBuffers const * from, int frames_to_copy, int read_offset, int write_offset)
 174 {
 175         assert (from->channels() == channels());
 176
 177         assert (from);
 178         assert (read_offset >= 0 && (read_offset + frames_to_copy) <= from->_allocated_frames);
 179         assert (write_offset >= 0 && (write_offset + frames_to_copy) <= _allocated_frames);
 180
 181         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 182                 memcpy (_data[i] + write_offset, from->_data[i] + read_offset, frames_to_copy * sizeof(float));
 183         }
 184 }
 185
 186 /** Move audio data around.
 187  *  @param from Offset to move from.
 188  *  @param to Offset to move to.
 189  *  @param frames Number of frames to move.
 190  */
 191
 192 void
 193 AudioBuffers::move (int from, int to, int frames)
 194 {
 195         if (frames == 0) {
 196                 return;
 197         }
 198
 199         assert (from >= 0);
 200         assert (from < _frames);
 201         assert (to >= 0);
 202         assert (to < _frames);
 203         assert (frames > 0);
 204         assert (frames <= _frames);
 205         assert ((from + frames) <= _frames);
 206         assert ((to + frames) <= _allocated_frames);
 207
 208         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 209                 memmove (_data[i] + to, _data[i] + from, frames * sizeof(float));
 210         }
 211 }
 212
 213 /** Add data from from `from', `from_channel' to our channel `to_channel'.
 214  *  @param gain Linear gain to apply to the data before it is added.
 215  */
 216 void
 217 AudioBuffers::accumulate_channel (AudioBuffers const * from, int from_channel, int to_channel, float gain)
 218 {
 219         int const N = frames ();
 220         assert (from->frames() == N);
 221         assert (to_channel <= _channels);
 222
 223         float* s = from->data (from_channel);
 224         float* d = _data[to_channel];
 225
 226         for (int i = 0; i < N; ++i) {
 227                 *d++ += (*s++) * gain;
 228         }
 229 }
 230
 231 /** Ensure we have space for at least a certain number of frames.  If we extend
 232  *  the buffers, fill the new space with silence.
 233  */
 234 void
 235 AudioBuffers::ensure_size (int frames)
 236 {
 237         if (_allocated_frames >= frames) {
 238                 return;
 239         }
 240
 241         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 242                 _data[i] = static_cast<float*> (realloc (_data[i], frames * sizeof (float)));
 243                 if (!_data[i]) {
 244                         throw bad_alloc ();
 245                 }
 246                 for (int j = _allocated_frames; j < frames; ++j) {
 247                         _data[i][j] = 0;
 248                 }
 249         }
 250
 251         _allocated_frames = frames;
 252 }
 253
 254 void
 255 AudioBuffers::accumulate_frames (AudioBuffers const * from, int read_offset, int write_offset, int frames)
 256 {
 257         assert (_channels == from->channels ());
 258
 259         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 260                 for (int j = 0; j < frames; ++j) {
 261                         _data[i][j + write_offset] += from->data()[i][j + read_offset];
 262                 }
 263         }
 264 }
 265
 266 /** @param dB gain in dB */
 267 void
 268 AudioBuffers::apply_gain (float dB)
 269 {
 270         float const linear = pow (10, dB / 20);
 271
 272         for (int i = 0; i < _channels; ++i) {
 273                 for (int j = 0; j < _frames; ++j) {
 274                         _data[i][j] *= linear;
 275                 }
 276         }
 277 }