src/pitch/pitchfcomb.c

   1 /*
   2    Copyright (C) 2004, 2005  Mario Lang <mlang@delysid.org>
   3
   4    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
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   8
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  11    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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  15    along with this program; if not, write to the Free Software
  16    Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
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  18 */
  19
  20 #include "aubio_priv.h"
  21 #include "fvec.h"
  22 #include "cvec.h"
  23 #include "mathutils.h"
  24 #include "musicutils.h"
  25 #include "spectral/fft.h"
  26 #include "pitch/pitchfcomb.h"
  27
  28 #define MAX_PEAKS 8
  29
  30 typedef struct {
  31   smpl_t bin;
  32   smpl_t db;
  33 } aubio_fpeak_t;
  34
  35 struct _aubio_pitchfcomb_t {
  36   uint_t fftSize;
  37   uint_t stepSize;
  38   uint_t rate;
  39   fvec_t * winput;
  40   fvec_t * win;
  41   cvec_t * fftOut;
  42   fvec_t * fftLastPhase;
  43   aubio_fft_t * fft;
  44 };
  45
  46 aubio_pitchfcomb_t * new_aubio_pitchfcomb (uint_t bufsize, uint_t hopsize, uint_t channels)
  47 {
  48   aubio_pitchfcomb_t * p = AUBIO_NEW(aubio_pitchfcomb_t);
  49   p->fftSize      = bufsize;
  50   p->stepSize     = hopsize;
  51   p->winput       = new_fvec(bufsize,1);
  52   p->fftOut       = new_cvec(bufsize,1);
  53   p->fftLastPhase = new_fvec(bufsize, channels);
  54   p->fft = new_aubio_fft(bufsize, 1);
  55   p->win = new_aubio_window("hanning", bufsize);
  56   return p;
  57 }
  58
  59 /* input must be stepsize long */
  60 void aubio_pitchfcomb_do (aubio_pitchfcomb_t * p, fvec_t * input, fvec_t * output)
  61 {
  62   uint_t i, k, l, maxharm = 0;
  63   smpl_t phaseDifference = TWO_PI*(smpl_t)p->stepSize/(smpl_t)p->fftSize;
  64   aubio_fpeak_t peaks[MAX_PEAKS];
  65
  66   for (i = 0; i < input->channels; i++) {
  67
  68   for (k=0; k<MAX_PEAKS; k++) {
  69     peaks[k].db = -200.;
  70     peaks[k].bin = 0.;
  71   }
  72
  73   for (k=0; k < input->length; k++){
  74     p->winput->data[0][k] = p->win->data[0][k] * input->data[i][k];
  75   }
  76   aubio_fft_do(p->fft,p->winput,p->fftOut);
  77
  78   for (k=0; k<=p->fftSize/2; k++) {
  79     smpl_t
  80       magnitude = 20.*LOG10(2.*p->fftOut->norm[0][k]/(smpl_t)p->fftSize),
  81       phase     = p->fftOut->phas[0][k],
  82       tmp, bin;
  83
  84     /* compute phase difference */
  85     tmp = phase - p->fftLastPhase->data[i][k];
  86     p->fftLastPhase->data[i][k] = phase;
  87
  88     /* subtract expected phase difference */
  89     tmp -= (smpl_t)k*phaseDifference;
  90
  91     /* map delta phase into +/- Pi interval */
  92     tmp = aubio_unwrap2pi(tmp);
  93
  94     /* get deviation from bin frequency from the +/- Pi interval */
  95     tmp = p->fftSize/(smpl_t)p->stepSize*tmp/(TWO_PI);
  96
  97     /* compute the k-th partials' true bin */
  98     bin = (smpl_t)k + tmp;
  99
 100     if (bin > 0.0 && magnitude > peaks[0].db) { // && magnitude < 0) {
 101       memmove(peaks+1, peaks, sizeof(aubio_fpeak_t)*(MAX_PEAKS-1));
 102       peaks[0].bin = bin;
 103       peaks[0].db = magnitude;
 104     }
 105   }
 106
 107   k = 0;
 108   for (l=1; l<MAX_PEAKS && peaks[l].bin > 0.0; l++) {
 109     sint_t harmonic;
 110     for (harmonic=5; harmonic>1; harmonic--) {
 111       if (peaks[0].bin / peaks[l].bin < harmonic+.02 &&
 112           peaks[0].bin / peaks[l].bin > harmonic-.02) {
 113         if (harmonic > (sint_t)maxharm &&
 114             peaks[0].db < peaks[l].db/2) {
 115           maxharm = harmonic;
 116           k = l;
 117         }
 118       }
 119     }
 120   }
 121   output->data[i][0] = peaks[k].bin;
 122   /* quick hack to clean output a bit */
 123   if (peaks[k].bin > 5000.) output->data[i][0] = 0.;
 124   }
 125 }
 126
 127 void del_aubio_pitchfcomb (aubio_pitchfcomb_t * p)
 128 {
 129   del_cvec(p->fftOut);
 130   del_fvec(p->fftLastPhase);
 131   del_fvec(p->win);
 132   del_fvec(p->winput);
 133   del_aubio_fft(p->fft);
 134   AUBIO_FREE(p);
 135 }
 136