cinelerra-5.1/cinelerra/resample.C

   1
   2 /*
   3  * CINELERRA
   4  * Copyright (C) 2009 Adam Williams <broadcast at earthling dot net>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19  *
  20  */
  21
  22 #include "bcsignals.h"
  23 #include "clip.h"
  24 #include "resample.h"
  25 #include "samples.h"
  26 #include "transportque.inc"
  27
  28 #include <math.h>
  29 #include <stdio.h>
  30 #include <stdlib.h>
  31 #include <string.h>
  32
  33 // Resampling from Lame
  34
  35 Resample::Resample()
  36 {
  37         old.allocate(BLACKSIZE, 0);
  38         double *old_data = old.get_data();
  39         memset(old_data, 0, BLACKSIZE*sizeof(*old_data));
  40         resample_init = 0;
  41         last_ratio = 0;
  42         output_temp = 0;
  43         output_size = 0;
  44         output_allocation = 0;
  45         input_size = RESAMPLE_CHUNKSIZE;
  46         input_position = 0;
  47         input = new Samples(input_size + 1);
  48         output_position = 0;
  49         itime = 0;
  50         direction = PLAY_FORWARD;
  51 }
  52
  53
  54 Resample::~Resample()
  55 {
  56         delete [] output_temp;
  57         delete input;
  58 }
  59
  60 int Resample::read_samples(Samples *buffer, int64_t start, int64_t len, int direction)
  61 {
  62         return 0;
  63 }
  64
  65 void Resample::reset()
  66 {
  67         resample_init = 0;
  68         output_size = 0;
  69         output_position = 0;
  70         input_position = 0;
  71 }
  72
  73 void Resample::blackman(double fcn, int filter_l)
  74 {
  75         double wcn = M_PI * fcn;
  76         double ctr = filter_l / 2.0;
  77         double cir = 2*M_PI/filter_l;
  78         for( int j=0; j<=2*BPC; ++j ) {
  79                 double offset = (j-BPC) / (2.*BPC);  // -0.5 ... 0.5
  80                 for( int i=0; i<=filter_l; ++i ) {
  81                         double x = i - offset;
  82                         bclamp(x, 0,filter_l);
  83                         double v, dx = x - ctr;
  84                         if( fabs(dx) >= 1e-9 ) {
  85                                 double curve = sin(wcn * dx) / (M_PI * dx);
  86                                 double th = x * cir;
  87                                 double blkmn = 0.42 - 0.5 * cos(th) + 0.08 * cos(2*th);
  88                                 v = blkmn * curve;
  89                         }
  90                         else
  91                                 v = fcn;
  92                         blackfilt[j][i] = v;
  93                 }
  94         }
  95 }
  96
  97
  98 int Resample::get_output_size()
  99 {
 100         return output_size;
 101 }
 102
 103 // void Resample::read_output(double *output, int size)
 104 // {
 105 //      memcpy(output, output_temp, size * sizeof(double));
 106 // // Shift leftover forward
 107 //      for( int i = size; i < output_size; i++ )
 108 //              output_temp[i - size] = output_temp[i];
 109 //      output_size -= size;
 110 // }
 111
 112
 113 // starts odd = (even-1)
 114 #define FILTER_N (BLACKSIZE-6)
 115 #define FILTER_L (FILTER_N - (~FILTER_N & 1));
 116
 117 void Resample::resample_chunk(Samples *input_buffer, int64_t in_len,
 118         int in_rate, int out_rate)
 119 {
 120 //printf("Resample::resample_chunk %d in_len=%jd input_size=%d\n",
 121 // __LINE__, in_len, input_size);
 122         double *input = input_buffer->get_data();
 123         double resample_ratio = (double)in_rate / out_rate;
 124         double fcn = .90 / resample_ratio;
 125         if( fcn > .90 ) fcn = .90;
 126         int filter_l = FILTER_L;
 127 // if resample_ratio = int, filter_l should include right edge
 128         if( fabs(resample_ratio - floor(.5 + resample_ratio)) < .0001 )
 129                 ++filter_l;
 130 // Blackman filter initialization must be called whenever there is a
 131 // sampling ratio change
 132         if( !resample_init || last_ratio != resample_ratio ) {
 133                 resample_init = 1;
 134                 last_ratio = resample_ratio;
 135                 blackman(fcn, filter_l);
 136                 itime = 0;
 137         }
 138
 139         double filter_l2 = filter_l/2.;
 140         int l2 = filter_l2;
 141         int64_t end_time = itime + in_len + l2;
 142         int64_t out_time = end_time / resample_ratio + 1;
 143         int64_t demand = out_time - output_position;
 144         if( demand >= output_allocation ) {
 145 // demand 2**n buffer
 146                 int64_t new_allocation = output_allocation ? output_allocation : 16384;
 147                 while( new_allocation < demand ) new_allocation <<= 1;
 148                 double *new_output = new double[new_allocation];
 149                 if( output_temp ) {
 150                         memmove(new_output, output_temp, output_allocation*sizeof(double));
 151                         delete [] output_temp;
 152                 }
 153                 output_temp = new_output;
 154                 output_allocation = new_allocation;
 155         }
 156
 157 // Main loop
 158         double *old_data = old.get_data();
 159         double ctr_pos = 0;
 160         int otime = 0, last_used = 0;
 161         while( output_size < output_allocation ) {
 162                 double in_pos = otime * resample_ratio;
 163 // window centered at ctr_pos
 164                 ctr_pos = in_pos + itime;
 165                 double pos = ctr_pos - filter_l2;
 166                 int ipos = floor(pos);
 167                 last_used = ipos + filter_l;
 168                 if( last_used >= in_len ) break;
 169                 double fraction = pos - ipos;
 170                 int phase = floor(fraction * 2*BPC + .5);
 171                 int i = ipos, j = filter_l;  // fir filter
 172                 double xvalue = 0, *filt = blackfilt[phase];
 173                 for( ; j>=0 && i<0; ++i,--j ) xvalue += *filt++ * old_data[BLACKSIZE + i];
 174                 for( ; j>=0;        ++i,--j ) xvalue += *filt++ * input[i];
 175                 output_temp[output_size++] = xvalue;
 176                 ++otime;
 177         }
 178 // move ctr_pos backward by in_len as new itime offset
 179 // the next read will be in the history, itime is negative
 180         itime = ctr_pos - in_len;
 181         memmove(old_data, input+in_len-BLACKSIZE, BLACKSIZE*sizeof(double));
 182 }
 183
 184 void Resample::reverse_buffer(double *buffer, int64_t len)
 185 {
 186         double *ap = buffer;
 187         double *bp = ap + len;
 188         while( ap < --bp ) {
 189                 double t = *ap;
 190                 *ap++ = *bp;
 191                 *bp = t;
 192         }
 193 }
 194
 195 int Resample::set_input_position(int64_t in_pos, int in_dir)
 196 {
 197         reset();
 198         input_position = in_pos;
 199         direction = in_dir;
 200 // update old, just before/after input going fwd/rev;
 201         int dir = direction == PLAY_FORWARD ? -1 : 1;
 202         in_pos += dir * BLACKSIZE;
 203         return read_samples(&old, in_pos, BLACKSIZE, in_dir);
 204 }
 205
 206 int Resample::resample(Samples *output, int64_t out_len,
 207                 int in_rate, int out_rate, int64_t out_position, int direction)
 208 {
 209         int result = 0;
 210         if( this->output_position != out_position ||
 211             this->direction != direction ) {
 212 //printf("missed  %jd!=%jd\n", output_position, out_position);
 213 // starting point in input rate.
 214                 int64_t in_pos = out_position * in_rate / out_rate;
 215                 set_input_position(in_pos, direction);
 216         }
 217 //else
 218 //printf("matched %jd==%jd\n", output_position, out_position);
 219
 220         int dir = direction == PLAY_REVERSE ? -1 : 1;
 221         int remaining_len = out_len;
 222         double *output_ptr = output->get_data();
 223         while( remaining_len > 0 && !result ) {
 224                 if( output_size ) {
 225                         int len = bmin(output_size, remaining_len);
 226                         memmove(output_ptr, output_temp, len*sizeof(double));
 227                         memmove(output_temp, output_temp+len, (output_size-=len)*sizeof(double));
 228                         output_ptr += len;  remaining_len -= len;
 229                 }
 230                 if( remaining_len > 0 ) {
 231                         result = read_samples(input, input_position, input_size, direction);
 232                         if( result ) break;
 233                         resample_chunk(input, input_size, in_rate, out_rate);
 234                         input_position += dir * input_size;
 235                 }
 236         }
 237         if( !result )
 238                 this->output_position = out_position + dir * out_len;
 239         return result;
 240 }
 241
 242
 243