git.gag.com Git - fw/altos/blob - ao-tools/lib/cc-dsp.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2009 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   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; version 2 of the License.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  14  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  15  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  16  */
  17
  18 #include "cc.h"
  19 #include "cephes.h"
  20 #include <math.h>
  21 #include <stdlib.h>
  22
  23 static inline double sqr (double x) { return x * x; }
  24
  25 /*
  26  * Kaiser Window digital filter
  27  */
  28
  29 #if 0
  30 /* not used in this program */
  31 static double highpass (double n, double m, double wc)
  32 {
  33         double  alpha = m/2;
  34         double  dist;
  35
  36         dist = n - alpha;
  37         if (dist == 0)
  38                 return (M_PI/2 - wc) / M_PI;
  39         return -sin(dist * (M_PI/2-wc)) / (M_PI * dist);
  40 }
  41 #endif
  42
  43 static double lowpass (double n, double m, double wc)
  44 {
  45         double  alpha = m/2;
  46         double  dist;
  47         dist = n - alpha;
  48         if (dist == 0)
  49                 return wc / M_PI;
  50         return sin (wc * dist) / (M_PI * dist);
  51 }
  52
  53 static double kaiser (double n, double m, double beta)
  54 {
  55         double alpha = m / 2;
  56         return i0 (beta * sqrt (1 - sqr((n - alpha) / alpha))) / i0(beta);
  57 }
  58
  59 static double beta (double A)
  60 {
  61         if (A > 50)
  62                 return 0.1102 * (A - 8.7);
  63         else if (A >= 21)
  64                 return 0.5842 * pow((A - 21), 0.4) + 0.07886 * (A - 21);
  65         else
  66                 return 0.0;
  67 }
  68
  69 static int M (double A, double delta_omega)
  70 {
  71         if (A > 21)
  72                 return ceil ((A - 7.95) / (2.285 * delta_omega));
  73         else
  74                 return ceil(5.79 / delta_omega);
  75 }
  76
  77 struct filter_param {
  78         double omega_pass;
  79         double delta_omega;
  80         double A;
  81         double beta;
  82         int M;
  83 } filter_param_t;
  84
  85 static struct filter_param
  86 filter (double omega_pass, double omega_stop, double error)
  87 {
  88         struct filter_param  p;
  89         p.omega_pass = omega_pass;
  90         p.delta_omega = omega_stop - omega_pass;
  91         p.A = -20 * log10 (error);
  92         p.beta = beta (p.A);
  93         p.M = M (p.A, p.delta_omega);
  94         if ((p.M & 1) == 1)
  95                 p.M++;
  96         return p;
  97 }
  98
  99 static double *
 100 make_low_pass_filter(double omega_pass, double omega_stop, double error, int *length_p)
 101 {
 102         struct filter_param     p = filter(omega_pass, omega_stop, error);
 103         int             length;
 104         int             n;
 105         double          *lpf;
 106
 107         length = p.M + 1;
 108         lpf = calloc (length, sizeof(double));
 109         for (n = 0; n < length; n++)
 110                 lpf[n] = lowpass(n, p.M, omega_pass) * kaiser(n, p.M, p.beta);
 111         *length_p = length;
 112         return lpf;
 113 }
 114
 115 static double *
 116 convolve(double *d, int d_len, double *e, int e_len)
 117 {
 118         int w = (e_len - 1) / 2;
 119         int n;
 120         double *con = calloc (d_len, sizeof (double));
 121
 122         for (n = 0; n < d_len; n++) {
 123                 double  v = 0;
 124                 int o;
 125                 for (o = -w; o <= w; o++) {
 126                         int     p = n + o;
 127                         double sample = p < 0 ? d[0] : p >= d_len ? d[d_len-1] : d[p];
 128                         v += sample * e[o + w];
 129                 }
 130                 con[n] = v;
 131         }
 132         return con;
 133 }
 134
 135 double *
 136 cc_low_pass(double *data, int data_len, double omega_pass, double omega_stop, double error)
 137 {
 138         int fir_len;
 139         double *fir = make_low_pass_filter(omega_pass, omega_stop, error, &fir_len);
 140         double *result;
 141
 142         result = convolve(data, data_len, fir, fir_len);
 143         free(fir);
 144         return result;
 145 }