mirror of https://bitbucket.org/ausocean/av.git
Audiofiltering:
Create Lowpass filter with frequency control, with efficient convolution algorithm.
This commit is contained in:
parent
18a869abfa
commit
80ab5e4768
|
@ -0,0 +1,5 @@
|
||||||
|
module bitbucket.org/ausocean/av/cmd/audiofiltering
|
||||||
|
|
||||||
|
go 1.19
|
||||||
|
|
||||||
|
require github.com/mjibson/go-dsp v0.0.0-20180508042940-11479a337f12
|
|
@ -0,0 +1,2 @@
|
||||||
|
github.com/mjibson/go-dsp v0.0.0-20180508042940-11479a337f12 h1:dd7vnTDfjtwCETZDrRe+GPYNLA1jBtbZeyfyE8eZCyk=
|
||||||
|
github.com/mjibson/go-dsp v0.0.0-20180508042940-11479a337f12/go.mod h1:i/KKcxEWEO8Yyl11DYafRPKOPVYTrhxiTRigjtEEXZU=
|
|
@ -0,0 +1,225 @@
|
||||||
|
package main
|
||||||
|
|
||||||
|
import(
|
||||||
|
"math"
|
||||||
|
"fmt"
|
||||||
|
"os"
|
||||||
|
"encoding/binary"
|
||||||
|
"github.com/mjibson/go-dsp/fft"
|
||||||
|
// "github.com/mjibson/go-dsp/window"
|
||||||
|
"math/cmplx"
|
||||||
|
"time"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
// define constants used in the generation of the sound waves
|
||||||
|
const(
|
||||||
|
SampleRate float64 = 44100
|
||||||
|
Duration = 2
|
||||||
|
tau = math.Pi * 2
|
||||||
|
length int = 88200
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
func main() {
|
||||||
|
|
||||||
|
start := time.Now()
|
||||||
|
|
||||||
|
// generate two sine waves with different frequencies to test frequency response
|
||||||
|
n := 2
|
||||||
|
audio := make([][]float64, n)
|
||||||
|
// for i:=0; i<n; i++ {
|
||||||
|
// audio[i] = generate(float64((i)*(22000/n)))
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
audio[0] = generate(2000)
|
||||||
|
audio[1] = generate(10000)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// combine audio
|
||||||
|
combinedAudio := make([]float64, length)
|
||||||
|
for i := range audio[0] {
|
||||||
|
combinedAudio[i] = 0
|
||||||
|
for j:=0; j<n; j++ {
|
||||||
|
combinedAudio[i] += audio[j][i]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
fmt.Println("audio generation:", time.Since(start))
|
||||||
|
start = time.Now()
|
||||||
|
|
||||||
|
filterLen := 500
|
||||||
|
filter := LowPass(filterLen, 20000)
|
||||||
|
fmt.Println("audio filter generation:", time.Since(start))
|
||||||
|
start = time.Now()
|
||||||
|
|
||||||
|
// convolve sinc with audio
|
||||||
|
filteredAudio := Convolve(combinedAudio, filter)
|
||||||
|
fmt.Println("convolution:", time.Since(start))
|
||||||
|
start = time.Now()
|
||||||
|
SaveAudioData(filteredAudio, "lowpass")
|
||||||
|
SaveAudioData(combinedAudio, "unfiltered")
|
||||||
|
fmt.Println("audio saving:", time.Since(start))
|
||||||
|
start = time.Now()
|
||||||
|
|
||||||
|
// SaveAudioData(filter, "test")
|
||||||
|
|
||||||
|
fmt.Println(time.Since(start))
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func generate(Frequency float64) []float64 {
|
||||||
|
|
||||||
|
// deteremine number of samples based off duration and sample rate
|
||||||
|
nsamps := Duration * SampleRate
|
||||||
|
|
||||||
|
// generate x-values
|
||||||
|
var angle float64 = tau / float64(nsamps)
|
||||||
|
|
||||||
|
// create sample array
|
||||||
|
samp := make([]float64, int(nsamps))
|
||||||
|
|
||||||
|
// generate samples and write to file
|
||||||
|
for i := 0; i < int(nsamps); i++ {
|
||||||
|
samp[i] = math.Sin(angle * Frequency * float64(i))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return samp
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func TopFive (a []float64) (topVal []float64, topI []int) {
|
||||||
|
|
||||||
|
length := 5
|
||||||
|
runMax := make([]float64, length, length)
|
||||||
|
indices := make([]int, length, length)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i:=range a {
|
||||||
|
switch {
|
||||||
|
case a[i] > runMax[0]:
|
||||||
|
for i:=0; i<4; i++ {
|
||||||
|
runMax[4-i] = runMax[4-(1+i)]
|
||||||
|
indices[4-i] = indices[4-(1+i)]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
runMax[0] = a[i]
|
||||||
|
indices[0] = i
|
||||||
|
case a[i] > runMax[1]:
|
||||||
|
for i:=0; i<3; i++ {
|
||||||
|
runMax[4-i] = runMax[4-(1+i)]
|
||||||
|
indices[4-i] = indices[4-(1+i)]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
runMax[1] = a[i]
|
||||||
|
indices[1] = i
|
||||||
|
case a[i] > runMax[2]:
|
||||||
|
for i:=0; i<2; i++ {
|
||||||
|
runMax[4-i] = runMax[4-(1+i)]
|
||||||
|
indices[4-i] = indices[4-(1+i)]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
runMax[2] = a[i]
|
||||||
|
indices[2] = i
|
||||||
|
case a[i] > runMax[3]:
|
||||||
|
for i:=0; i<1; i++ {
|
||||||
|
runMax[4-i] = runMax[4-(1+i)]
|
||||||
|
indices[4-i] = indices[4-(1+i)]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
runMax[3] = a[i]
|
||||||
|
indices[3] = i
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return runMax, indices
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func Max (a []float64) float64 {
|
||||||
|
|
||||||
|
var runMax float64 = -1
|
||||||
|
for i:= range a {
|
||||||
|
if math.Abs(a[i]) > runMax {
|
||||||
|
runMax = math.Abs(a[i])
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return runMax
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func LowPass (n int, fc float64) (filter []float64) {
|
||||||
|
|
||||||
|
// n is number of points on either side of 0
|
||||||
|
// determine digital frequency equivalent for fc
|
||||||
|
fd := fc/(2*SampleRate)
|
||||||
|
// create sinc function
|
||||||
|
return Sinc(n, fd)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func Convolve (x, h []float64) []float64 {
|
||||||
|
|
||||||
|
convLen := len(x)+len(h)
|
||||||
|
y := make([]float64, convLen)
|
||||||
|
for n:=0; n<convLen; n++ {
|
||||||
|
go SubConvolve(n, x, h, y)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return y
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func SubConvolve (n int, x, h, y []float64) {
|
||||||
|
var sum float64 = 0
|
||||||
|
for k:=0; k<len(x); k++ {
|
||||||
|
if n-k >= 0 && n-k < len(h) {
|
||||||
|
sum += x[k]*h[n-k]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
y[n] = sum
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
func SaveAudioData (signal []float64, fileName string) {
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute fft of signal
|
||||||
|
FFTaudio := fft.FFTReal(signal)
|
||||||
|
|
||||||
|
// normalise and save signal
|
||||||
|
spectrum := make([]float64, len(signal))
|
||||||
|
for i := range FFTaudio {
|
||||||
|
spectrum[i] = cmplx.Abs(FFTaudio[i])/float64(length)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
maximum := Max(spectrum)
|
||||||
|
for i := range spectrum {
|
||||||
|
spectrum[i] = spectrum[i]/maximum
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// spectrumAlt := spectrum[0:length/2 + 1]
|
||||||
|
|
||||||
|
// SAVE
|
||||||
|
file := fileName + ".txt"
|
||||||
|
f, _ := os.Create(file)
|
||||||
|
for i:=0; i<20000; i++ {
|
||||||
|
fmt.Fprintf(f, "%v\n", /*10*math.Log10*/(spectrum[i]))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
fmt.Printf("Saved spectrum values to: %s\n", fileName)
|
||||||
|
|
||||||
|
file = fileName + ".bin"
|
||||||
|
f, _ = os.Create(file)
|
||||||
|
var buf [8]byte
|
||||||
|
for i:=0; i<length; i++ {
|
||||||
|
binary.LittleEndian.PutUint32(buf[:], math.Float32bits(float32(signal[i])))
|
||||||
|
_, _ = f.Write(buf[:])
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func Sinc (nsamps int, fc float64) []float64 {
|
||||||
|
|
||||||
|
// n is number of samples either side of n = 0
|
||||||
|
h := make([]float64, nsamps*2 + 1)
|
||||||
|
for n:=-nsamps; n<=nsamps; n++ {
|
||||||
|
if n == 0 {
|
||||||
|
h[n+nsamps] = 2*fc
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
h[n+nsamps] = math.Sin(2*math.Pi*fc*float64(n))/(math.Pi*float64(n))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return h
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
Loading…
Reference in New Issue