gst/audiofx/audiocheblimit.c

   1 /*
   2  * GStreamer
   3  * Copyright (C) 2007 Sebastian Dröge <slomo@circular-chaos.org>
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Library General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the
  17  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  18  * Boston, MA 02111-1307, USA.
  19  */
  20
  21 /*
  22  * Chebyshev type 1 filter design based on
  23  * "The Scientist and Engineer's Guide to DSP", Chapter 20.
  24  * http://www.dspguide.com/
  25  *
  26  * For type 2 and Chebyshev filters in general read
  27  * http://en.wikipedia.org/wiki/Chebyshev_filter
  28  *
  29  */
  30
  31 /**
  32  * SECTION:element-audiocheblimit
  33  * @short_description: Chebyshev low pass and high pass filter
  34  *
  35  * <refsect2>
  36  * <para>
  37  * Attenuates all frequencies above the cutoff frequency (low-pass) or all frequencies below the
  38  * cutoff frequency (high-pass). The number of poles and the ripple parameter control the rolloff.
  39  * </para>
  40  * <para>
  41  * This element has the advantage over the windowed sinc lowpass and highpass filter that it is
  42  * much faster and produces almost as good results. It's only disadvantages are the highly
  43  * non-linear phase and the slower rolloff compared to a windowed sinc filter with a large kernel.
  44  * </para>
  45  * <para>
  46  * For type 1 the ripple parameter specifies how much ripple in dB is allowed in the passband, i.e.
  47  * some frequencies in the passband will be amplified by that value. A higher ripple value will allow
  48  * a faster rolloff.
  49  * </para>
  50  * <para>
  51  * For type 2 the ripple parameter specifies the stopband attenuation. In the stopband the gain will
  52  * be at most this value. A lower ripple value will allow a faster rolloff.
  53  * </para>
  54  * <para>
  55  * As a special case, a Chebyshev type 1 filter with no ripple is a Butterworth filter.
  56  * </para>
  57  * <para><note>
  58  * Be warned that a too large number of poles can produce noise. The most poles are possible with
  59  * a cutoff frequency at a quarter of the sampling rate.
  60  * </note></para>
  61  * <title>Example launch line</title>
  62  * <para>
  63  * <programlisting>
  64  * gst-launch audiotestsrc freq=1500 ! audioconvert ! audiocheblimit mode=low-pass cutoff=1000 poles=4 ! audioconvert ! alsasink
  65  * gst-launch filesrc location="melo1.ogg" ! oggdemux ! vorbisdec ! audioconvert ! audiocheblimit mode=high-pass cutoff=400 ripple=0.2 ! audioconvert ! alsasink
  66  * gst-launch audiotestsrc wave=white-noise ! audioconvert ! audiocheblimit mode=low-pass cutoff=800 type=2 ! audioconvert ! alsasink
  67  * </programlisting>
  68  * </para>
  69  * </refsect2>
  70  */
  71
  72 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  73 #include "config.h"
  74 #endif
  75
  76 #include <gst/gst.h>
  77 #include <gst/base/gstbasetransform.h>
  78 #include <gst/audio/audio.h>
  79 #include <gst/audio/gstaudiofilter.h>
  80 #include <gst/controller/gstcontroller.h>
  81
  82 #include <math.h>
  83
  84 #include "math_compat.h"
  85
  86 #include "audiocheblimit.h"
  87
  88 #define GST_CAT_DEFAULT gst_audio_cheb_limit_debug
  89 GST_DEBUG_CATEGORY_STATIC (GST_CAT_DEFAULT);
  90
  91 static const GstElementDetails element_details =
  92 GST_ELEMENT_DETAILS ("Low pass & high pass filter",
  93     "Filter/Effect/Audio",
  94     "Chebyshev low pass and high pass filter",
  95     "Sebastian Dröge <slomo@circular-chaos.org>");
  96
  97 /* Filter signals and args */
  98 enum
  99 {
 100   /* FILL ME */
 101   LAST_SIGNAL
 102 };
 103
 104 enum
 105 {
 106   PROP_0,
 107   PROP_MODE,
 108   PROP_TYPE,
 109   PROP_CUTOFF,
 110   PROP_RIPPLE,
 111   PROP_POLES
 112 };
 113
 114 #define ALLOWED_CAPS \
 115     "audio/x-raw-float,"                                              \
 116     " width = (int) { 32, 64 }, "                                     \
 117     " endianness = (int) BYTE_ORDER,"                                 \
 118     " rate = (int) [ 1, MAX ],"                                       \
 119     " channels = (int) [ 1, MAX ]"
 120
 121 #define DEBUG_INIT(bla) \
 122   GST_DEBUG_CATEGORY_INIT (gst_audio_cheb_limit_debug, "audiocheblimit", 0, "audiocheblimit element");
 123
 124 GST_BOILERPLATE_FULL (GstAudioChebLimit,
 125     gst_audio_cheb_limit, GstAudioFilter, GST_TYPE_AUDIO_FILTER, DEBUG_INIT);
 126
 127 static void gst_audio_cheb_limit_set_property (GObject * object,
 128     guint prop_id, const GValue * value, GParamSpec * pspec);
 129 static void gst_audio_cheb_limit_get_property (GObject * object,
 130     guint prop_id, GValue * value, GParamSpec * pspec);
 131
 132 static gboolean gst_audio_cheb_limit_setup (GstAudioFilter * filter,
 133     GstRingBufferSpec * format);
 134 static GstFlowReturn
 135 gst_audio_cheb_limit_transform_ip (GstBaseTransform * base, GstBuffer * buf);
 136 static gboolean gst_audio_cheb_limit_start (GstBaseTransform * base);
 137
 138 static void process_64 (GstAudioChebLimit * filter,
 139     gdouble * data, guint num_samples);
 140 static void process_32 (GstAudioChebLimit * filter,
 141     gfloat * data, guint num_samples);
 142
 143 enum
 144 {
 145   MODE_LOW_PASS = 0,
 146   MODE_HIGH_PASS
 147 };
 148
 149 #define GST_TYPE_AUDIO_CHEBYSHEV_FREQ_LIMIT_MODE (gst_audio_cheb_limit_mode_get_type ())
 150 static GType
 151 gst_audio_cheb_limit_mode_get_type (void)
 152 {
 153   static GType gtype = 0;
 154
 155   if (gtype == 0) {
 156     static const GEnumValue values[] = {
 157       {MODE_LOW_PASS, "Low pass (default)",
 158           "low-pass"},
 159       {MODE_HIGH_PASS, "High pass",
 160           "high-pass"},
 161       {0, NULL, NULL}
 162     };
 163
 164     gtype = g_enum_register_static ("GstAudioChebLimitMode", values);
 165   }
 166   return gtype;
 167 }
 168
 169 /* GObject vmethod implementations */
 170
 171 static void
 172 gst_audio_cheb_limit_base_init (gpointer klass)
 173 {
 174   GstElementClass *element_class = GST_ELEMENT_CLASS (klass);
 175   GstCaps *caps;
 176
 177   gst_element_class_set_details (element_class, &element_details);
 178
 179   caps = gst_caps_from_string (ALLOWED_CAPS);
 180   gst_audio_filter_class_add_pad_templates (GST_AUDIO_FILTER_CLASS (klass),
 181       caps);
 182   gst_caps_unref (caps);
 183 }
 184
 185 static void
 186 gst_audio_cheb_limit_dispose (GObject * object)
 187 {
 188   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (object);
 189
 190   if (filter->a) {
 191     g_free (filter->a);
 192     filter->a = NULL;
 193   }
 194
 195   if (filter->b) {
 196     g_free (filter->b);
 197     filter->b = NULL;
 198   }
 199
 200   if (filter->channels) {
 201     GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx;
 202     gint i, channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels;
 203
 204     for (i = 0; i < channels; i++) {
 205       ctx = &filter->channels[i];
 206       g_free (ctx->x);
 207       g_free (ctx->y);
 208     }
 209
 210     g_free (filter->channels);
 211     filter->channels = NULL;
 212   }
 213
 214   G_OBJECT_CLASS (parent_class)->dispose (object);
 215 }
 216
 217 static void
 218 gst_audio_cheb_limit_class_init (GstAudioChebLimitClass * klass)
 219 {
 220   GObjectClass *gobject_class;
 221   GstBaseTransformClass *trans_class;
 222   GstAudioFilterClass *filter_class;
 223
 224   gobject_class = (GObjectClass *) klass;
 225   trans_class = (GstBaseTransformClass *) klass;
 226   filter_class = (GstAudioFilterClass *) klass;
 227
 228   gobject_class->set_property = gst_audio_cheb_limit_set_property;
 229   gobject_class->get_property = gst_audio_cheb_limit_get_property;
 230   gobject_class->dispose = gst_audio_cheb_limit_dispose;
 231
 232   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_MODE,
 233       g_param_spec_enum ("mode", "Mode",
 234           "Low pass or high pass mode",
 235           GST_TYPE_AUDIO_CHEBYSHEV_FREQ_LIMIT_MODE, MODE_LOW_PASS,
 236           G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 237   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_TYPE,
 238       g_param_spec_int ("type", "Type", "Type of the chebychev filter", 1, 2, 1,
 239           G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 240
 241   /* FIXME: Don't use the complete possible range but restrict the upper boundary
 242    * so automatically generated UIs can use a slider without */
 243   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_CUTOFF,
 244       g_param_spec_float ("cutoff", "Cutoff", "Cut off frequency (Hz)", 0.0,
 245           100000.0, 0.0, G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 246   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_RIPPLE,
 247       g_param_spec_float ("ripple", "Ripple", "Amount of ripple (dB)", 0.0,
 248           200.0, 0.25, G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 249
 250   /* FIXME: What to do about this upper boundary? With a cutoff frequency of
 251    * rate/4 32 poles are completely possible, with a cutoff frequency very low
 252    * or very high 16 poles already produces only noise */
 253   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_POLES,
 254       g_param_spec_int ("poles", "Poles",
 255           "Number of poles to use, will be rounded up to the next even number",
 256           2, 32, 4, G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 257
 258   filter_class->setup = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_cheb_limit_setup);
 259   trans_class->transform_ip =
 260       GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_cheb_limit_transform_ip);
 261   trans_class->start = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_cheb_limit_start);
 262 }
 263
 264 static void
 265 gst_audio_cheb_limit_init (GstAudioChebLimit * filter,
 266     GstAudioChebLimitClass * klass)
 267 {
 268   filter->cutoff = 0.0;
 269   filter->mode = MODE_LOW_PASS;
 270   filter->type = 1;
 271   filter->poles = 4;
 272   filter->ripple = 0.25;
 273   gst_base_transform_set_in_place (GST_BASE_TRANSFORM (filter), TRUE);
 274
 275   filter->have_coeffs = FALSE;
 276   filter->num_a = 0;
 277   filter->num_b = 0;
 278   filter->channels = NULL;
 279 }
 280
 281 static void
 282 generate_biquad_coefficients (GstAudioChebLimit * filter,
 283     gint p, gdouble * a0, gdouble * a1, gdouble * a2,
 284     gdouble * b1, gdouble * b2)
 285 {
 286   gint np = filter->poles;
 287   gdouble ripple = filter->ripple;
 288
 289   /* pole location in s-plane */
 290   gdouble rp, ip;
 291
 292   /* zero location in s-plane */
 293   gdouble rz = 0.0, iz = 0.0;
 294
 295   /* transfer function coefficients for the z-plane */
 296   gdouble x0, x1, x2, y1, y2;
 297   gint type = filter->type;
 298
 299   /* Calculate pole location for lowpass at frequency 1 */
 300   {
 301     gdouble angle = (M_PI / 2.0) * (2.0 * p - 1) / np;
 302
 303     rp = -sin (angle);
 304     ip = cos (angle);
 305   }
 306
 307   /* If we allow ripple, move the pole from the unit
 308    * circle to an ellipse and keep cutoff at frequency 1 */
 309   if (ripple > 0 && type == 1) {
 310     gdouble es, vx;
 311
 312     es = sqrt (pow (10.0, ripple / 10.0) - 1.0);
 313
 314     vx = (1.0 / np) * asinh (1.0 / es);
 315     rp = rp * sinh (vx);
 316     ip = ip * cosh (vx);
 317   } else if (type == 2) {
 318     gdouble es, vx;
 319
 320     es = sqrt (pow (10.0, ripple / 10.0) - 1.0);
 321     vx = (1.0 / np) * asinh (es);
 322     rp = rp * sinh (vx);
 323     ip = ip * cosh (vx);
 324   }
 325
 326   /* Calculate inverse of the pole location to convert from
 327    * type I to type II */
 328   if (type == 2) {
 329     gdouble mag2 = rp * rp + ip * ip;
 330
 331     rp /= mag2;
 332     ip /= mag2;
 333   }
 334
 335   /* Calculate zero location for frequency 1 on the
 336    * unit circle for type 2 */
 337   if (type == 2) {
 338     gdouble angle = M_PI / (np * 2.0) + ((p - 1) * M_PI) / (np);
 339     gdouble mag2;
 340
 341     rz = 0.0;
 342     iz = cos (angle);
 343     mag2 = rz * rz + iz * iz;
 344     rz /= mag2;
 345     iz /= mag2;
 346   }
 347
 348   /* Convert from s-domain to z-domain by
 349    * using the bilinear Z-transform, i.e.
 350    * substitute s by (2/t)*((z-1)/(z+1))
 351    * with t = 2 * tan(0.5).
 352    */
 353   if (type == 1) {
 354     gdouble t, m, d;
 355
 356     t = 2.0 * tan (0.5);
 357     m = rp * rp + ip * ip;
 358     d = 4.0 - 4.0 * rp * t + m * t * t;
 359
 360     x0 = (t * t) / d;
 361     x1 = 2.0 * x0;
 362     x2 = x0;
 363     y1 = (8.0 - 2.0 * m * t * t) / d;
 364     y2 = (-4.0 - 4.0 * rp * t - m * t * t) / d;
 365   } else {
 366     gdouble t, m, d;
 367
 368     t = 2.0 * tan (0.5);
 369     m = rp * rp + ip * ip;
 370     d = 4.0 - 4.0 * rp * t + m * t * t;
 371
 372     x0 = (t * t * iz * iz + 4.0) / d;
 373     x1 = (-8.0 + 2.0 * iz * iz * t * t) / d;
 374     x2 = x0;
 375     y1 = (8.0 - 2.0 * m * t * t) / d;
 376     y2 = (-4.0 - 4.0 * rp * t - m * t * t) / d;
 377   }
 378
 379   /* Convert from lowpass at frequency 1 to either lowpass
 380    * or highpass.
 381    *
 382    * For lowpass substitute z^(-1) with:
 383    *  -1
 384    * z   - k
 385    * ------------
 386    *          -1
 387    * 1 - k * z
 388    *
 389    * k = sin((1-w)/2) / sin((1+w)/2)
 390    *
 391    * For highpass substitute z^(-1) with:
 392    *
 393    *   -1
 394    * -z   - k
 395    * ------------
 396    *          -1
 397    * 1 + k * z
 398    *
 399    * k = -cos((1+w)/2) / cos((1-w)/2)
 400    *
 401    */
 402   {
 403     gdouble k, d;
 404     gdouble omega =
 405         2.0 * M_PI * (filter->cutoff / GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate);
 406
 407     if (filter->mode == MODE_LOW_PASS)
 408       k = sin ((1.0 - omega) / 2.0) / sin ((1.0 + omega) / 2.0);
 409     else
 410       k = -cos ((omega + 1.0) / 2.0) / cos ((omega - 1.0) / 2.0);
 411
 412     d = 1.0 + y1 * k - y2 * k * k;
 413     *a0 = (x0 + k * (-x1 + k * x2)) / d;
 414     *a1 = (x1 + k * k * x1 - 2.0 * k * (x0 + x2)) / d;
 415     *a2 = (x0 * k * k - x1 * k + x2) / d;
 416     *b1 = (2.0 * k + y1 + y1 * k * k - 2.0 * y2 * k) / d;
 417     *b2 = (-k * k - y1 * k + y2) / d;
 418
 419     if (filter->mode == MODE_HIGH_PASS) {
 420       *a1 = -*a1;
 421       *b1 = -*b1;
 422     }
 423   }
 424 }
 425
 426 /* Evaluate the transfer function that corresponds to the IIR
 427  * coefficients at zr + zi*I and return the magnitude */
 428 static gdouble
 429 calculate_gain (gdouble * a, gdouble * b, gint num_a, gint num_b, gdouble zr,
 430     gdouble zi)
 431 {
 432   gdouble sum_ar, sum_ai;
 433   gdouble sum_br, sum_bi;
 434   gdouble gain_r, gain_i;
 435
 436   gdouble sum_r_old;
 437   gdouble sum_i_old;
 438
 439   gint i;
 440
 441   sum_ar = 0.0;
 442   sum_ai = 0.0;
 443   for (i = num_a; i >= 0; i--) {
 444     sum_r_old = sum_ar;
 445     sum_i_old = sum_ai;
 446
 447     sum_ar = (sum_r_old * zr - sum_i_old * zi) + a[i];
 448     sum_ai = (sum_r_old * zi + sum_i_old * zr) + 0.0;
 449   }
 450
 451   sum_br = 0.0;
 452   sum_bi = 0.0;
 453   for (i = num_b; i >= 0; i--) {
 454     sum_r_old = sum_br;
 455     sum_i_old = sum_bi;
 456
 457     sum_br = (sum_r_old * zr - sum_i_old * zi) - b[i];
 458     sum_bi = (sum_r_old * zi + sum_i_old * zr) - 0.0;
 459   }
 460   sum_br += 1.0;
 461   sum_bi += 0.0;
 462
 463   gain_r =
 464       (sum_ar * sum_br + sum_ai * sum_bi) / (sum_br * sum_br + sum_bi * sum_bi);
 465   gain_i =
 466       (sum_ai * sum_br - sum_ar * sum_bi) / (sum_br * sum_br + sum_bi * sum_bi);
 467
 468   return (sqrt (gain_r * gain_r + gain_i * gain_i));
 469 }
 470
 471 static void
 472 generate_coefficients (GstAudioChebLimit * filter)
 473 {
 474   gint channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels;
 475
 476   if (filter->a) {
 477     g_free (filter->a);
 478     filter->a = NULL;
 479   }
 480
 481   if (filter->b) {
 482     g_free (filter->b);
 483     filter->b = NULL;
 484   }
 485
 486   if (filter->channels) {
 487     GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx;
 488     gint i;
 489
 490     for (i = 0; i < channels; i++) {
 491       ctx = &filter->channels[i];
 492       g_free (ctx->x);
 493       g_free (ctx->y);
 494     }
 495
 496     g_free (filter->channels);
 497     filter->channels = NULL;
 498   }
 499
 500   if (GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate == 0) {
 501     filter->num_a = 1;
 502     filter->a = g_new0 (gdouble, 1);
 503     filter->a[0] = 1.0;
 504     filter->num_b = 0;
 505     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 506     GST_LOG_OBJECT (filter, "rate was not set yet");
 507     return;
 508   }
 509
 510   filter->have_coeffs = TRUE;
 511
 512   if (filter->cutoff >= GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate / 2.0) {
 513     filter->num_a = 1;
 514     filter->a = g_new0 (gdouble, 1);
 515     filter->a[0] = (filter->mode == MODE_LOW_PASS) ? 1.0 : 0.0;
 516     filter->num_b = 0;
 517     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 518     GST_LOG_OBJECT (filter, "cutoff was higher than nyquist frequency");
 519     return;
 520   } else if (filter->cutoff <= 0.0) {
 521     filter->num_a = 1;
 522     filter->a = g_new0 (gdouble, 1);
 523     filter->a[0] = (filter->mode == MODE_LOW_PASS) ? 0.0 : 1.0;
 524     filter->num_b = 0;
 525     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 526     GST_LOG_OBJECT (filter, "cutoff is lower than zero");
 527     return;
 528   }
 529
 530   /* Calculate coefficients for the chebyshev filter */
 531   {
 532     gint np = filter->poles;
 533     gdouble *a, *b;
 534     gint i, p;
 535
 536     filter->num_a = np + 1;
 537     filter->a = a = g_new0 (gdouble, np + 3);
 538     filter->num_b = np + 1;
 539     filter->b = b = g_new0 (gdouble, np + 3);
 540
 541     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 542     for (i = 0; i < channels; i++) {
 543       GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx = &filter->channels[i];
 544
 545       ctx->x = g_new0 (gdouble, np + 1);
 546       ctx->y = g_new0 (gdouble, np + 1);
 547     }
 548
 549     /* Calculate transfer function coefficients */
 550     a[2] = 1.0;
 551     b[2] = 1.0;
 552
 553     for (p = 1; p <= np / 2; p++) {
 554       gdouble a0, a1, a2, b1, b2;
 555       gdouble *ta = g_new0 (gdouble, np + 3);
 556       gdouble *tb = g_new0 (gdouble, np + 3);
 557
 558       generate_biquad_coefficients (filter, p, &a0, &a1, &a2, &b1, &b2);
 559
 560       memcpy (ta, a, sizeof (gdouble) * (np + 3));
 561       memcpy (tb, b, sizeof (gdouble) * (np + 3));
 562
 563       /* add the new coefficients for the new two poles
 564        * to the cascade by multiplication of the transfer
 565        * functions */
 566       for (i = 2; i < np + 3; i++) {
 567         a[i] = a0 * ta[i] + a1 * ta[i - 1] + a2 * ta[i - 2];
 568         b[i] = tb[i] - b1 * tb[i - 1] - b2 * tb[i - 2];
 569       }
 570       g_free (ta);
 571       g_free (tb);
 572     }
 573
 574     /* Move coefficients to the beginning of the array
 575      * and multiply the b coefficients with -1 to move from
 576      * the transfer function's coefficients to the difference
 577      * equation's coefficients */
 578     b[2] = 0.0;
 579     for (i = 0; i <= np; i++) {
 580       a[i] = a[i + 2];
 581       b[i] = -b[i + 2];
 582     }
 583
 584     /* Normalize to unity gain at frequency 0 for lowpass
 585      * and frequency 0.5 for highpass */
 586     {
 587       gdouble gain;
 588
 589       if (filter->mode == MODE_LOW_PASS)
 590         gain = calculate_gain (a, b, np, np, 1.0, 0.0);
 591       else
 592         gain = calculate_gain (a, b, np, np, -1.0, 0.0);
 593
 594       for (i = 0; i <= np; i++) {
 595         a[i] /= gain;
 596       }
 597     }
 598
 599     GST_LOG_OBJECT (filter,
 600         "Generated IIR coefficients for the Chebyshev filter");
 601     GST_LOG_OBJECT (filter,
 602         "mode: %s, type: %d, poles: %d, cutoff: %.2f Hz, ripple: %.2f dB",
 603         (filter->mode == MODE_LOW_PASS) ? "low-pass" : "high-pass",
 604         filter->type, filter->poles, filter->cutoff, filter->ripple);
 605     GST_LOG_OBJECT (filter, "%.2f dB gain @ 0 Hz",
 606         20.0 * log10 (calculate_gain (a, b, np, np, 1.0, 0.0)));
 607     {
 608       gdouble wc =
 609           2.0 * M_PI * (filter->cutoff /
 610           GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate);
 611       gdouble zr = cos (wc), zi = sin (wc);
 612
 613       GST_LOG_OBJECT (filter, "%.2f dB gain @ %d Hz",
 614           20.0 * log10 (calculate_gain (a, b, np, np, zr, zi)),
 615           (int) filter->cutoff);
 616     }
 617     GST_LOG_OBJECT (filter, "%.2f dB gain @ %d Hz",
 618         20.0 * log10 (calculate_gain (a, b, np, np, -1.0, 0.0)),
 619         GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate / 2);
 620   }
 621 }
 622
 623 static void
 624 gst_audio_cheb_limit_set_property (GObject * object, guint prop_id,
 625     const GValue * value, GParamSpec * pspec)
 626 {
 627   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (object);
 628
 629   switch (prop_id) {
 630     case PROP_MODE:
 631       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 632       filter->mode = g_value_get_enum (value);
 633       generate_coefficients (filter);
 634       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 635       break;
 636     case PROP_TYPE:
 637       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 638       filter->type = g_value_get_int (value);
 639       generate_coefficients (filter);
 640       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 641       break;
 642     case PROP_CUTOFF:
 643       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 644       filter->cutoff = g_value_get_float (value);
 645       generate_coefficients (filter);
 646       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 647       break;
 648     case PROP_RIPPLE:
 649       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 650       filter->ripple = g_value_get_float (value);
 651       generate_coefficients (filter);
 652       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 653       break;
 654     case PROP_POLES:
 655       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 656       filter->poles = GST_ROUND_UP_2 (g_value_get_int (value));
 657       generate_coefficients (filter);
 658       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 659       break;
 660     default:
 661       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 662       break;
 663   }
 664 }
 665
 666 static void
 667 gst_audio_cheb_limit_get_property (GObject * object, guint prop_id,
 668     GValue * value, GParamSpec * pspec)
 669 {
 670   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (object);
 671
 672   switch (prop_id) {
 673     case PROP_MODE:
 674       g_value_set_enum (value, filter->mode);
 675       break;
 676     case PROP_TYPE:
 677       g_value_set_int (value, filter->type);
 678       break;
 679     case PROP_CUTOFF:
 680       g_value_set_float (value, filter->cutoff);
 681       break;
 682     case PROP_RIPPLE:
 683       g_value_set_float (value, filter->ripple);
 684       break;
 685     case PROP_POLES:
 686       g_value_set_int (value, filter->poles);
 687       break;
 688     default:
 689       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 690       break;
 691   }
 692 }
 693
 694 /* GstAudioFilter vmethod implementations */
 695
 696 static gboolean
 697 gst_audio_cheb_limit_setup (GstAudioFilter * base, GstRingBufferSpec * format)
 698 {
 699   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (base);
 700   gboolean ret = TRUE;
 701
 702   if (format->width == 32)
 703     filter->process = (GstAudioChebLimitProcessFunc)
 704         process_32;
 705   else if (format->width == 64)
 706     filter->process = (GstAudioChebLimitProcessFunc)
 707         process_64;
 708   else
 709     ret = FALSE;
 710
 711   filter->have_coeffs = FALSE;
 712
 713   return ret;
 714 }
 715
 716 static inline gdouble
 717 process (GstAudioChebLimit * filter,
 718     GstAudioChebLimitChannelCtx * ctx, gdouble x0)
 719 {
 720   gdouble val = filter->a[0] * x0;
 721   gint i, j;
 722
 723   for (i = 1, j = ctx->x_pos; i < filter->num_a; i++) {
 724     val += filter->a[i] * ctx->x[j];
 725     j--;
 726     if (j < 0)
 727       j = filter->num_a - 1;
 728   }
 729
 730   for (i = 1, j = ctx->y_pos; i < filter->num_b; i++) {
 731     val += filter->b[i] * ctx->y[j];
 732     j--;
 733     if (j < 0)
 734       j = filter->num_b - 1;
 735   }
 736
 737   if (ctx->x) {
 738     ctx->x_pos++;
 739     if (ctx->x_pos > filter->num_a - 1)
 740       ctx->x_pos = 0;
 741     ctx->x[ctx->x_pos] = x0;
 742   }
 743
 744   if (ctx->y) {
 745     ctx->y_pos++;
 746     if (ctx->y_pos > filter->num_b - 1)
 747       ctx->y_pos = 0;
 748
 749     ctx->y[ctx->y_pos] = val;
 750   }
 751
 752   return val;
 753 }
 754
 755 #define DEFINE_PROCESS_FUNC(width,ctype) \
 756 static void \
 757 process_##width (GstAudioChebLimit * filter, \
 758     g##ctype * data, guint num_samples) \
 759 { \
 760   gint i, j, channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels; \
 761   gdouble val; \
 762   \
 763   for (i = 0; i < num_samples / channels; i++) { \
 764     for (j = 0; j < channels; j++) { \
 765       val = process (filter, &filter->channels[j], *data); \
 766       *data++ = val; \
 767     } \
 768   } \
 769 }
 770
 771 DEFINE_PROCESS_FUNC (32, float);
 772 DEFINE_PROCESS_FUNC (64, double);
 773
 774 #undef DEFINE_PROCESS_FUNC
 775
 776 /* GstBaseTransform vmethod implementations */
 777 static GstFlowReturn
 778 gst_audio_cheb_limit_transform_ip (GstBaseTransform * base, GstBuffer * buf)
 779 {
 780   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (base);
 781   guint num_samples =
 782       GST_BUFFER_SIZE (buf) / (GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.width / 8);
 783
 784   if (GST_CLOCK_TIME_IS_VALID (GST_BUFFER_TIMESTAMP (buf)))
 785     gst_object_sync_values (G_OBJECT (filter), GST_BUFFER_TIMESTAMP (buf));
 786
 787   if (gst_base_transform_is_passthrough (base))
 788     return GST_FLOW_OK;
 789
 790   if (!filter->have_coeffs)
 791     generate_coefficients (filter);
 792
 793   filter->process (filter, GST_BUFFER_DATA (buf), num_samples);
 794
 795   return GST_FLOW_OK;
 796 }
 797
 798
 799 static gboolean
 800 gst_audio_cheb_limit_start (GstBaseTransform * base)
 801 {
 802   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (base);
 803   gint channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels;
 804   GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx;
 805   gint i;
 806
 807   /* Reset the history of input and output values if
 808    * already existing */
 809   if (channels && filter->channels) {
 810     for (i = 0; i < channels; i++) {
 811       ctx = &filter->channels[i];
 812       if (ctx->x)
 813         memset (ctx->x, 0, (filter->poles + 1) * sizeof (gdouble));
 814       if (ctx->y)
 815         memset (ctx->y, 0, (filter->poles + 1) * sizeof (gdouble));
 816     }
 817   }
 818   return TRUE;
 819 }