gst/audiofx/audioiirfilter.c

   1 /*
   2  * GStreamer
   3  * Copyright (C) 2009 Sebastian Dröge <sebastian.droege@collabora.co.uk>
   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 /**
  23  * SECTION:element-audioiirfilter
  24  * @short_description: Generic audio IIR filter
  25  *
  26  * <refsect2>
  27  * <para>
  28  * audioiirfilter implements a generic audio <ulink url="http://en.wikipedia.org/wiki/Infinite_impulse_response">IIR filter</ulink>. Before usage the
  29  * "a" and "b" properties have to be set to the filter coefficients that
  30  * should be used.
  31  * </para>
  32  * <para>
  33  * The filter coefficients describe the numerator and denominator of the
  34  * transfer function.
  35  * </para>
  36  * <para>
  37  * To change the filter coefficients whenever the sampling rate changes the
  38  * "rate-changed" signal can be used. This should be done for most
  39  * IIR filters as they're depending on the sampling rate.
  40  * </para>
  41  * <title>Example application</title>
  42  * <para>
  43  * <include xmlns="http://www.w3.org/2003/XInclude" href="element-iirfilter-example.xml" />
  44  * </para>
  45  * </refsect2>
  46  */
  47
  48 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  49 #include "config.h"
  50 #endif
  51
  52 #include <string.h>
  53 #include <math.h>
  54 #include <gst/gst.h>
  55 #include <gst/audio/gstaudiofilter.h>
  56 #include <gst/controller/gstcontroller.h>
  57
  58 #include "audioiirfilter.h"
  59
  60 #define GST_CAT_DEFAULT gst_audio_iir_filter_debug
  61 GST_DEBUG_CATEGORY_STATIC (GST_CAT_DEFAULT);
  62
  63 enum
  64 {
  65   SIGNAL_RATE_CHANGED,
  66   LAST_SIGNAL
  67 };
  68
  69 enum
  70 {
  71   PROP_0,
  72   PROP_A,
  73   PROP_B
  74 };
  75
  76 static guint gst_audio_iir_filter_signals[LAST_SIGNAL] = { 0, };
  77
  78 #define DEBUG_INIT(bla) \
  79   GST_DEBUG_CATEGORY_INIT (gst_audio_iir_filter_debug, "audioiirfilter", 0, \
  80       "Generic audio IIR filter plugin");
  81
  82 GST_BOILERPLATE_FULL (GstAudioIIRFilter, gst_audio_iir_filter, GstAudioFilter,
  83     GST_TYPE_AUDIO_FX_BASE_IIR_FILTER, DEBUG_INIT);
  84
  85 static void gst_audio_iir_filter_set_property (GObject * object, guint prop_id,
  86     const GValue * value, GParamSpec * pspec);
  87 static void gst_audio_iir_filter_get_property (GObject * object, guint prop_id,
  88     GValue * value, GParamSpec * pspec);
  89 static void gst_audio_iir_filter_finalize (GObject * object);
  90
  91 static gboolean gst_audio_iir_filter_setup (GstAudioFilter * base,
  92     GstRingBufferSpec * format);
  93
  94 /* Element class */
  95 static void
  96 gst_audio_iir_filter_base_init (gpointer g_class)
  97 {
  98   GstElementClass *element_class = GST_ELEMENT_CLASS (g_class);
  99
 100   gst_element_class_set_details_simple (element_class,
 101       "Audio IIR filter", "Filter/Effect/Audio",
 102       "Generic audio IIR filter with custom filter kernel",
 103       "Sebastian Dröge <sebastian.droege@collabora.co.uk>");
 104 }
 105
 106 static void
 107 gst_audio_iir_filter_class_init (GstAudioIIRFilterClass * klass)
 108 {
 109   GObjectClass *gobject_class = (GObjectClass *) klass;
 110   GstAudioFilterClass *filter_class = (GstAudioFilterClass *) klass;
 111
 112   gobject_class->set_property = gst_audio_iir_filter_set_property;
 113   gobject_class->get_property = gst_audio_iir_filter_get_property;
 114   gobject_class->finalize = gst_audio_iir_filter_finalize;
 115
 116   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_A,
 117       g_param_spec_value_array ("a", "A",
 118           "Filter coefficients (numerator of transfer function)",
 119           g_param_spec_double ("Coefficient", "Filter Coefficient",
 120               "Filter coefficient", -G_MAXDOUBLE, G_MAXDOUBLE, 0.0,
 121               G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS),
 122           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 123   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_B,
 124       g_param_spec_value_array ("b", "B",
 125           "Filter coefficients (denominator of transfer function)",
 126           g_param_spec_double ("Coefficient", "Filter Coefficient",
 127               "Filter coefficient", -G_MAXDOUBLE, G_MAXDOUBLE, 0.0,
 128               G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS),
 129           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 130
 131   filter_class->setup = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_iir_filter_setup);
 132
 133   /**
 134    * GstAudioIIRFilter::rate-changed:
 135    * @filter: the filter on which the signal is emitted
 136    * @rate: the new sampling rate
 137    *
 138    * Will be emitted when the sampling rate changes. The callbacks
 139    * will be called from the streaming thread and processing will
 140    * stop until the event is handled.
 141    */
 142   gst_audio_iir_filter_signals[SIGNAL_RATE_CHANGED] =
 143       g_signal_new ("rate-changed", G_TYPE_FROM_CLASS (klass),
 144       G_SIGNAL_RUN_LAST, G_STRUCT_OFFSET (GstAudioIIRFilterClass, rate_changed),
 145       NULL, NULL, gst_marshal_VOID__INT, G_TYPE_NONE, 1, G_TYPE_INT);
 146 }
 147
 148 static void
 149 gst_audio_iir_filter_update_coefficients (GstAudioIIRFilter * self,
 150     GValueArray * va, GValueArray * vb)
 151 {
 152   gdouble *a = NULL, *b = NULL;
 153   guint i;
 154
 155   if (va) {
 156     if (self->a)
 157       g_value_array_free (self->a);
 158
 159     self->a = va;
 160   }
 161   if (vb) {
 162     if (self->b)
 163       g_value_array_free (self->b);
 164
 165     self->b = vb;
 166   }
 167
 168   if (self->a && self->a->n_values > 0)
 169     a = g_new (gdouble, self->a->n_values);
 170   if (self->b && self->b->n_values > 0)
 171     b = g_new (gdouble, self->b->n_values);
 172
 173   if (self->a) {
 174     for (i = 0; i < self->a->n_values; i++) {
 175       GValue *v = g_value_array_get_nth (self->a, i);
 176       a[i] = g_value_get_double (v);
 177     }
 178   }
 179
 180   if (self->b) {
 181     for (i = 0; i < self->b->n_values; i++) {
 182       GValue *v = g_value_array_get_nth (self->b, i);
 183       b[i] = g_value_get_double (v);
 184     }
 185   }
 186
 187   gst_audio_fx_base_iir_filter_set_coefficients (GST_AUDIO_FX_BASE_IIR_FILTER
 188       (self), a, (self->a) ? self->a->n_values : 0, b,
 189       (self->b) ? self->b->n_values : 0);
 190 }
 191
 192 static void
 193 gst_audio_iir_filter_init (GstAudioIIRFilter * self,
 194     GstAudioIIRFilterClass * g_class)
 195 {
 196   GValue v = { 0, };
 197   GValueArray *a, *b;
 198
 199   a = g_value_array_new (1);
 200
 201   g_value_init (&v, G_TYPE_DOUBLE);
 202   g_value_set_double (&v, 1.0);
 203   g_value_array_append (a, &v);
 204   g_value_unset (&v);
 205
 206   b = NULL;
 207   gst_audio_iir_filter_update_coefficients (self, a, b);
 208
 209   self->lock = g_mutex_new ();
 210 }
 211
 212 /* GstAudioFilter vmethod implementations */
 213
 214 /* get notified of caps and plug in the correct process function */
 215 static gboolean
 216 gst_audio_iir_filter_setup (GstAudioFilter * base, GstRingBufferSpec * format)
 217 {
 218   GstAudioIIRFilter *self = GST_AUDIO_IIR_FILTER (base);
 219
 220   if (self->rate != format->rate) {
 221     g_signal_emit (G_OBJECT (self),
 222         gst_audio_iir_filter_signals[SIGNAL_RATE_CHANGED], 0, format->rate);
 223     self->rate = format->rate;
 224   }
 225
 226   return GST_AUDIO_FILTER_CLASS (parent_class)->setup (base, format);
 227 }
 228
 229 static void
 230 gst_audio_iir_filter_finalize (GObject * object)
 231 {
 232   GstAudioIIRFilter *self = GST_AUDIO_IIR_FILTER (object);
 233
 234   g_mutex_free (self->lock);
 235   self->lock = NULL;
 236
 237   if (self->a)
 238     g_value_array_free (self->a);
 239   self->a = NULL;
 240   if (self->b)
 241     g_value_array_free (self->b);
 242   self->b = NULL;
 243
 244   G_OBJECT_CLASS (parent_class)->finalize (object);
 245 }
 246
 247 static void
 248 gst_audio_iir_filter_set_property (GObject * object, guint prop_id,
 249     const GValue * value, GParamSpec * pspec)
 250 {
 251   GstAudioIIRFilter *self = GST_AUDIO_IIR_FILTER (object);
 252
 253   g_return_if_fail (GST_IS_AUDIO_IIR_FILTER (self));
 254
 255   switch (prop_id) {
 256     case PROP_A:
 257       g_mutex_lock (self->lock);
 258       gst_audio_iir_filter_update_coefficients (self, g_value_dup_boxed (value),
 259           NULL);
 260       g_mutex_unlock (self->lock);
 261       break;
 262     case PROP_B:
 263       g_mutex_lock (self->lock);
 264       gst_audio_iir_filter_update_coefficients (self, NULL,
 265           g_value_dup_boxed (value));
 266       g_mutex_unlock (self->lock);
 267       break;
 268     default:
 269       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 270       break;
 271   }
 272 }
 273
 274 static void
 275 gst_audio_iir_filter_get_property (GObject * object, guint prop_id,
 276     GValue * value, GParamSpec * pspec)
 277 {
 278   GstAudioIIRFilter *self = GST_AUDIO_IIR_FILTER (object);
 279
 280   switch (prop_id) {
 281     case PROP_A:
 282       g_value_set_boxed (value, self->a);
 283       break;
 284     case PROP_B:
 285       g_value_set_boxed (value, self->b);
 286       break;
 287     default:
 288       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 289       break;
 290   }
 291 }