gst/replaygain/rganalysis.c

   1 /* GStreamer ReplayGain analysis
   2  *
   3  * Copyright (C) 2006 Rene Stadler <mail@renestadler.de>
   4  * Copyright (C) 2001 David Robinson <David@Robinson.org>
   5  *                    Glen Sawyer <glensawyer@hotmail.com>
   6  *
   7  * rganalysis.c: Analyze raw audio data in accordance with ReplayGain
   8  *
   9  * This library is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
  12  * the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This library is distributed in the hope that it will be useful, but
  15  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
  22  * 02110-1301 USA
  23  */
  24
  25 /* Based on code with Copyright (C) 2001 David Robinson
  26  * <David@Robinson.org> and Glen Sawyer <glensawyer@hotmail.com>,
  27  * which is distributed under the LGPL as part of the vorbisgain
  28  * program.  The original code also mentions Frank Klemm
  29  * (http://www.uni-jena.de/~pfk/mpp/) for having contributed lots of
  30  * good code.  Specifically, this is based on the file
  31  * "gain_analysis.c" from vorbisgain version 0.34.
  32  */
  33
  34 /* Room for future improvement: Mono data is currently in fact copied
  35  * to two channels which get processed normally.  This means that mono
  36  * input data is processed twice.
  37  */
  38
  39 /* Helpful information for understanding this code: The two IIR
  40  * filters depend on previous input _and_ previous output samples (up
  41  * to the filter's order number of samples).  This explains the whole
  42  * lot of memcpy'ing done in rg_analysis_analyze and why the context
  43  * holds so many buffers.
  44  */
  45
  46 #include <math.h>
  47 #include <string.h>
  48 #include <glib.h>
  49
  50 #include "rganalysis.h"
  51
  52 #define YULE_ORDER         10
  53 #define BUTTER_ORDER        2
  54 /* Percentile which is louder than the proposed level: */
  55 #define RMS_PERCENTILE     95
  56 /* Duration of RMS window in milliseconds: */
  57 #define RMS_WINDOW_MSECS   50
  58 /* Histogram array elements per dB: */
  59 #define STEPS_PER_DB      100
  60 /* Histogram upper bound in dB (normal max. values in the wild are
  61  * assumed to be around 70, 80 dB): */
  62 #define MAX_DB            120
  63 /* Calibration value: */
  64 #define PINK_REF           64.82        /* 298640883795 */
  65
  66 #define MAX_ORDER         MAX (BUTTER_ORDER, YULE_ORDER)
  67 #define MAX_SAMPLE_RATE   48000
  68 /* The + 999 has the effect of ceil()ing: */
  69 #define MAX_SAMPLE_WINDOW (guint) \
  70   ((MAX_SAMPLE_RATE * RMS_WINDOW_MSECS + 999) / 1000)
  71
  72 /* Analysis result accumulator. */
  73
  74 struct _RgAnalysisAcc
  75 {
  76   guint32 histogram[STEPS_PER_DB * MAX_DB];
  77   gdouble peak;
  78 };
  79
  80 typedef struct _RgAnalysisAcc RgAnalysisAcc;
  81
  82 /* Analysis context. */
  83
  84 struct _RgAnalysisCtx
  85 {
  86   /* Filter buffers for left channel. */
  87   gfloat inprebuf_l[MAX_ORDER * 2];
  88   gfloat *inpre_l;
  89   gfloat stepbuf_l[MAX_SAMPLE_WINDOW + MAX_ORDER];
  90   gfloat *step_l;
  91   gfloat outbuf_l[MAX_SAMPLE_WINDOW + MAX_ORDER];
  92   gfloat *out_l;
  93   /* Filter buffers for right channel. */
  94   gfloat inprebuf_r[MAX_ORDER * 2];
  95   gfloat *inpre_r;
  96   gfloat stepbuf_r[MAX_SAMPLE_WINDOW + MAX_ORDER];
  97   gfloat *step_r;
  98   gfloat outbuf_r[MAX_SAMPLE_WINDOW + MAX_ORDER];
  99   gfloat *out_r;
 100
 101   /* Number of samples to reach duration of the RMS window: */
 102   guint window_n_samples;
 103   /* Progress of the running window: */
 104   guint window_n_samples_done;
 105   gdouble window_square_sum;
 106
 107   gint sample_rate;
 108   gint sample_rate_index;
 109
 110   RgAnalysisAcc track;
 111   RgAnalysisAcc album;
 112 };
 113
 114 /* Filter coefficients for the IIR filters that form the equal
 115  * loudness filter.  XFilter[ctx->sample_rate_index] gives the array
 116  * of the X coefficients (A or B) for the configured sample rate. */
 117
 118 #ifdef G_OS_WIN32
 119 /* Disable double-to-float warning: */
 120 #pragma warning ( disable : 4305 )
 121 #endif
 122
 123 static const gfloat AYule[9][11] = {
 124   {1., -3.84664617118067, 7.81501653005538, -11.34170355132042,
 125         13.05504219327545, -12.28759895145294, 9.48293806319790,
 126         -5.87257861775999, 2.75465861874613, -0.86984376593551,
 127       0.13919314567432},
 128   {1., -3.47845948550071, 6.36317777566148, -8.54751527471874, 9.47693607801280,
 129         -8.81498681370155, 6.85401540936998, -4.39470996079559,
 130       2.19611684890774, -0.75104302451432, 0.13149317958808},
 131   {1., -2.37898834973084, 2.84868151156327, -2.64577170229825, 2.23697657451713,
 132         -1.67148153367602, 1.00595954808547, -0.45953458054983,
 133       0.16378164858596, -0.05032077717131, 0.02347897407020},
 134   {1., -1.61273165137247, 1.07977492259970, -0.25656257754070,
 135         -0.16276719120440, -0.22638893773906, 0.39120800788284,
 136         -0.22138138954925, 0.04500235387352, 0.02005851806501,
 137       0.00302439095741},
 138   {1., -1.49858979367799, 0.87350271418188, 0.12205022308084, -0.80774944671438,
 139         0.47854794562326, -0.12453458140019, -0.04067510197014,
 140       0.08333755284107, -0.04237348025746, 0.02977207319925},
 141   {1., -0.62820619233671, 0.29661783706366, -0.37256372942400, 0.00213767857124,
 142         -0.42029820170918, 0.22199650564824, 0.00613424350682, 0.06747620744683,
 143       0.05784820375801, 0.03222754072173},
 144   {1., -1.04800335126349, 0.29156311971249, -0.26806001042947, 0.00819999645858,
 145         0.45054734505008, -0.33032403314006, 0.06739368333110,
 146       -0.04784254229033, 0.01639907836189, 0.01807364323573},
 147   {1., -0.51035327095184, -0.31863563325245, -0.20256413484477,
 148         0.14728154134330, 0.38952639978999, -0.23313271880868,
 149         -0.05246019024463, -0.02505961724053, 0.02442357316099,
 150       0.01818801111503},
 151   {1., -0.25049871956020, -0.43193942311114, -0.03424681017675,
 152         -0.04678328784242, 0.26408300200955, 0.15113130533216,
 153         -0.17556493366449, -0.18823009262115, 0.05477720428674,
 154       0.04704409688120}
 155 };
 156
 157 static const gfloat BYule[9][11] = {
 158   {0.03857599435200, -0.02160367184185, -0.00123395316851, -0.00009291677959,
 159         -0.01655260341619, 0.02161526843274, -0.02074045215285,
 160       0.00594298065125, 0.00306428023191, 0.00012025322027, 0.00288463683916},
 161   {0.05418656406430, -0.02911007808948, -0.00848709379851, -0.00851165645469,
 162         -0.00834990904936, 0.02245293253339, -0.02596338512915,
 163         0.01624864962975, -0.00240879051584, 0.00674613682247,
 164       -0.00187763777362},
 165   {0.15457299681924, -0.09331049056315, -0.06247880153653, 0.02163541888798,
 166         -0.05588393329856, 0.04781476674921, 0.00222312597743, 0.03174092540049,
 167       -0.01390589421898, 0.00651420667831, -0.00881362733839},
 168   {0.30296907319327, -0.22613988682123, -0.08587323730772, 0.03282930172664,
 169         -0.00915702933434, -0.02364141202522, -0.00584456039913,
 170         0.06276101321749, -0.00000828086748, 0.00205861885564,
 171       -0.02950134983287},
 172   {0.33642304856132, -0.25572241425570, -0.11828570177555, 0.11921148675203,
 173         -0.07834489609479, -0.00469977914380, -0.00589500224440,
 174         0.05724228140351, 0.00832043980773, -0.01635381384540,
 175       -0.01760176568150},
 176   {0.44915256608450, -0.14351757464547, -0.22784394429749, -0.01419140100551,
 177         0.04078262797139, -0.12398163381748, 0.04097565135648, 0.10478503600251,
 178       -0.01863887810927, -0.03193428438915, 0.00541907748707},
 179   {0.56619470757641, -0.75464456939302, 0.16242137742230, 0.16744243493672,
 180         -0.18901604199609, 0.30931782841830, -0.27562961986224,
 181         0.00647310677246, 0.08647503780351, -0.03788984554840,
 182       -0.00588215443421},
 183   {0.58100494960553, -0.53174909058578, -0.14289799034253, 0.17520704835522,
 184         0.02377945217615, 0.15558449135573, -0.25344790059353, 0.01628462406333,
 185       0.06920467763959, -0.03721611395801, -0.00749618797172},
 186   {0.53648789255105, -0.42163034350696, -0.00275953611929, 0.04267842219415,
 187         -0.10214864179676, 0.14590772289388, -0.02459864859345,
 188         -0.11202315195388, -0.04060034127000, 0.04788665548180,
 189       -0.02217936801134}
 190 };
 191
 192 static const gfloat AButter[9][3] = {
 193   {1., -1.97223372919527, 0.97261396931306},
 194   {1., -1.96977855582618, 0.97022847566350},
 195   {1., -1.95835380975398, 0.95920349965459},
 196   {1., -1.95002759149878, 0.95124613669835},
 197   {1., -1.94561023566527, 0.94705070426118},
 198   {1., -1.92783286977036, 0.93034775234268},
 199   {1., -1.91858953033784, 0.92177618768381},
 200   {1., -1.91542108074780, 0.91885558323625},
 201   {1., -1.88903307939452, 0.89487434461664}
 202 };
 203
 204 static const gfloat BButter[9][3] = {
 205   {0.98621192462708, -1.97242384925416, 0.98621192462708},
 206   {0.98500175787242, -1.97000351574484, 0.98500175787242},
 207   {0.97938932735214, -1.95877865470428, 0.97938932735214},
 208   {0.97531843204928, -1.95063686409857, 0.97531843204928},
 209   {0.97316523498161, -1.94633046996323, 0.97316523498161},
 210   {0.96454515552826, -1.92909031105652, 0.96454515552826},
 211   {0.96009142950541, -1.92018285901082, 0.96009142950541},
 212   {0.95856916599601, -1.91713833199203, 0.95856916599601},
 213   {0.94597685600279, -1.89195371200558, 0.94597685600279}
 214 };
 215
 216 #ifdef G_OS_WIN32
 217 #pragma warning ( default : 4305 )
 218 #endif
 219
 220 /* Filter functions.  These access elements with negative indices of
 221  * the input and output arrays (up to the filter's order). */
 222
 223 /* For much better performance, the function below has been
 224  * implemented by unrolling the inner loop for our two use cases. */
 225
 226 /*
 227  * static inline void
 228  * apply_filter (const gfloat * input, gfloat * output, guint n_samples,
 229  *     const gfloat * a, const gfloat * b, guint order)
 230  * {
 231  *   gfloat y;
 232  *   gint i, k;
 233  *
 234  *   for (i = 0; i < n_samples; i++) {
 235  *     y = input[i] * b[0];
 236  *     for (k = 1; k <= order; k++)
 237  *       y += input[i - k] * b[k] - output[i - k] * a[k];
 238  *     output[i] = y;
 239  *   }
 240  * }
 241  */
 242
 243 static inline void
 244 yule_filter (const gfloat * input, gfloat * output,
 245     const gfloat * a, const gfloat * b)
 246 {
 247   output[0] = input[0] * b[0]
 248       + input[-1] * b[1] - output[-1] * a[1]
 249       + input[-2] * b[2] - output[-2] * a[2]
 250       + input[-3] * b[3] - output[-3] * a[3]
 251       + input[-4] * b[4] - output[-4] * a[4]
 252       + input[-5] * b[5] - output[-5] * a[5]
 253       + input[-6] * b[6] - output[-6] * a[6]
 254       + input[-7] * b[7] - output[-7] * a[7]
 255       + input[-8] * b[8] - output[-8] * a[8]
 256       + input[-9] * b[9] - output[-9] * a[9]
 257       + input[-10] * b[10] - output[-10] * a[10];
 258 }
 259
 260 static inline void
 261 butter_filter (const gfloat * input, gfloat * output,
 262     const gfloat * a, const gfloat * b)
 263 {
 264   output[0] = input[0] * b[0]
 265       + input[-1] * b[1] - output[-1] * a[1]
 266       + input[-2] * b[2] - output[-2] * a[2];
 267 }
 268
 269 /* Because butter_filter and yule_filter are inlined, this function is
 270  * a bit blown-up (code-size wise), but not inlining gives a ca. 40%
 271  * performance penalty. */
 272
 273 static inline void
 274 apply_filters (const RgAnalysisCtx * ctx, const gfloat * input_l,
 275     const gfloat * input_r, guint n_samples)
 276 {
 277   const gfloat *ayule = AYule[ctx->sample_rate_index];
 278   const gfloat *byule = BYule[ctx->sample_rate_index];
 279   const gfloat *abutter = AButter[ctx->sample_rate_index];
 280   const gfloat *bbutter = BButter[ctx->sample_rate_index];
 281   gint pos = ctx->window_n_samples_done;
 282   gint i;
 283
 284   for (i = 0; i < n_samples; i++, pos++) {
 285     yule_filter (input_l + i, ctx->step_l + pos, ayule, byule);
 286     butter_filter (ctx->step_l + pos, ctx->out_l + pos, abutter, bbutter);
 287
 288     yule_filter (input_r + i, ctx->step_r + pos, ayule, byule);
 289     butter_filter (ctx->step_r + pos, ctx->out_r + pos, abutter, bbutter);
 290   }
 291 }
 292
 293 /* Clear filter buffer state and current RMS window. */
 294
 295 static void
 296 reset_filters (RgAnalysisCtx * ctx)
 297 {
 298   gint i;
 299
 300   for (i = 0; i < MAX_ORDER; i++) {
 301
 302     ctx->inprebuf_l[i] = 0.;
 303     ctx->stepbuf_l[i] = 0.;
 304     ctx->outbuf_l[i] = 0.;
 305
 306     ctx->inprebuf_r[i] = 0.;
 307     ctx->stepbuf_r[i] = 0.;
 308     ctx->outbuf_r[i] = 0.;
 309   }
 310
 311   ctx->window_square_sum = 0.;
 312   ctx->window_n_samples_done = 0;
 313 }
 314
 315 /* Accumulator functions. */
 316
 317 /* Add two accumulators in-place.  The sum is defined as the result of
 318  * the vector sum of the histogram array and the maximum value of the
 319  * peak field.  Thus "adding" the accumulators for all tracks yields
 320  * the correct result for obtaining the album gain and peak. */
 321
 322 static void
 323 accumulator_add (RgAnalysisAcc * acc, const RgAnalysisAcc * acc_other)
 324 {
 325   gint i;
 326
 327   for (i = 0; i < G_N_ELEMENTS (acc->histogram); i++)
 328     acc->histogram[i] += acc_other->histogram[i];
 329
 330   acc->peak = MAX (acc->peak, acc_other->peak);
 331 }
 332
 333 /* Reset an accumulator to zero. */
 334
 335 static void
 336 accumulator_clear (RgAnalysisAcc * acc)
 337 {
 338   memset (acc->histogram, 0, sizeof (acc->histogram));
 339   acc->peak = 0.;
 340 }
 341
 342 /* Obtain final analysis result from an accumulator.  Returns TRUE on
 343  * success, FALSE on error (if accumulator is still zero). */
 344
 345 static gboolean
 346 accumulator_result (const RgAnalysisAcc * acc, gdouble * result_gain,
 347     gdouble * result_peak)
 348 {
 349   guint32 sum = 0;
 350   guint32 upper;
 351   guint i;
 352
 353   for (i = 0; i < G_N_ELEMENTS (acc->histogram); i++)
 354     sum += acc->histogram[i];
 355
 356   if (sum == 0)
 357     /* All entries are 0: We got less than 50ms of data. */
 358     return FALSE;
 359
 360   upper = (guint32) ceil (sum * (1. - (gdouble) (RMS_PERCENTILE / 100.)));
 361
 362   for (i = G_N_ELEMENTS (acc->histogram); i--;) {
 363     if (upper <= acc->histogram[i])
 364       break;
 365     upper -= acc->histogram[i];
 366   }
 367
 368   if (result_peak != NULL)
 369     *result_peak = acc->peak;
 370   if (result_gain != NULL)
 371     *result_gain = PINK_REF - (gdouble) i / STEPS_PER_DB;
 372
 373   return TRUE;
 374 }
 375
 376 /* Functions that operate on contexts, for external usage. */
 377
 378 /* Create a new context.  Before it can be used, a sample rate must be
 379  * configured using rg_analysis_set_sample_rate. */
 380
 381 RgAnalysisCtx *
 382 rg_analysis_new (void)
 383 {
 384   RgAnalysisCtx *ctx;
 385
 386   ctx = g_new (RgAnalysisCtx, 1);
 387
 388   ctx->inpre_l = ctx->inprebuf_l + MAX_ORDER;
 389   ctx->step_l = ctx->stepbuf_l + MAX_ORDER;
 390   ctx->out_l = ctx->outbuf_l + MAX_ORDER;
 391
 392   ctx->inpre_r = ctx->inprebuf_r + MAX_ORDER;
 393   ctx->step_r = ctx->stepbuf_r + MAX_ORDER;
 394   ctx->out_r = ctx->outbuf_r + MAX_ORDER;
 395
 396   ctx->sample_rate = 0;
 397
 398   accumulator_clear (&ctx->track);
 399   accumulator_clear (&ctx->album);
 400
 401   return ctx;
 402 }
 403
 404 /* Adapt to given sample rate.  Does nothing if already the current
 405  * rate (returns TRUE then).  Returns FALSE only if given sample rate
 406  * is not supported.  If the configured rate changes, the last
 407  * unprocessed incomplete 50ms chunk of data is dropped because the
 408  * filters are reset. */
 409
 410 gboolean
 411 rg_analysis_set_sample_rate (RgAnalysisCtx * ctx, gint sample_rate)
 412 {
 413   g_return_val_if_fail (ctx != NULL, FALSE);
 414
 415   if (ctx->sample_rate == sample_rate)
 416     return TRUE;
 417
 418   switch (sample_rate) {
 419     case 48000:
 420       ctx->sample_rate_index = 0;
 421       break;
 422     case 44100:
 423       ctx->sample_rate_index = 1;
 424       break;
 425     case 32000:
 426       ctx->sample_rate_index = 2;
 427       break;
 428     case 24000:
 429       ctx->sample_rate_index = 3;
 430       break;
 431     case 22050:
 432       ctx->sample_rate_index = 4;
 433       break;
 434     case 16000:
 435       ctx->sample_rate_index = 5;
 436       break;
 437     case 12000:
 438       ctx->sample_rate_index = 6;
 439       break;
 440     case 11025:
 441       ctx->sample_rate_index = 7;
 442       break;
 443     case 8000:
 444       ctx->sample_rate_index = 8;
 445       break;
 446     default:
 447       return FALSE;
 448   }
 449
 450   ctx->sample_rate = sample_rate;
 451   /* The + 999 has the effect of ceil()ing: */
 452   ctx->window_n_samples = (guint) ((sample_rate * RMS_WINDOW_MSECS + 999)
 453       / 1000);
 454
 455   reset_filters (ctx);
 456
 457   return TRUE;
 458 }
 459
 460 void
 461 rg_analysis_destroy (RgAnalysisCtx * ctx)
 462 {
 463   g_free (ctx);
 464 }
 465
 466 /* Entry points for analyzing sample data in common raw data formats.
 467  * The stereo format functions expect interleaved frames.  It is
 468  * possible to pass data in different formats for the same context,
 469  * there are no restrictions.  All functions have the same signature;
 470  * the depth argument for the float functions is not variable and must
 471  * be given the value 32. */
 472
 473 void
 474 rg_analysis_analyze_mono_float (RgAnalysisCtx * ctx, gconstpointer data,
 475     gsize size, guint depth)
 476 {
 477   gfloat conv_samples[512];
 478   const gfloat *samples = (gfloat *) data;
 479   guint n_samples = size / sizeof (gfloat);
 480   gint i;
 481
 482   g_return_if_fail (depth == 32);
 483   g_return_if_fail (size % sizeof (gfloat) == 0);
 484
 485   while (n_samples) {
 486     gint n = MIN (n_samples, G_N_ELEMENTS (conv_samples));
 487
 488     n_samples -= n;
 489     memcpy (conv_samples, samples, n * sizeof (gfloat));
 490     for (i = 0; i < n; i++) {
 491       ctx->track.peak = MAX (ctx->track.peak, fabs (conv_samples[i]));
 492       conv_samples[i] *= 32768.;
 493     }
 494     samples += n;
 495     rg_analysis_analyze (ctx, conv_samples, NULL, n);
 496   }
 497 }
 498
 499 void
 500 rg_analysis_analyze_stereo_float (RgAnalysisCtx * ctx, gconstpointer data,
 501     gsize size, guint depth)
 502 {
 503   gfloat conv_samples_l[256];
 504   gfloat conv_samples_r[256];
 505   const gfloat *samples = (gfloat *) data;
 506   guint n_frames = size / (sizeof (gfloat) * 2);
 507   gint i;
 508
 509   g_return_if_fail (depth == 32);
 510   g_return_if_fail (size % (sizeof (gfloat) * 2) == 0);
 511
 512   while (n_frames) {
 513     gint n = MIN (n_frames, G_N_ELEMENTS (conv_samples_l));
 514
 515     n_frames -= n;
 516     for (i = 0; i < n; i++) {
 517       gfloat old_sample;
 518
 519       old_sample = samples[2 * i];
 520       ctx->track.peak = MAX (ctx->track.peak, fabs (old_sample));
 521       conv_samples_l[i] = old_sample * 32768.;
 522
 523       old_sample = samples[2 * i + 1];
 524       ctx->track.peak = MAX (ctx->track.peak, fabs (old_sample));
 525       conv_samples_r[i] = old_sample * 32768.;
 526     }
 527     samples += 2 * n;
 528     rg_analysis_analyze (ctx, conv_samples_l, conv_samples_r, n);
 529   }
 530 }
 531
 532 void
 533 rg_analysis_analyze_mono_int16 (RgAnalysisCtx * ctx, gconstpointer data,
 534     gsize size, guint depth)
 535 {
 536   gfloat conv_samples[512];
 537   gint32 peak_sample = 0;
 538   const gint16 *samples = (gint16 *) data;
 539   guint n_samples = size / sizeof (gint16);
 540   gint shift = sizeof (gint16) * 8 - depth;
 541   gint i;
 542
 543   g_return_if_fail (depth <= (sizeof (gint16) * 8));
 544   g_return_if_fail (size % sizeof (gint16) == 0);
 545
 546   while (n_samples) {
 547     gint n = MIN (n_samples, G_N_ELEMENTS (conv_samples));
 548
 549     n_samples -= n;
 550     for (i = 0; i < n; i++) {
 551       gint16 old_sample = samples[i] << shift;
 552
 553       peak_sample = MAX (peak_sample, ABS ((gint32) old_sample));
 554       conv_samples[i] = (gfloat) old_sample;
 555     }
 556     samples += n;
 557     rg_analysis_analyze (ctx, conv_samples, NULL, n);
 558   }
 559   ctx->track.peak = MAX (ctx->track.peak,
 560       (gdouble) peak_sample / ((gdouble) (1u << 15)));
 561 }
 562
 563 void
 564 rg_analysis_analyze_stereo_int16 (RgAnalysisCtx * ctx, gconstpointer data,
 565     gsize size, guint depth)
 566 {
 567   gfloat conv_samples_l[256];
 568   gfloat conv_samples_r[256];
 569   gint32 peak_sample = 0;
 570   const gint16 *samples = (gint16 *) data;
 571   guint n_frames = size / (sizeof (gint16) * 2);
 572   gint shift = sizeof (gint16) * 8 - depth;
 573   gint i;
 574
 575   g_return_if_fail (depth <= (sizeof (gint16) * 8));
 576   g_return_if_fail (size % (sizeof (gint16) * 2) == 0);
 577
 578   while (n_frames) {
 579     gint n = MIN (n_frames, G_N_ELEMENTS (conv_samples_l));
 580
 581     n_frames -= n;
 582     for (i = 0; i < n; i++) {
 583       gint16 old_sample;
 584
 585       old_sample = samples[2 * i] << shift;
 586       peak_sample = MAX (peak_sample, ABS ((gint32) old_sample));
 587       conv_samples_l[i] = (gfloat) old_sample;
 588
 589       old_sample = samples[2 * i + 1] << shift;
 590       peak_sample = MAX (peak_sample, ABS ((gint32) old_sample));
 591       conv_samples_r[i] = (gfloat) old_sample;
 592     }
 593     samples += 2 * n;
 594     rg_analysis_analyze (ctx, conv_samples_l, conv_samples_r, n);
 595   }
 596   ctx->track.peak = MAX (ctx->track.peak,
 597       (gdouble) peak_sample / ((gdouble) (1u << 15)));
 598 }
 599
 600 /* Analyze the given chunk of samples.  The sample data is given in
 601  * floating point format but should be scaled such that the values
 602  * +/-32768.0 correspond to the -0dBFS reference amplitude.
 603  *
 604  * samples_l: Buffer with sample data for the left channel or of the
 605  * mono channel.
 606  *
 607  * samples_r: Buffer with sample data for the right channel or NULL
 608  * for mono.
 609  *
 610  * n_samples: Number of samples passed in each buffer.
 611  */
 612
 613 void
 614 rg_analysis_analyze (RgAnalysisCtx * ctx, const gfloat * samples_l,
 615     const gfloat * samples_r, guint n_samples)
 616 {
 617   const gfloat *input_l, *input_r;
 618   guint n_samples_done;
 619   gint i;
 620
 621   g_return_if_fail (ctx != NULL);
 622   g_return_if_fail (samples_l != NULL);
 623   g_return_if_fail (ctx->sample_rate != 0);
 624
 625   if (n_samples == 0)
 626     return;
 627
 628   if (samples_r == NULL)
 629     /* Mono. */
 630     samples_r = samples_l;
 631
 632   memcpy (ctx->inpre_l, samples_l,
 633       MIN (n_samples, MAX_ORDER) * sizeof (gfloat));
 634   memcpy (ctx->inpre_r, samples_r,
 635       MIN (n_samples, MAX_ORDER) * sizeof (gfloat));
 636
 637   n_samples_done = 0;
 638   while (n_samples_done < n_samples) {
 639     /* Limit number of samples to be processed in this iteration to
 640      * the number needed to complete the next window: */
 641     guint n_samples_current = MIN (n_samples - n_samples_done,
 642         ctx->window_n_samples - ctx->window_n_samples_done);
 643
 644     if (n_samples_done < MAX_ORDER) {
 645       input_l = ctx->inpre_l + n_samples_done;
 646       input_r = ctx->inpre_r + n_samples_done;
 647       n_samples_current = MIN (n_samples_current, MAX_ORDER - n_samples_done);
 648     } else {
 649       input_l = samples_l + n_samples_done;
 650       input_r = samples_r + n_samples_done;
 651     }
 652
 653     apply_filters (ctx, input_l, input_r, n_samples_current);
 654
 655     /* Update the square sum. */
 656     for (i = 0; i < n_samples_current; i++)
 657       ctx->window_square_sum += ctx->out_l[ctx->window_n_samples_done + i]
 658           * ctx->out_l[ctx->window_n_samples_done + i]
 659           + ctx->out_r[ctx->window_n_samples_done + i]
 660           * ctx->out_r[ctx->window_n_samples_done + i];
 661
 662     ctx->window_n_samples_done += n_samples_current;
 663
 664     g_return_if_fail (ctx->window_n_samples_done <= ctx->window_n_samples);
 665
 666     if (ctx->window_n_samples_done == ctx->window_n_samples) {
 667       /* Get the Root Mean Square (RMS) for this set of samples. */
 668       gdouble val = STEPS_PER_DB * 10. * log10 (ctx->window_square_sum /
 669           ctx->window_n_samples * 0.5 + 1.e-37);
 670       gint ival = CLAMP ((gint) val, 0,
 671           (gint) G_N_ELEMENTS (ctx->track.histogram) - 1);
 672
 673       ctx->track.histogram[ival]++;
 674       ctx->window_square_sum = 0.;
 675       ctx->window_n_samples_done = 0;
 676
 677       /* No need for memmove here, the areas never overlap: Even for
 678        * the smallest sample rate, the number of samples needed for
 679        * the window is greater than MAX_ORDER. */
 680
 681       memcpy (ctx->stepbuf_l, ctx->stepbuf_l + ctx->window_n_samples,
 682           MAX_ORDER * sizeof (gfloat));
 683       memcpy (ctx->outbuf_l, ctx->outbuf_l + ctx->window_n_samples,
 684           MAX_ORDER * sizeof (gfloat));
 685
 686       memcpy (ctx->stepbuf_r, ctx->stepbuf_r + ctx->window_n_samples,
 687           MAX_ORDER * sizeof (gfloat));
 688       memcpy (ctx->outbuf_r, ctx->outbuf_r + ctx->window_n_samples,
 689           MAX_ORDER * sizeof (gfloat));
 690     }
 691
 692     n_samples_done += n_samples_current;
 693   }
 694
 695   if (n_samples >= MAX_ORDER) {
 696
 697     memcpy (ctx->inprebuf_l, samples_l + n_samples - MAX_ORDER,
 698         MAX_ORDER * sizeof (gfloat));
 699
 700     memcpy (ctx->inprebuf_r, samples_r + n_samples - MAX_ORDER,
 701         MAX_ORDER * sizeof (gfloat));
 702
 703   } else {
 704
 705     memmove (ctx->inprebuf_l, ctx->inprebuf_l + n_samples,
 706         (MAX_ORDER - n_samples) * sizeof (gfloat));
 707     memcpy (ctx->inprebuf_l + MAX_ORDER - n_samples, samples_l,
 708         n_samples * sizeof (gfloat));
 709
 710     memmove (ctx->inprebuf_r, ctx->inprebuf_r + n_samples,
 711         (MAX_ORDER - n_samples) * sizeof (gfloat));
 712     memcpy (ctx->inprebuf_r + MAX_ORDER - n_samples, samples_r,
 713         n_samples * sizeof (gfloat));
 714
 715   }
 716 }
 717
 718 /* Obtain track gain and peak.  Returns TRUE on success.  Can fail if
 719  * not enough samples have been processed.  Updates album accumulator.
 720  * Resets track accumulator. */
 721
 722 gboolean
 723 rg_analysis_track_result (RgAnalysisCtx * ctx, gdouble * gain, gdouble * peak)
 724 {
 725   gboolean result;
 726
 727   g_return_val_if_fail (ctx != NULL, FALSE);
 728
 729   accumulator_add (&ctx->album, &ctx->track);
 730   result = accumulator_result (&ctx->track, gain, peak);
 731   accumulator_clear (&ctx->track);
 732
 733   reset_filters (ctx);
 734
 735   return result;
 736 }
 737
 738 /* Obtain album gain and peak.  Returns TRUE on success.  Can fail if
 739  * not enough samples have been processed.  Resets album
 740  * accumulator. */
 741
 742 gboolean
 743 rg_analysis_album_result (RgAnalysisCtx * ctx, gdouble * gain, gdouble * peak)
 744 {
 745   gboolean result;
 746
 747   g_return_val_if_fail (ctx != NULL, FALSE);
 748
 749   result = accumulator_result (&ctx->album, gain, peak);
 750   accumulator_clear (&ctx->album);
 751
 752   return result;
 753 }
 754
 755 void
 756 rg_analysis_reset_album (RgAnalysisCtx * ctx)
 757 {
 758   accumulator_clear (&ctx->album);
 759 }
 760
 761 /* Reset internal buffers as well as track and album accumulators.
 762  * Configured sample rate is kept intact. */
 763
 764 void
 765 rg_analysis_reset (RgAnalysisCtx * ctx)
 766 {
 767   g_return_if_fail (ctx != NULL);
 768
 769   reset_filters (ctx);
 770   accumulator_clear (&ctx->track);
 771   accumulator_clear (&ctx->album);
 772 }