~ubuntu-branches/ubuntu/utopic/ardour3/utopic

« back to all changes in this revision

Viewing changes to libs/qm-dsp/dsp/tempotracking/TempoTrack.cpp

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Felipe Sateler
  • Date: 2013-09-21 19:05:02 UTC
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20130921190502-8gsftrku6jnzhd7v
Tags: upstream-3.4~dfsg
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 3.4~dfsg

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
/* -*- c-basic-offset: 4 indent-tabs-mode: nil -*-  vi:set ts=8 sts=4 sw=4: */
 
2
 
 
3
/*
 
4
    QM DSP Library
 
5
 
 
6
    Centre for Digital Music, Queen Mary, University of London.
 
7
    This file copyright 2005-2006 Christian Landone.and Matthew Davies.
 
8
 
 
9
    This program is free software; you can redistribute it and/or
 
10
    modify it under the terms of the GNU General Public License as
 
11
    published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
 
12
    License, or (at your option) any later version.  See the file
 
13
    COPYING included with this distribution for more information.
 
14
*/
 
15
 
 
16
#include "TempoTrack.h"
 
17
 
 
18
#include "maths/MathAliases.h"
 
19
#include "maths/MathUtilities.h"
 
20
 
 
21
#include <iostream>
 
22
 
 
23
#include <cassert>
 
24
 
 
25
//#define DEBUG_TEMPO_TRACK 1
 
26
 
 
27
 
 
28
#define RAY43VAL
 
29
 
 
30
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
31
// Construction/Destruction
 
32
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
33
 
 
34
TempoTrack::TempoTrack( TTParams Params )
 
35
{
 
36
    m_tempoScratch = NULL;
 
37
    m_rawDFFrame = NULL;
 
38
    m_smoothDFFrame = NULL;
 
39
    m_frameACF = NULL;
 
40
        m_smoothRCF = NULL;
 
41
 
 
42
    m_dataLength = 0;
 
43
    m_winLength = 0;
 
44
    m_lagLength = 0;
 
45
 
 
46
    m_rayparam = 0;
 
47
    m_sigma = 0;
 
48
    m_DFWVNnorm = 0;
 
49
 
 
50
    initialise( Params );
 
51
}
 
52
 
 
53
TempoTrack::~TempoTrack()
 
54
{
 
55
    deInitialise();
 
56
}
 
57
 
 
58
void TempoTrack::initialise( TTParams Params )
 
59
{       
 
60
    m_winLength = Params.winLength;
 
61
    m_lagLength = Params.lagLength;
 
62
 
 
63
    m_rayparam   = 43.0;
 
64
    m_sigma = sqrt(3.9017);
 
65
    m_DFWVNnorm = exp( ( log( 2.0 ) / m_rayparam ) * ( m_winLength + 2 ) );
 
66
 
 
67
    m_rawDFFrame = new double[ m_winLength ];
 
68
    m_smoothDFFrame = new double[ m_winLength ];
 
69
    m_frameACF = new double[ m_winLength ];
 
70
    m_tempoScratch = new double[ m_lagLength ];
 
71
        m_smoothRCF = new double[ m_lagLength ];
 
72
 
 
73
 
 
74
    unsigned int winPre = Params.WinT.pre;
 
75
    unsigned int winPost = Params.WinT.post;
 
76
 
 
77
    m_DFFramer.configure( m_winLength, m_lagLength );
 
78
        
 
79
    m_DFPParams.length = m_winLength;
 
80
    m_DFPParams.AlphaNormParam = Params.alpha;
 
81
    m_DFPParams.LPOrd = Params.LPOrd;
 
82
    m_DFPParams.LPACoeffs = Params.LPACoeffs;
 
83
    m_DFPParams.LPBCoeffs = Params.LPBCoeffs;
 
84
    m_DFPParams.winPre = Params.WinT.pre;
 
85
    m_DFPParams.winPost = Params.WinT.post;
 
86
    m_DFPParams.isMedianPositive = true;
 
87
        
 
88
    m_DFConditioning = new DFProcess( m_DFPParams );
 
89
 
 
90
 
 
91
        // these are parameters for smoothing m_tempoScratch
 
92
    m_RCFPParams.length = m_lagLength;
 
93
    m_RCFPParams.AlphaNormParam = Params.alpha;
 
94
    m_RCFPParams.LPOrd = Params.LPOrd;
 
95
    m_RCFPParams.LPACoeffs = Params.LPACoeffs;
 
96
    m_RCFPParams.LPBCoeffs = Params.LPBCoeffs;
 
97
    m_RCFPParams.winPre = Params.WinT.pre;
 
98
    m_RCFPParams.winPost = Params.WinT.post;
 
99
    m_RCFPParams.isMedianPositive = true;
 
100
 
 
101
    m_RCFConditioning = new DFProcess( m_RCFPParams );
 
102
 
 
103
}
 
104
 
 
105
void TempoTrack::deInitialise()
 
106
{       
 
107
    delete [] m_rawDFFrame;
 
108
        
 
109
    delete [] m_smoothDFFrame;
 
110
 
 
111
        delete [] m_smoothRCF;  
 
112
        
 
113
    delete [] m_frameACF;
 
114
 
 
115
    delete [] m_tempoScratch;
 
116
 
 
117
    delete m_DFConditioning;
 
118
        
 
119
        delete m_RCFConditioning;
 
120
 
 
121
}
 
122
 
 
123
void TempoTrack::createCombFilter(double* Filter, unsigned int winLength, unsigned int TSig, double beatLag)
 
124
{
 
125
    unsigned int i;
 
126
 
 
127
    if( beatLag == 0 )
 
128
    {
 
129
        for( i = 0; i < winLength; i++ )
 
130
        {    
 
131
            Filter[ i ] = ( ( i + 1 ) / pow( m_rayparam, 2.0) ) * exp( ( -pow(( i + 1 ),2.0 ) / ( 2.0 * pow( m_rayparam, 2.0))));
 
132
        }
 
133
    }
 
134
    else
 
135
    {   
 
136
        m_sigma = beatLag/4;
 
137
        for( i = 0; i < winLength; i++ )
 
138
        {
 
139
            double dlag = (double)(i+1) - beatLag;
 
140
            Filter[ i ] =  exp(-0.5 * pow(( dlag / m_sigma), 2.0) ) / (sqrt( 2 * PI) * m_sigma);
 
141
        }
 
142
    }
 
143
}
 
144
 
 
145
double TempoTrack::tempoMM(double* ACF, double* weight, int tsig)
 
146
{
 
147
 
 
148
    double period = 0;
 
149
    double maxValRCF = 0.0;
 
150
    unsigned int maxIndexRCF = 0;
 
151
 
 
152
    double* pdPeaks;
 
153
 
 
154
    unsigned int maxIndexTemp;
 
155
    double      maxValTemp;
 
156
    unsigned int count; 
 
157
        
 
158
    unsigned int numelem,i,j;
 
159
    int a, b;
 
160
 
 
161
    for( i = 0; i < m_lagLength; i++ )
 
162
        m_tempoScratch[ i ] = 0.0;
 
163
 
 
164
    if( tsig == 0 ) 
 
165
    {
 
166
        //if time sig is unknown, use metrically unbiased version of Filterbank
 
167
        numelem = 4;
 
168
    }
 
169
    else
 
170
    {
 
171
        numelem = tsig;
 
172
    }
 
173
 
 
174
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
175
    std::cerr << "tempoMM: m_winLength = " << m_winLength << ", m_lagLength = " << m_lagLength << ", numelem = " << numelem << std::endl;
 
176
#endif
 
177
 
 
178
    for(i=1;i<m_lagLength-1;i++)
 
179
    {
 
180
        //first and last output values are left intentionally as zero
 
181
        for (a=1;a<=numelem;a++)
 
182
        {
 
183
            for(b=(1-a);b<a;b++)
 
184
            {
 
185
                if( tsig == 0 )
 
186
                {                                       
 
187
                    m_tempoScratch[i] += ACF[a*(i+1)+b-1] * (1.0 / (2.0 * (double)a-1)) * weight[i];
 
188
                }
 
189
                else
 
190
                {
 
191
                    m_tempoScratch[i] += ACF[a*(i+1)+b-1] * 1 * weight[i];
 
192
                }
 
193
            }
 
194
        }
 
195
    }
 
196
 
 
197
 
 
198
        //////////////////////////////////////////////////
 
199
        // MODIFIED BEAT PERIOD EXTRACTION //////////////
 
200
        /////////////////////////////////////////////////
 
201
 
 
202
        // find smoothed version of RCF ( as applied to Detection Function)
 
203
        m_RCFConditioning->process( m_tempoScratch, m_smoothRCF);
 
204
 
 
205
        if (tsig != 0) // i.e. in context dependent state
 
206
        {       
 
207
//     NOW FIND MAX INDEX OF ACFOUT
 
208
            for( i = 0; i < m_lagLength; i++)
 
209
            {
 
210
                if( m_tempoScratch[ i ] > maxValRCF)
 
211
                {
 
212
                    maxValRCF = m_tempoScratch[ i ];
 
213
                    maxIndexRCF = i;
 
214
                }
 
215
            }
 
216
        }
 
217
        else // using rayleigh weighting
 
218
        {
 
219
                vector <vector<double> > rcfMat;
 
220
        
 
221
                double sumRcf = 0.;
 
222
        
 
223
                double maxVal = 0.;
 
224
                // now find the two values which minimise rcfMat
 
225
                double minVal = 0.;
 
226
                int p_i = 1; // periodicity for row i;
 
227
                int p_j = 1; //periodicity for column j;
 
228
        
 
229
        
 
230
                for ( i=0; i<m_lagLength; i++)
 
231
                {
 
232
                        m_tempoScratch[i] =m_smoothRCF[i];
 
233
                }       
 
234
 
 
235
                // normalise m_tempoScratch so that it sums to zero.
 
236
                for ( i=0; i<m_lagLength; i++)
 
237
                {
 
238
                        sumRcf += m_tempoScratch[i];
 
239
                }       
 
240
        
 
241
                for( i=0; i<m_lagLength; i++)
 
242
                {
 
243
                        m_tempoScratch[i] /= sumRcf;
 
244
                }       
 
245
        
 
246
                // create a matrix to store m_tempoScratchValues modified by log2 ratio
 
247
                for ( i=0; i<m_lagLength; i++)
 
248
                {
 
249
                        rcfMat.push_back  ( vector<double>() ); // adds a new row...
 
250
                }
 
251
        
 
252
                for (i=0; i<m_lagLength; i++)
 
253
                {
 
254
                        for (j=0; j<m_lagLength; j++)
 
255
                        {
 
256
                                rcfMat[i].push_back (0.);
 
257
                        }
 
258
                }
 
259
        
 
260
                // the 'i' and 'j' indices deliberately start from '1' and not '0'
 
261
                for ( i=1; i<m_lagLength; i++)
 
262
                {
 
263
                        for (j=1; j<m_lagLength; j++)
 
264
                        {
 
265
                                double log2PeriodRatio = log( static_cast<double>(i)/static_cast<double>(j) ) / log(2.0);
 
266
                                rcfMat[i][j] = ( abs(1.0-abs(log2PeriodRatio)) );
 
267
                                rcfMat[i][j] += ( 0.01*( 1./(m_tempoScratch[i]+m_tempoScratch[j]) ) );
 
268
                        }
 
269
                }
 
270
                
 
271
                // set diagonal equal to maximum value in rcfMat 
 
272
                // we don't want to pick one strong middle peak - we need a combination of two peaks.
 
273
        
 
274
                for ( i=1; i<m_lagLength; i++)
 
275
                {
 
276
                        for (j=1; j<m_lagLength; j++)
 
277
                        {
 
278
                                if (rcfMat[i][j] > maxVal)
 
279
                                {       
 
280
                                        maxVal = rcfMat[i][j];
 
281
                                }
 
282
                        }
 
283
                }
 
284
        
 
285
                for ( i=1; i<m_lagLength; i++)
 
286
                {
 
287
                        rcfMat[i][i] = maxVal;
 
288
                }
 
289
        
 
290
                // now find the row and column number which minimise rcfMat
 
291
                minVal = maxVal;
 
292
                
 
293
                for ( i=1; i<m_lagLength; i++)
 
294
                {
 
295
                        for ( j=1; j<m_lagLength; j++)
 
296
                        {
 
297
                                if (rcfMat[i][j] < minVal)
 
298
                                {       
 
299
                                        minVal = rcfMat[i][j];
 
300
                                        p_i = i;
 
301
                                        p_j = j;
 
302
                                }
 
303
                        }
 
304
                }
 
305
        
 
306
        
 
307
                // initially choose p_j (arbitrary) - saves on an else statement
 
308
                int beatPeriod = p_j;
 
309
                if (m_tempoScratch[p_i] > m_tempoScratch[p_j])
 
310
                {
 
311
                        beatPeriod = p_i;
 
312
                }
 
313
                
 
314
                // now write the output
 
315
                maxIndexRCF = static_cast<int>(beatPeriod);
 
316
        }
 
317
 
 
318
 
 
319
    double locked = 5168.f / maxIndexRCF;
 
320
    if (locked >= 30 && locked <= 180) {
 
321
        m_lockedTempo = locked;
 
322
    }
 
323
 
 
324
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
325
    std::cerr << "tempoMM: locked tempo = " << m_lockedTempo << std::endl;
 
326
#endif
 
327
 
 
328
    if( tsig == 0 )
 
329
        tsig = 4;
 
330
 
 
331
 
 
332
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
333
std::cerr << "tempoMM: maxIndexRCF = " << maxIndexRCF << std::endl;
 
334
#endif
 
335
        
 
336
    if( tsig == 4 )
 
337
    {
 
338
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
339
        std::cerr << "tsig == 4" << std::endl;
 
340
#endif
 
341
 
 
342
        pdPeaks = new double[ 4 ];
 
343
        for( i = 0; i < 4; i++ ){ pdPeaks[ i ] = 0.0;}
 
344
 
 
345
        pdPeaks[ 0 ] = ( double )maxIndexRCF + 1;
 
346
 
 
347
        maxIndexTemp = 0;
 
348
        maxValTemp = 0.0;
 
349
        count = 0;
 
350
 
 
351
        for( i = (2 * maxIndexRCF + 1) - 1; i < (2 * maxIndexRCF + 1) + 2; i++ )
 
352
        {
 
353
            if( ACF[ i ] > maxValTemp )
 
354
            {
 
355
                maxValTemp = ACF[ i ];
 
356
                maxIndexTemp = count;
 
357
            }
 
358
            count++;
 
359
        }
 
360
        pdPeaks[ 1 ] = (double)( maxIndexTemp + 1 + ( (2 * maxIndexRCF + 1 ) - 2 ) + 1 )/2;
 
361
 
 
362
        maxIndexTemp = 0;
 
363
        maxValTemp = 0.0;
 
364
        count = 0;
 
365
 
 
366
        for( i = (3 * maxIndexRCF + 2 ) - 2; i < (3 * maxIndexRCF + 2 ) + 3; i++ )
 
367
        {
 
368
            if( ACF[ i ] > maxValTemp )
 
369
            {
 
370
                maxValTemp = ACF[ i ];
 
371
                maxIndexTemp = count;
 
372
            }
 
373
            count++;
 
374
        }
 
375
        pdPeaks[ 2 ] = (double)( maxIndexTemp + 1 + ( (3 * maxIndexRCF + 2) - 4 ) + 1 )/3;
 
376
 
 
377
        maxIndexTemp = 0;
 
378
        maxValTemp = 0.0;
 
379
        count = 0;
 
380
 
 
381
        for( i = ( 4 * maxIndexRCF + 3) - 3; i < ( 4 * maxIndexRCF + 3) + 4; i++ )
 
382
        {
 
383
            if( ACF[ i ] > maxValTemp )
 
384
            {
 
385
                maxValTemp = ACF[ i ];
 
386
                maxIndexTemp = count;
 
387
            }
 
388
            count++;
 
389
        }
 
390
        pdPeaks[ 3 ] = (double)( maxIndexTemp + 1 + ( (4 * maxIndexRCF + 3) - 9 ) + 1 )/4 ;
 
391
 
 
392
 
 
393
        period = MathUtilities::mean( pdPeaks, 4 );
 
394
    }
 
395
    else
 
396
    { 
 
397
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
398
       std::cerr << "tsig != 4" << std::endl;
 
399
#endif
 
400
 
 
401
        pdPeaks = new double[ 3 ];
 
402
        for( i = 0; i < 3; i++ ){ pdPeaks[ i ] = 0.0;}
 
403
 
 
404
        pdPeaks[ 0 ] = ( double )maxIndexRCF + 1;
 
405
 
 
406
        maxIndexTemp = 0;
 
407
        maxValTemp = 0.0;
 
408
        count = 0;
 
409
 
 
410
        for( i = (2 * maxIndexRCF + 1) - 1; i < (2 * maxIndexRCF + 1) + 2; i++ )
 
411
        {
 
412
            if( ACF[ i ] > maxValTemp )
 
413
            {
 
414
                maxValTemp = ACF[ i ];
 
415
                maxIndexTemp = count;
 
416
            }
 
417
            count++;
 
418
        }
 
419
        pdPeaks[ 1 ] = (double)( maxIndexTemp + 1 + ( (2 * maxIndexRCF + 1 ) - 2 ) + 1 )/2;
 
420
 
 
421
        maxIndexTemp = 0;
 
422
        maxValTemp = 0.0;
 
423
        count = 0;
 
424
 
 
425
        for( i = (3 * maxIndexRCF + 2 ) - 2; i < (3 * maxIndexRCF + 2 ) + 3; i++ )
 
426
        {
 
427
            if( ACF[ i ] > maxValTemp )
 
428
            {
 
429
                maxValTemp = ACF[ i ];
 
430
                maxIndexTemp = count;
 
431
            }
 
432
            count++;
 
433
        }
 
434
        pdPeaks[ 2 ] = (double)( maxIndexTemp + 1 + ( (3 * maxIndexRCF + 2) - 4 ) + 1 )/3;
 
435
 
 
436
 
 
437
        period = MathUtilities::mean( pdPeaks, 3 );
 
438
    }
 
439
 
 
440
    delete [] pdPeaks;
 
441
 
 
442
    return period;
 
443
}
 
444
 
 
445
void TempoTrack::stepDetect( double* periodP, double* periodG, int currentIdx, int* flag )
 
446
{
 
447
    double stepthresh = 1 * 3.9017;
 
448
 
 
449
    if( *flag )
 
450
    {
 
451
        if(abs(periodG[ currentIdx ] - periodP[ currentIdx ]) > stepthresh)
 
452
        {
 
453
            // do nuffin'
 
454
        }
 
455
    }
 
456
    else
 
457
    {
 
458
        if(fabs(periodG[ currentIdx ]-periodP[ currentIdx ]) > stepthresh)
 
459
        {
 
460
            *flag = 3;
 
461
        }
 
462
    }
 
463
}
 
464
 
 
465
void TempoTrack::constDetect( double* periodP, int currentIdx, int* flag )
 
466
{
 
467
    double constthresh = 2 * 3.9017;
 
468
 
 
469
    if( fabs( 2 * periodP[ currentIdx ] - periodP[ currentIdx - 1] - periodP[ currentIdx - 2] ) < constthresh)
 
470
    {
 
471
        *flag = 1;
 
472
    }
 
473
    else
 
474
    {
 
475
        *flag = 0;
 
476
    }
 
477
}
 
478
 
 
479
int TempoTrack::findMeter(double *ACF, unsigned int len, double period)
 
480
{
 
481
    int i;
 
482
    int p = (int)MathUtilities::round( period );
 
483
    int tsig;
 
484
 
 
485
    double Energy_3 = 0.0;
 
486
    double Energy_4 = 0.0;
 
487
 
 
488
    double temp3A = 0.0;
 
489
    double temp3B = 0.0;
 
490
    double temp4A = 0.0;
 
491
    double temp4B = 0.0;
 
492
 
 
493
    double* dbf = new double[ len ]; int t = 0;
 
494
    for( unsigned int u = 0; u < len; u++ ){ dbf[ u ] = 0.0; }
 
495
 
 
496
    if( (double)len < 6 * p + 2 )
 
497
    {
 
498
        for( i = ( 3 * p - 2 ); i < ( 3 * p + 2 ) + 1; i++ )
 
499
        {
 
500
            temp3A += ACF[ i ];
 
501
            dbf[ t++ ] = ACF[ i ];
 
502
        }
 
503
        
 
504
        for( i = ( 4 * p - 2 ); i < ( 4 * p + 2 ) + 1; i++ )
 
505
        {
 
506
            temp4A += ACF[ i ];
 
507
        }
 
508
 
 
509
        Energy_3 = temp3A;
 
510
        Energy_4 = temp4A;
 
511
    }
 
512
    else
 
513
    {
 
514
        for( i = ( 3 * p - 2 ); i < ( 3 * p + 2 ) + 1; i++ )
 
515
        {
 
516
            temp3A += ACF[ i ];
 
517
        }
 
518
        
 
519
        for( i = ( 4 * p - 2 ); i < ( 4 * p + 2 ) + 1; i++ )
 
520
        {
 
521
            temp4A += ACF[ i ];
 
522
        }
 
523
 
 
524
        for( i = ( 6 * p - 2 ); i < ( 6 * p + 2 ) + 1; i++ )
 
525
        {
 
526
            temp3B += ACF[ i ];
 
527
        }
 
528
        
 
529
        for( i = ( 2 * p - 2 ); i < ( 2 * p + 2 ) + 1; i++ )
 
530
        {
 
531
            temp4B += ACF[ i ];
 
532
        }
 
533
 
 
534
        Energy_3 = temp3A + temp3B;
 
535
        Energy_4 = temp4A + temp4B;
 
536
    }
 
537
 
 
538
    if (Energy_3 > Energy_4)
 
539
    {
 
540
        tsig = 3;
 
541
    }
 
542
    else
 
543
    {
 
544
        tsig = 4;
 
545
    }
 
546
 
 
547
 
 
548
    return tsig;
 
549
}
 
550
 
 
551
void TempoTrack::createPhaseExtractor(double *Filter, unsigned int winLength, double period, unsigned int fsp, unsigned int lastBeat)
 
552
{       
 
553
    int p = (int)MathUtilities::round( period );
 
554
    int predictedOffset = 0;
 
555
 
 
556
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
557
    std::cerr << "TempoTrack::createPhaseExtractor: period = " << period << ", p = " << p << std::endl;
 
558
#endif
 
559
 
 
560
    if (p > 10000) {
 
561
        std::cerr << "TempoTrack::createPhaseExtractor: WARNING! Highly implausible period value " << p << "!" << std::endl;
 
562
        period = 5168 / 120;
 
563
    }
 
564
 
 
565
    double* phaseScratch = new double[ p*2 + 2 ];
 
566
    for (int i = 0; i < p*2 + 2; ++i) phaseScratch[i] = 0.0;
 
567
 
 
568
        
 
569
    if( lastBeat != 0 )
 
570
    {
 
571
        lastBeat = (int)MathUtilities::round((double)lastBeat );///(double)winLength);
 
572
 
 
573
        predictedOffset = lastBeat + p - fsp;
 
574
 
 
575
        if (predictedOffset < 0) 
 
576
        {
 
577
            lastBeat = 0;
 
578
        }
 
579
    }
 
580
 
 
581
    if( lastBeat != 0 )
 
582
    {
 
583
        int mu = p;
 
584
        double sigma = (double)p/8;
 
585
        double PhaseMin = 0.0;
 
586
        double PhaseMax = 0.0;
 
587
        unsigned int scratchLength = p*2;
 
588
        double temp = 0.0;
 
589
 
 
590
        for(  int i = 0; i < scratchLength; i++ )
 
591
        {
 
592
            phaseScratch[ i ] = exp( -0.5 * pow( ( i - mu ) / sigma, 2 ) ) / ( sqrt( 2*PI ) *sigma );
 
593
        }
 
594
 
 
595
        MathUtilities::getFrameMinMax( phaseScratch, scratchLength, &PhaseMin, &PhaseMax );
 
596
                        
 
597
        for(int i = 0; i < scratchLength; i ++)
 
598
        {
 
599
            temp = phaseScratch[ i ];
 
600
            phaseScratch[ i ] = (temp - PhaseMin)/PhaseMax;
 
601
        }
 
602
 
 
603
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
604
        std::cerr << "predictedOffset = " << predictedOffset << std::endl;
 
605
#endif
 
606
 
 
607
        unsigned int index = 0;
 
608
        for (int i = p - ( predictedOffset - 1); i < p + ( p - predictedOffset) + 1; i++)
 
609
        {
 
610
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
611
            std::cerr << "assigning to filter index " << index << " (size = " << p*2 << ")" << " value " << phaseScratch[i] << " from scratch index " << i << std::endl;
 
612
#endif
 
613
            Filter[ index++ ] = phaseScratch[ i ];
 
614
        }
 
615
    }
 
616
    else
 
617
    {
 
618
        for( int i = 0; i < p; i ++)
 
619
        {
 
620
            Filter[ i ] = 1;
 
621
        }
 
622
    }
 
623
        
 
624
    delete [] phaseScratch;
 
625
}
 
626
 
 
627
int TempoTrack::phaseMM(double *DF, double *weighting, unsigned int winLength, double period)
 
628
{
 
629
    int alignment = 0;
 
630
    int p = (int)MathUtilities::round( period );
 
631
 
 
632
    double temp = 0.0;
 
633
 
 
634
    double* y = new double[ winLength ];
 
635
    double* align = new double[ p ];
 
636
 
 
637
    for( int i = 0; i < winLength; i++ )
 
638
    {   
 
639
        y[ i ] = (double)( -i + winLength  )/(double)winLength;
 
640
        y[ i ] = pow(y [i ],2.0); // raise to power 2.
 
641
    }
 
642
 
 
643
    for( int o = 0; o < p; o++ )
 
644
    { 
 
645
        temp = 0.0;
 
646
        for(int i = 1 + (o - 1); i< winLength; i += (p + 1))
 
647
        {
 
648
            temp = temp + DF[ i ] * y[ i ]; 
 
649
        }
 
650
        align[ o ] = temp * weighting[ o ];       
 
651
    }
 
652
 
 
653
 
 
654
    double valTemp = 0.0;
 
655
    for(int i = 0; i < p; i++)
 
656
    {
 
657
        if( align[ i ] > valTemp )
 
658
        {
 
659
            valTemp = align[ i ];
 
660
            alignment = i;
 
661
        }
 
662
    }
 
663
 
 
664
    delete [] y;
 
665
    delete [] align;
 
666
 
 
667
    return alignment;
 
668
}
 
669
 
 
670
int TempoTrack::beatPredict(unsigned int FSP0, double alignment, double period, unsigned int step )
 
671
{
 
672
    int beat = 0;
 
673
 
 
674
    int p = (int)MathUtilities::round( period );
 
675
    int align = (int)MathUtilities::round( alignment );
 
676
    int FSP = (int)MathUtilities::round( FSP0 );
 
677
 
 
678
    int FEP = FSP + ( step );
 
679
 
 
680
    beat = FSP + align;
 
681
 
 
682
    m_beats.push_back( beat );
 
683
 
 
684
    while( beat + p < FEP )
 
685
    {
 
686
        beat += p;
 
687
                
 
688
        m_beats.push_back( beat );
 
689
    }
 
690
 
 
691
    return beat;
 
692
}
 
693
 
 
694
 
 
695
 
 
696
vector<int> TempoTrack::process( vector <double> DF,
 
697
                                 vector <double> *tempoReturn )
 
698
{
 
699
    m_dataLength = DF.size();
 
700
        
 
701
    m_lockedTempo = 0.0;
 
702
 
 
703
    double      period = 0.0;
 
704
    int stepFlag = 0;
 
705
    int constFlag = 0;
 
706
    int FSP = 0;
 
707
    int tsig = 0;
 
708
    int lastBeat = 0;
 
709
 
 
710
    vector <double> causalDF;
 
711
 
 
712
    causalDF = DF;
 
713
 
 
714
    //Prepare Causal Extension DFData
 
715
    unsigned int DFCLength = m_dataLength + m_winLength;
 
716
        
 
717
    for( unsigned int j = 0; j < m_winLength; j++ )
 
718
    {
 
719
        causalDF.push_back( 0 );
 
720
    }
 
721
        
 
722
        
 
723
    double* RW = new double[ m_lagLength ];
 
724
    for( unsigned int clear = 0; clear < m_lagLength; clear++){ RW[ clear ] = 0.0;}
 
725
 
 
726
    double* GW = new double[ m_lagLength ];
 
727
    for(unsigned int clear = 0; clear < m_lagLength; clear++){ GW[ clear ] = 0.0;}
 
728
 
 
729
    double* PW = new double[ m_lagLength ];
 
730
    for(unsigned clear = 0; clear < m_lagLength; clear++){ PW[ clear ] = 0.0;}
 
731
 
 
732
    m_DFFramer.setSource( &causalDF[0], m_dataLength );
 
733
 
 
734
    unsigned int TTFrames = m_DFFramer.getMaxNoFrames();
 
735
 
 
736
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
737
    std::cerr << "TTFrames = " << TTFrames << std::endl;
 
738
#endif
 
739
        
 
740
    double* periodP = new double[ TTFrames ];
 
741
    for(unsigned clear = 0; clear < TTFrames; clear++){ periodP[ clear ] = 0.0;}
 
742
        
 
743
    double* periodG = new double[ TTFrames ];
 
744
    for(unsigned clear = 0; clear < TTFrames; clear++){ periodG[ clear ] = 0.0;}
 
745
        
 
746
    double* alignment = new double[ TTFrames ];
 
747
    for(unsigned clear = 0; clear < TTFrames; clear++){ alignment[ clear ] = 0.0;}
 
748
 
 
749
    m_beats.clear();
 
750
 
 
751
    createCombFilter( RW, m_lagLength, 0, 0 );
 
752
 
 
753
    int TTLoopIndex = 0;
 
754
 
 
755
    for( unsigned int i = 0; i < TTFrames; i++ )
 
756
    {
 
757
        m_DFFramer.getFrame( m_rawDFFrame );
 
758
 
 
759
        m_DFConditioning->process( m_rawDFFrame, m_smoothDFFrame );
 
760
 
 
761
        m_correlator.doAutoUnBiased( m_smoothDFFrame, m_frameACF, m_winLength );
 
762
                
 
763
        periodP[ TTLoopIndex ] = tempoMM( m_frameACF, RW, 0 );
 
764
 
 
765
        if( GW[ 0 ] != 0 )
 
766
        {
 
767
            periodG[ TTLoopIndex ] = tempoMM( m_frameACF, GW, tsig );
 
768
        }
 
769
        else
 
770
        {
 
771
            periodG[ TTLoopIndex ] = 0.0;
 
772
        }
 
773
 
 
774
        stepDetect( periodP, periodG, TTLoopIndex, &stepFlag );
 
775
 
 
776
        if( stepFlag == 1)
 
777
        {
 
778
            constDetect( periodP, TTLoopIndex, &constFlag );
 
779
            stepFlag = 0;
 
780
        }
 
781
        else
 
782
        {
 
783
            stepFlag -= 1;
 
784
        }
 
785
 
 
786
        if( stepFlag < 0 )
 
787
        {
 
788
            stepFlag = 0;
 
789
        }
 
790
 
 
791
        if( constFlag != 0)
 
792
        {
 
793
            tsig = findMeter( m_frameACF, m_winLength, periodP[ TTLoopIndex ] );
 
794
        
 
795
            createCombFilter( GW, m_lagLength, tsig, periodP[ TTLoopIndex ] );
 
796
                        
 
797
            periodG[ TTLoopIndex ] = tempoMM( m_frameACF, GW, tsig ); 
 
798
 
 
799
            period = periodG[ TTLoopIndex ];
 
800
 
 
801
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
802
            std::cerr << "TempoTrack::process: constFlag == " << constFlag << ", TTLoopIndex = " << TTLoopIndex << ", period from periodG = " << period << std::endl;
 
803
#endif
 
804
 
 
805
            createPhaseExtractor( PW, m_winLength, period, FSP, 0 ); 
 
806
 
 
807
            constFlag = 0;
 
808
 
 
809
        }
 
810
        else
 
811
        {
 
812
            if( GW[ 0 ] != 0 )
 
813
            {
 
814
                period = periodG[ TTLoopIndex ];
 
815
 
 
816
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
817
                std::cerr << "TempoTrack::process: GW[0] == " << GW[0] << ", TTLoopIndex = " << TTLoopIndex << ", period from periodG = " << period << std::endl;
 
818
#endif
 
819
 
 
820
                if (period > 10000) {
 
821
                    std::cerr << "TempoTrack::process: WARNING!  Highly implausible period value " << period << "!" << std::endl;
 
822
                    std::cerr << "periodG contains (of " << TTFrames << " frames): " << std::endl;
 
823
                    for (int i = 0; i < TTLoopIndex + 3 && i < TTFrames; ++i) {
 
824
                        std::cerr << i << " -> " << periodG[i] << std::endl;
 
825
                    }
 
826
                    std::cerr << "periodP contains (of " << TTFrames << " frames): " << std::endl;
 
827
                    for (int i = 0; i < TTLoopIndex + 3 && i < TTFrames; ++i) {
 
828
                        std::cerr << i << " -> " << periodP[i] << std::endl;
 
829
                    }
 
830
                    period = 5168 / 120;
 
831
                }
 
832
 
 
833
                createPhaseExtractor( PW, m_winLength, period, FSP, lastBeat ); 
 
834
 
 
835
            }
 
836
            else
 
837
            {
 
838
                period = periodP[ TTLoopIndex ];
 
839
 
 
840
#ifdef DEBUG_TEMPO_TRACK
 
841
                std::cerr << "TempoTrack::process: GW[0] == " << GW[0] << ", TTLoopIndex = " << TTLoopIndex << ", period from periodP = " << period << std::endl;
 
842
#endif
 
843
 
 
844
                createPhaseExtractor( PW, m_winLength, period, FSP, 0 ); 
 
845
            }
 
846
        }
 
847
 
 
848
        alignment[ TTLoopIndex ] = phaseMM( m_rawDFFrame, PW, m_winLength, period ); 
 
849
 
 
850
        lastBeat = beatPredict(FSP, alignment[ TTLoopIndex ], period, m_lagLength );
 
851
 
 
852
        FSP += (m_lagLength);
 
853
 
 
854
        if (tempoReturn) tempoReturn->push_back(m_lockedTempo);
 
855
 
 
856
        TTLoopIndex++;
 
857
    }
 
858
 
 
859
 
 
860
    delete [] periodP;
 
861
    delete [] periodG;
 
862
    delete [] alignment;
 
863
 
 
864
    delete [] RW;
 
865
    delete [] GW;
 
866
    delete [] PW;
 
867
 
 
868
    return m_beats;
 
869
}