不韋 呂
CQエレクトロニクス・セミナで使用するグラフィック・イコライザ のプログラム
Dependencies: mbed SerialTxRxIntr DSP_MultirateLinearphase
Revision 0:b3c94b253ae5, committed 2022-02-25
- Comitter:
- MikamiUitOpen
- Date:
- Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000
- Child:
- 1:c30bdcb9ba69
- Commit message:
- 1
Changed in this revision
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000 +++ b/DSP_MultirateLinearphase.lib Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000 @@ -0,0 +1,1 @@ +https://os.mbed.com/users/MikamiUitOpen/code/DSP_MultirateLinearphase/#f7bfe38c93ab
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/GraphicEqualizer/BiquadGrEq.hpp Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000
@@ -0,0 +1,50 @@
+//--------------------------------------------------------------
+// グラフィックイコライザで使う 1D タイプの 2 次のフィルタ
+// このクラスでは，係数は実行中に書き換えられることを想定している
+//
+// v[n] = x[n] + a1*v[n-1] + a2*v[n-2]
+// y[n] = b0*v[n] + b1*v[n-1] + b2*v[n-2]
+// x[n] : 入力信号
+// y[n] : 出力信号
+//
+// 2022/02/18, Copyright (c) 2022 MIKAMI, Naoki
+//--------------------------------------------------------------
+
+#include "mbed.h"
+
+#ifndef IIR_BIQUAD_GREQ_HPP
+#define IIR_BIQUAD_GREQ_HPP
+
+// 2 次の IIR フィルタ
+namespace Mikami
+{
+ class BiquadGrEq
+ {
+ public:
+ struct Coefs { float a1, a2, b0, b1, b2; };
+
+ BiquadGrEq(const Coefs ck = (Coefs){0, 0, 0, 0, 0})
+ : c_(ck), vn1_(0), vn2_(0) {}
+
+ void SetCoefficients(const Coefs ck) { c_ = ck; }
+
+ float Execute(float xn)
+ {
+ float vn = xn + c_.a1*vn1_ + c_.a2*vn2_;
+ float yn = c_.b0*vn + c_.b1*vn1_ + c_.b2*vn2_;
+
+ vn2_ = vn1_;
+ vn1_ = vn;
+
+ return yn;
+ }
+
+ private:
+ Coefs c_;
+ float vn1_, vn2_;
+
+ // コピー･コンストラクタ禁止
+ BiquadGrEq(const BiquadGrEq&);
+ };
+}
+#endif // IIR_BIQUAD_GREQ_HPP
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/GraphicEqualizer/GraphicEqualizer.cpp Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000
@@ -0,0 +1,30 @@
+//--------------------------------------------------------------
+// グラフィックイコライザのクラス
+// フィルらの係数を設定しない場合は，出力は出ない
+//
+// 2022/02/19, Copyright (c) 2022 MIKAMI, Naoki
+//--------------------------------------------------------------
+
+#include "GraphicEqualizer.hpp"
+
+namespace Mikami
+{
+ // コンストラクタ
+ GrEqualizer::GrEqualizer(int bands, float fs, float qVal)
+ : BANDS_(bands), Q_VAL_(qVal),
+ biquad_(bands), f0_(bands)
+ {
+ for (int n=0; n<BANDS_; n++) f0_[n] = 62.5f*powf(2, n);
+ SetOff();
+ Validate();
+ }
+
+ // グラフィック･イコライザの実行
+ float GrEqualizer::Filtering(float xn)
+ {
+ float yn = xn;
+ for (int n=0; n<BANDS_; n++)
+ yn = biquad_[n].Execute(yn);
+ return yn;
+ }
+}
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/GraphicEqualizer/GraphicEqualizer.hpp Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000
@@ -0,0 +1,57 @@
+//--------------------------------------------------------------
+// グラフィックイコライザのクラス（ヘッダ）
+// フィルらの係数を設定しない場合は，出力は出ない
+//
+// 2022/02/19, Copyright (c) 2022 MIKAMI, Naoki
+//--------------------------------------------------------------
+
+#include "Array.hpp"
+#include "BiquadGrEq.hpp"
+
+#ifndef GRAPHIC_EQALIZER_HPP
+#define GRAPHIC_EQALIZER_HPP
+
+namespace Mikami
+{
+ class GrEqualizer
+ {
+ public:
+ // コンストラクタ
+ GrEqualizer(int bands, float fs, float qVal = 1.0f/sqrtf(2.0f));
+ // グラフィック･イコライザの実行
+ float Execute(float xn) { return (this->*fPtr_)((this->*fPtr2_)(xn)); }
+
+ // 指定したチャンネルの係数を設定する
+ void SetCoefficients(int band, BiquadGrEq::Coefs coefs)
+ { biquad_[band].SetCoefficients(coefs); }
+
+ // グラフィック･イコライザの処理を有効にする
+ void Validate() { fPtr_ = &GrEqualizer::Filtering; }
+ // グラフィック･イコライザの処理を無効にする
+ void Invalidate() { fPtr_ = &GrEqualizer::Through; }
+ // 出力を On にする
+ void SetOn() { fPtr2_ = &GrEqualizer::On; }
+ // 出力を Off にする
+ void SetOff() { fPtr2_ = &GrEqualizer::Off; }
+
+ private:
+ const int BANDS_; // バンドの数
+ const float Q_VAL_; // Q 値
+
+ Array<BiquadGrEq> biquad_;
+ Array<float> f0_;
+
+ float (GrEqualizer::*fPtr_)(float); // イコライザ処理の有無
+ float (GrEqualizer::*fPtr2_)(float); // 出力の On/Off
+
+ float Through(float xn) { return xn; } // そのまま出力
+ float Filtering(float xn); // フィルタを実行して出力
+ float On(float xn) { return xn; } // 出力: On
+ float Off(float xn) { return 0; } // 出力: Off
+
+ // コピー･コンストラクタ，代入演算子禁止禁止のため
+ GrEqualizer(const GrEqualizer&);
+ GrEqualizer& operator=(const GrEqualizer&);
+ };
+}
+#endif // GRAPHIC_EQALIZER_HPP
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000 +++ b/SerialTxRxIntr.lib Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000 @@ -0,0 +1,1 @@ +https://os.mbed.com/users/MikamiUitOpen/code/SerialTxRxIntr/#268977533f95
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/main.cpp Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000
@@ -0,0 +1,79 @@
+//----------------------------------------------------------------------
+// グラフィック･イコライザ，DA 出力はアップサンプリング使用
+// フィルタの係数の計算をマイコン側でも行うタイプ
+//
+// PC 側のプログラム： F446_GraphicEqualizerB
+//
+// 2022/02/19, Copyright (c) 2022 MIKAMI, Naoki
+//----------------------------------------------------------------------
+
+#include "MultirateLiPh.hpp" // DA でアップサンプリング
+#include "SerialRxTxIntr.hpp"
+#include "GraphicEqualizer.hpp"
+#include <cctype> // isalpha(), isdigit() で使用
+using namespace Mikami;
+
+const float FS_ = 44.1f; // 入力の標本化周波数： 44.1 kHz
+MultirateLiPh myAdDa_(FS_); // 出力標本化周波数を４倍にするオブジェクト
+
+const int BANDS_ = 9; // グラフィック･イコライザのバンド数
+GrEqualizer grEq_(BANDS_, FS_*1000); // グラフィック･イコライザ用オブジェクト
+
+void Select(string str); // 有効，無効，平坦化，出力 On/Off に対応する処理の選択
+void NumericCtrl(string str); // 帯域ごとの利得調整
+
+// グラフィック･イコライザの信号処理
+void AdcIsr()
+{
+ float xn = myAdDa_.Input()*0.25f; // 入力
+ float yn = grEq_.Execute(xn); // グラフィック･イコライザの処理
+ myAdDa_.Output(yn); // 出力
+}
+
+int main()
+{
+ SerialRxTxIntr rx(72); // PC との通信用，9600 baud，バッファサイズ：72
+
+ NVIC_SetPriority(ADC_IRQn, 0); // AD変換終了割り込みの優先度が最高
+ NVIC_SetPriority(USART2_IRQn, 1);
+
+ myAdDa_.Start(&AdcIsr); // 標本化を開始する
+ while (true)
+ {
+ if (rx.IsEol()) // PC からの指令に対応する処理
+ {
+ string str = rx.GetBuffer();
+ if (str == "GrEqB") rx.TxString("ACK\n"); // "ACK" を送り返す
+ else
+ {
+ if (isalpha(str[0])) Select(str);
+ if (isdigit(str[0])) NumericCtrl(str);
+ // 第1文字がアルファベットでも数字でもない場合は何もしない
+ }
+ }
+ }
+}
+
+// 有効，無効，平坦化，出力 On/Off に対応する処理の選択
+void Select(string str)
+{
+ if (str == "ACTIVE") grEq_.Validate(); // フィルタ処理有効
+ if (str == "THROUGH") grEq_.Invalidate(); // フィルタ処理無効
+ if (str == "ON") grEq_.SetOn(); // 出力を On
+ if (str == "OFF") grEq_.SetOff(); // 出力を Off
+}
+
+// 帯域ごとの利得調整
+void NumericCtrl(string str)
+{
+ // 最初の２文字はフィルタの番号
+ int band = atoi(str.substr(0, 2).c_str()); // フィルタの番号
+ // 次の文字からは係数の値
+ const int N = 5; // 係数の個数
+ const int L0 = 13; // 一つの係数に対する文字数
+ float c[N];
+ for (int n=0; n<N; n++)
+ c[n] = atof(str.substr(n*L0+2, L0).c_str());
+ grEq_.SetCoefficients(band,
+ (BiquadGrEq::Coefs){c[0], c[1], c[2], c[3], c[4]});
+}
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000 +++ b/mbed.bld Fri Feb 25 02:18:16 2022 +0000 @@ -0,0 +1,1 @@ +https://os.mbed.com/users/mbed_official/code/mbed/builds/65be27845400 \ No newline at end of file