dasp

Rust中的数字音频信号处理。

以前是sample crate。

一套Crates，提供了使用PCM（脉冲编码调制）DSP（数字信号处理）的基础功能。换句话说，dasp提供了一套低级别、高性能的工具，包括用于处理数字音频信号的类型、特性和函数。

dasp库不需要动态分配¹并且没有依赖项。目标是设计一个类似于std，但针对音频DSP的库；保持对可移植和快速基础的关注。

^{1：除了功能门控的SignalBus特性，它在将Signal树转换为有向无环图时偶尔有用。}

在这里找到API文档。

Crates

dasp是一个模块化Crates集合，允许用户选择他们项目所需的精确工具集。以下Crates包含在此存储库中

库	链接	描述
dasp		顶层API，具有所有Crates的功能。
dasp_sample		示例特性、类型、转换和操作。
dasp_frame		帧特性、类型、转换和操作。
dasp_slice		样本/帧切片的转换和操作。
dasp_ring_buffer		简单的固定和有界环形缓冲区。
dasp_peak		使用半波/全波整流器的峰值检测。
dasp_rms		具有可配置窗口的RMS检测。
dasp_envelope		峰值和RMS实现的环境检测。
dasp_interpolate		帧间速率插值（线性、 sinc等）。
dasp_window		窗口函数抽象（汉宁、矩形）。
dasp_signal		音频帧流的迭代器API。

红色虚线表示可选依赖，黑色线条表示必需依赖。

特性

使用 Sample 特性以最佳性能敏感方式在任意位深度之间转换并保持泛型。为所有有符号整数、无符号整数和浮点原始类型以及一些自定义类型（包括11位、20位、24位和48位有符号和无符号解包整数）提供了实现。例如

assert_eq!((-1.0).to_sample::<u8>(), 0);
assert_eq!(0.0.to_sample::<u8>(), 128);
assert_eq!(0i32.to_sample::<u32>(), 2_147_483_648);
assert_eq!(I24::new(0).unwrap(), Sample::from_sample(0.0));
assert_eq!(0.0, Sample::EQUILIBRIUM);

使用 Frame 特性以保持对在特定时间点上的通道数量的泛型。为长度最多为32个元素的固定大小数组提供了实现。

let foo = [0.1, 0.2, -0.1, -0.2];
let bar = foo.scale_amp(2.0);
assert_eq!(bar, [0.2, 0.4, -0.2, -0.4]);

assert_eq!(Mono::<f32>::EQUILIBRIUM, [0.0]);
assert_eq!(Stereo::<f32>::EQUILIBRIUM, [0.0, 0.0]);
assert_eq!(<[f32; 3]>::EQUILIBRIUM, [0.0, 0.0, 0.0]);

let foo = [0i16, 0];
let bar: [u8; 2] = foo.map(Sample::to_sample);
assert_eq!(bar, [128u8, 128]);

使用（由“signal”特性启用的）Signal 特性来处理产生 Frame 的无限迭代器类型。 Signal 提供了添加、缩放、偏移、乘法、裁剪、生成、监控和缓冲 Frame 流的方法。使用 Signal 可以轻松且易于阅读地创建丰富且复杂的DSP图，同时拥有简单且熟悉的API。

// Clip to an amplitude of 0.9.
let frames = [[1.2, 0.8], [-0.7, -1.4]];
let clipped: Vec<_> = signal::from_iter(frames.iter().cloned()).clip_amp(0.9).take(2).collect();
assert_eq!(clipped, vec![[0.9, 0.8], [-0.7, -0.9]]);

// Add `a` with `b` and yield the result.
let a = [0.2, -0.6, 0.5];
let b = [0.2, 0.1, -0.8];
let a_signal = signal::from_iter(a.iter().cloned());
let b_signal = signal::from_iter(b.iter().cloned());
let added: Vec<f32> = a_signal.add_amp(b_signal).take(3).collect();
assert_eq!(added, vec![0.4, -0.5, -0.3]);

// Scale the playback rate by `0.5`.
let foo = [0.0, 1.0, 0.0, -1.0];
let mut source = signal::from_iter(foo.iter().cloned());
let a = source.next();
let b = source.next();
let interp = Linear::new(a, b);
let frames: Vec<_> = source.scale_hz(interp, 0.5).take(8).collect();
assert_eq!(&frames[..], &[0.0, 0.5, 1.0, 0.5, 0.0, -0.5, -1.0, -0.5][..]);

// Convert a signal to its RMS.
let signal = signal::rate(44_100.0).const_hz(440.0).sine();;
let ring_buffer = ring_buffer::Fixed::from([0.0; WINDOW_SIZE]);
let mut rms_signal = signal.rms(ring_buffer);

该 signal 模块还提供了一系列 Signal 源类型，包括

• FromIterator
• FromInterleavedSamplesIterator
• Equilibrium（静音信号）
• Phase
• Sine
• Saw
• Square
• Noise
• NoiseSimplex
• Gen（从Fn() -> F生成帧）
• GenMut（从FnMut() -> F生成帧）

使用（通过“slice”特性启用的）“slice”模块函数处理 Frame 的块。提供了转换函数，用于在不需要任何分配的情况下安全地在交织的 Sample 块和 Frame 块之间转换。例如

let frames = &[[0.0, 0.5], [0.0, -0.5]][..];
let samples = slice::to_sample_slice(frames);
assert_eq!(samples, &[0.0, 0.5, 0.0, -0.5][..]);

let samples = &[0.0, 0.5, 0.0, -0.5][..];
let frames = slice::to_frame_slice(samples);
assert_eq!(frames, Some(&[[0.0, 0.5], [0.0, -0.5]][..]));

let samples = &[0.0, 0.5, 0.0][..];
let frames = slice::to_frame_slice(samples);
assert_eq!(frames, None::<&[[f32; 2]]>);

signal::interpolate 模块提供了一个 Converter 类型，用于转换和插值 Signal 的速率。这对于样本率转换和播放速率乘法都很有用。Converter 可以使用多种插值方法，库中提供了 Floor、Linear 和 Sinc 插值。

ring_buffer 模块提供了泛型的 Fixed 和 Bounded 环形缓冲区类型，两者均可与拥有、借用、栈和分配的缓冲区一起使用。

peak 模块可用于监控信号的峰值。提供的峰值整流器包括 full_wave、positive_half_wave 和 negative_half_wave。

rms 模块提供了一个灵活的 Rms 类型，可用于进行 RMS（均方根）检测。任何 Fixed 环形缓冲区都可以用作 RMS 检测的窗口。

envelope 模块提供了一个 Detector 类型（也称为 Follower），用于检测信号的包络。 Detector 是泛型类型，用于检测类型 - 提供了 Rms 和 Peak 检测。例如

let signal = signal::rate(4.0).const_hz(1.0).sine();
let attack = 1.0;
let release = 1.0;
let detector = envelope::Detector::peak(attack, release);
let mut envelope = signal.detect_envelope(detector);
assert_eq!(
    envelope.take(4).collect::<Vec<_>>(),
    vec![0.0, 0.6321205496788025, 0.23254416035257117, 0.7176687675647109]
);

no_std

所有包可以与或没有 std 库进行编译。std 库默认启用，但可以通过 --no-default-features 禁用。

要启用一个包的所有特性而 不 使用 std 库，可以使用 --no-default-features --features "all-no-std"。

请注意，一些crate需要启用core_intrinsics功能才能在no_std环境中执行sin、cos和powf32等操作。这意味着这些crate需要在no_std环境中构建时使用nightly工具链。

贡献

如果您发现dasp缺少类型、转换或其他您希望拥有的基本功能，请随时提出问题或提交拉取请求！人手越多越好 :)

许可证

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• Apache License, Version 2.0, (LICENSE-APACHE或https://apache.ac.cn/licenses/LICENSE-2.0)
• MIT许可证 (LICENSE-MIT或http://opensource.org/licenses/MIT)

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