dasp

Rust中的数字音频信号处理。

之前名为 sample crate。

一套crate，提供使用PCM（脉冲编码调制）DSP（数字信号处理）的基础。换句话说，dasp提供了一套底层、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。目标是设计一个类似于std的库，但用于音频DSP；专注于可移植和快速的基础。

^{1：除了偶尔有用的功能门控SignalBus特性外，该特性在将Signal树转换为有向无环图时非常有用。}

在此处找到 API文档。

Crates

dasp 是一个模块化的crate集合，允许用户选择他们项目所需的确切工具集。以下crate包含在这个仓库中

库	链接	描述
dasp		包含所有crate功能的最顶层API。
dasp_sample		Sample特性、类型、转换和操作。
dasp_frame		Frame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/全正/负波整流器进行峰值检测。
dasp_rms		具有可配置窗口的RMS检测。
dasp_envelope		使用峰值和RMS实现的包络检测。
dasp_interpolate		帧间率插值（线性、sinc等）。
dasp_window		窗口函数抽象（汉宁窗、矩形窗）。
dasp_signal		音频帧流迭代器样的API。

红色虚线表示可选依赖，黑色线表示必需依赖。

功能

使用Sample特质以最佳性能敏感的方式在任意比特深之间转换，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、20、24和48位有符号和无符号未打包整数）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特质以保持对在离散时刻的通道数的泛型。为长度最多为32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“signal”功能启用的Signal特质来处理产生Frame的无穷迭代器样类型。Signal提供了添加、缩放、偏移、乘法、截断、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和复杂的DSP图，具有简单且熟悉的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);

“signal”模块还提供了一系列Signal源类型，包括

• FromIterator
• FromInterleavedSamplesIterator
• Equilibrium（静音信号）
• 相位
• 正弦
• 锯齿
• 方波
• 噪声
• 噪声简单型
• Gen（从Fn() -> F生成帧）
• GenMut（从FnMut() -> F生成帧）

使用（通过“slice”功能启用的）slice模块函数来处理Frame的块。提供了转换函数，可以安全地在交织的Sample的切片和Frame的切片之间转换，而无需任何分配。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。这可以用于样本率转换和播放速率乘法。Converter可以使用多种插值方法，库中提供了Floor、Linear和Sinc插值。

“ring_buffer”模块提供了通用的Fixed和Bounded环形缓冲区类型，它们都可以与所有类型的缓冲区一起使用，包括所有权的、借用、堆栈和分配的缓冲区。

“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（也称为跟随器），可用于检测信号的包络。Detector是泛型的，其检测类型为Detection - 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crate都可以带有或没有std库编译。默认情况下，std库是启用的，但是可以通过--no-default-features禁用。

要启用crate的所有功能（不包括std库），您可以使用--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环境中执行如sin、cos和powf32等操作。这意味着这些crate需要nightly工具链才能在no_std环境中构建。

贡献

如果dasp缺少您希望拥有的类型、转换或其他基本功能，请随意提交问题或拉取请求！越多的人参与进来，越有趣：）

许可证

许可如下：

• Apache License，版本2.0（LICENSE-APACHE或http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0）
• MIT许可证（LICENSE-MIT或http://opensource.org/licenses/MIT）

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