rubato

Rust的音频采样率转换库。

此库提供用于处理音频块的重采样器。

输入和输出采样率之间的比例完全自由。实现可以是接受固定长度输入并返回可变长度输出的，反之亦然。

Rubato可以通过预先分配[Resampler]并使用其input_buffer_allocate和output_buffer_allocate方法在处理开始之前分配输入和输出缓冲区，在实时应用中使用而无需在处理过程中进行任何分配。对于实时使用，应禁用日志功能（默认已禁用）。

输入和输出数据格式

输入和输出数据以非交错方式存储。

输入和输出数据存储为引用的切片，&[AsRef<[f32]>] 或 &[AsRef<[f64]>]。内部向量（AsRef<[f32]> 或 AsRef<[f64]>）包含一个通道的采样值。

由于法向量实现了 AsRef 特性，因此可以使用 Vec<Vec<f32>> 和 Vec<Vec<f64>> 作为输入和输出。

异步重采样

异步重采样器既包含抗混叠滤波器，也包含不包含的。

带抗混叠的重采样基于带限插值，使用 sinc 插值滤波器。sinc 插值通过可调整的因子上采样，然后通过这些点之间的插值计算新的采样点。重采样率可以在任何时间更新。

不带抗混叠的重采样省略了计算密集型的 sinc 插值。这运行得更快，但产生的结果质量较低。

同步重采样

同步重采样通过 FFT 实现。数据被 FFT，频谱被修改，然后进行逆 FFT 以获得重采样数据。这种类型的重采样器速度相当快，但不支持更改重采样率。

SIMD 加速

异步抗混叠重采样

异步重采样器支持 x86_64 和 aarch64 上的 SIMD。CPU 的 SIMD 能力在运行时确定。如果不可用，将回退到标量实现。

在 x86_64 上，它将尝试使用 AVX。如果 AVX 不可用，它将尝试 SSE3。

在 aarch64（64 位 Arm）上，如果可用，它将使用 Neon。

同步重采样

同步重采样器受益于 RustFFT 库的 SIMD 支持。

Cargo 特性

fft_resampler：启用基于 FFT 的同步重采样器

此特性默认启用。如果不需要 FFT 重采样器，请禁用它以节省编译时间并减小生成的二进制文件大小。

log：启用日志记录

此特性通过 log 包启用日志记录。此功能用于调试目的。请注意，输出日志分配了一个 std::string::String，大多数日志实现都涉及各种其他系统调用。这些调用可能需要一些（不可预测的）时间来返回，在此期间应用程序被阻塞。这意味着如果在此库中用于实时应用程序，应避免使用日志。

示例

将模拟音频文件的一个片段从 44100 Hz 重采样到 48000 Hz。还可以查看 "process_f64" 示例，该示例可用于处理磁盘上的文件。

use rubato::{Resampler, SincFixedIn, SincInterpolationType, SincInterpolationParameters, WindowFunction};
let params = SincInterpolationParameters {
    sinc_len: 256,
    f_cutoff: 0.95,
    interpolation: SincInterpolationType::Linear,
    oversampling_factor: 256,
    window: WindowFunction::BlackmanHarris2,
};
let mut resampler = SincFixedIn::<f64>::new(
    48000 as f64 / 44100 as f64,
    2.0,
    params,
    1024,
    2,
).unwrap();

let waves_in = vec![vec![0.0f64; 1024];2];
let waves_out = resampler.process(&waves_in, None).unwrap();

包含的示例

examples 目录包含一些用于测试重采样器的示例应用程序。还有用于生成简单测试信号的 Python 脚本，以及用于分析重采样结果的分析脚本。

示例以 64 位浮点格式读取和写入原始音频数据。如果文件首先转换为正确的格式，则可以用于处理 .wav 文件。使用 sox 将 .wav 转换为原始样本

sox some_file.wav -e floating-point -b 64 some_file_f64.raw

处理完毕后，结果可以转换回新的 .wav。此示例将转换为 16 位 44.1 kHz

sox -e floating-point -b 64 -r 44100 -c 2 resampler_output.raw -e signed-integer -b 16 some_file_resampled.wav

许多音频编辑器，例如 Audacity，也能直接导入和导出原始样本。

兼容性

rubato 包需要 rustc 版本 1.61 或更高。

变更日志

• v0.15.0
  • 通过 fft_resampler 特性使 FFT 重采样器可选。
  • 修复创建 FftFixedInOut 重采样器时输入和输出大小计算的问题。
  • 修复使用非常小的块大小（小于 5）时的恐慌。
• v0.14.1
  • 修复与缓冲区分配和最大输出长度计算相关的更多错误。
  • 修复使用 log 功能的建筑物。
• v0.14.0
  • 添加参数，允许 input/output_buffer_allocate() 可选地预填充缓冲区为0。
  • 添加管理缓冲区的便捷方法。
  • 修复缓冲区分配和最大输出长度计算的错误。
• v0.13.0
  • 将输入和输出数据切换为引用切片。
  • 添加更快的（质量较低的）异步重采样器。
  • 添加宏以帮助实现自定义对象安全重采样器。
  • 可选平滑地调整比率变化以避免可听见的步骤。
  • 添加处理流中最后一个帧的便捷方法。
  • 添加重置重采样器的方法。
  • 重构以提高逻辑结构。
  • 添加计算截止频率的辅助函数。
  • 为 sinc 重采样器添加二次插值。
  • 添加获取通过重采样器的延迟作为输出帧数的方法。
• v0.12.0
  • 始终启用所有 simd 加速（并删除 simd Cargo 功能）。
• v0.11.0
  • 新 api 允许在实时应用中使用。
  • 可配置异步重采样器的调整范围。
• v0.10.1
  • 修复在最新夜间版本更改后使用 neon 功能的编译问题。
• v0.10.0
  • 为 Resampler 添加对象安全包装特质。
• v0.9.0
  • 接受任何 AsRef<[T]> 作为输入。

许可证：MIT