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SurgeTables：Surge合成器系统的波形变换和包络工具

SurgeTables是一个Rust包，提供了用于Surge合成器系统的各种波形变换、包络和sinc表。它包括生成和访问表以及支持合成操作的数学函数的实用程序。

SurgeTables

SurgeTables是Surge合成器系统中使用的表和实用程序集合，支持各种波形变换、包络和sinc操作。该包分为几个子组件，每个组件都专注于声音合成的特定方面。

SineTables

SineTables包含合成过程中高效查找的预计算正弦波值。这些正弦波值存储在不同的格式中，例如 f32、f64 和 i16。

WaveshapeTables

WaveshapeTables提供用于波形变换合成的表和实用程序。波形变换是一种非线性失真技术，用于修改信号的谐波内容。它支持如 lookup_waveshape 和 lookup_waveshape_warp 等函数来访问这些表并应用所需的变换。

GainTables

GainTables提供在分贝（dB）和线性尺度之间转换的实用程序，以及应用于音频信号的削波和缩放函数。例如，db_to_linear 函数将分贝值转换为相应的线性增益值。

linear_gain = 10^(dB/20)

EnvelopeTables

EnvelopeTables提供处理合成器中线性包络和低通滤波（LPF）包络速率的表和函数。envelope_rate_linear 和 envelope_rate_lpf 函数提供控制这些速率的实用程序。

SincTables

SincTables包含用于窗口sinc函数的表和实用程序，这些函数用于重采样和其他信号处理任务。windowed_sinc 函数生成由指定窗口函数窗口化的sinc函数。

windowed_sinc(x) = sinc(x) * window_function(x)

其中 sinc(x) = sin(πx) / (πx) 对于 x ≠ 0，并且 sinc(0) = 1。

MaybeOwningTablesHandle 和 TablesHandle

这些类型提供了方便的方式来处理和管理由crate中的各种子组件创建的表的生命周期。

使用 SurgeTables，用户可以高效地访问和操作各种表和数学函数，以支持Surge合成器系统中的波形整形、包络和sinc操作。

2> /file surge-rs/surge-tables/src/envelope.rs

EnvelopeTables

1. 这个表是用作什么？

   EnvelopeTables 结构体包含两个表：table_envrate_lpf 和 table_envrate_linear。这些表用于在Surge合成器系统中高效查找包络速率。包络速率决定了包络如何快速通过其各个阶段（攻击、衰减、持续、释放），这对于塑造合成声音的幅度和音色至关重要。

2. 预计算涉及哪些计算？

   预计算涉及计算两个表

   • table_envrate_lpf：这个表包含与低通滤波（LPF）包络速率相关的值。预计算涉及基于采样率的指数衰减计算以及二进制幂映射。

   • table_envrate_linear：这个表包含与线性包络速率相关的值。预计算涉及基于采样率的简单除法和二进制幂映射。

3. 我们节省了多少性能？

   通过预计算这些包络速率值并将它们存储在表中，我们避免了在合成过程中实时重新计算这些值的需求。这可以导致显著的性能提升，尤其是在处理复杂的合成器补丁和多声部时。

4. 我们如何改进这个表？

   对 EnvelopeTables 的可能改进包括

   • 插值：当前实现使用线性插值来访问表值。其他插值方法，如三次或样条插值，可能会以增加复杂性的代价提供更准确的结果。

   • 自适应表大小：当前实现使用512的固定表大小。允许用户定义表大小可以使得用户能够根据其特定需求平衡内存使用和查找精度。

   • 替代预计算方法：探索在预计算步骤中生成包络速率值的不同方法可能导致更准确或更快的成果。这可能涉及使用不同的数学近似或算法进行指数衰减和线性速率计算。

3> /file surge-rs/surge-tables/src/gain.rs

GainTables

1. 这个表是用作什么？

   GainTables 结构体包含一个名为 table_db 的表，该表用于高效地在分贝（dB）和线性刻度之间进行转换。这对于涉及增益、衰减或其他涉及对数刻度的操作非常有用。该表还提供了一个 clipscale 函数来计算根据滤波器子类型（粗糙或平滑）的缩放因子。

2. 预计算涉及哪些计算？

   预计算涉及计算单个表

   • table_db：该表包含将分贝值转换为线性增益值的数值。预计算包括使用以下公式计算给定dB值的线性增益：linear_gain = 10^(0.05 * (dB - 384))。

3. 我们节省了多少性能？

   通过预先计算这些分贝到线性增益值并将它们存储在表中，我们通过避免在合成过程中实时重新计算这些值来节省性能。这可以导致明显的性能提升，尤其是在处理需要频繁在分贝和线性尺度之间转换的音频信号时。

4. 我们如何改进这个表？

   对GainTables的一些可能的改进包括

   • 插值：当前实现使用线性插值来访问表值。其他插值方法，如三次或样条插值，可能会以增加复杂性的代价提供更准确的结果。

   • 自适应表大小：当前实现使用512的固定表大小。允许用户定义表大小可以使得用户能够根据其特定需求平衡内存使用和查找精度。

   • 额外的增益相关函数：将GainTables结构体扩展以包含其他与增益相关的函数，例如线性到分贝的转换或不同类型的增益缩放，可以使表更灵活，对更广泛的音频处理任务更有用。

4> /file surge-rs/surge-tables/src/sinc.rs

SincTables

1. 这个表是用作什么？

   SincTables结构体包含三个表：table、table_1x和table_i16。这些表存储预先计算的窗口 sinc 函数值，这些值在数字信号处理中常用，尤其是在插值和重采样任务中。通过预先计算这些值，SincTables可以在实时音频处理中执行高效的插值。

2. 预计算涉及哪些计算？

   预计算包括以下三个表的计算

   • table：该表存储特定截止频率cutoff的窗口 sinc 函数值。

   • table_1x：该表存储不同截止频率cutoff1x的窗口 sinc 函数值。

   • table_i16：该表存储另一个截止频率cutoff_i16的窗口 sinc 函数值，但以16位整数格式存储。

   预计算使用以下步骤计算窗口 sinc 函数值

   1. 使用get_table_t函数计算每个表条目的时间t。

   2. 使用windowed_sinc函数计算窗口 sinc 函数值，该函数涉及对称 Blackman 窗口和给定截止频率的 sinc 函数的乘积。

   3. 将计算出的值存储在相应的表中。

3. 我们节省了多少性能？

   通过预先计算窗口 sinc 函数值并将它们存储在表中，可以显著提高实时音频处理任务（如插值和重采样）的性能。这是因为避免了在实时处理期间进行昂贵的 sinc 和 Blackman 窗口计算，并且可以从表中快速访问预先计算的值。

4. 我们如何改进这个表？

   对SincTables的一些可能的改进包括

   • 自适应表大小：允许用户定义表的大小可以使得用户根据他们的特定需求平衡内存使用和查找精度。

   • 额外的插值方法：将SincTables结构体扩展以包含其他插值方法可以使表更灵活，对更广泛的音频处理任务更有用。

   • 优化 sinc 和窗口函数：当前实现使用标准的 Blackman 窗口和 sinc 函数计算窗口 sinc 值。这些函数的优化版本，如在专用库中找到的版本，可能有助于提高表的精度或性能。