CamillaDSP - DSP med FIR och IIR för Linux, Windows, macOS

[HenrikE]

Jag tänkte att det kunde vara dags att presentera min nya DSP för Linux, Windows och macOS: CamillaDSP! Den är tänkt att vara användbar i många sammanhang tex aktiva delningsfilter och rumskorrigering.

Kort sammanfattning:
- För Linux, Windows och macOS
- Skriven i Rust
- IIR filter (BiQuad)
- FIR filter (via FFT)
- Många filter kan läggas i serie
- Flexibel routing, kanaler kan mixas och splittras fritt på vägen
- Alsa, PulseAudio, Wasapi, CoreAudio, fil och stdio in/ut
- Konfigurationen är lättläst i YAML-format
- Alla beräkningar görs med 64-bit flyttal (eller 32-bit om man tvunget vill)
- Inbyggd sample-rate converter, både synkron och asynkron
- Asyknron omsampling kan användas för att synka in- och uppspelningsenheter med oberoende sampelklockor.
- Konfigurationen kan presenteras som ett diagram via ett separat python-skript.

Tanken är att den ska fungera som en modern ersättare till BruteFIR, och lägga till de funktioner jag saknade. Främst IIR-filter och begripliga konfigurationsfiler.

CamillaDSP är öppen källkod under GPL. Allt finns att hämta här: https://github.com/HEnquist/camilladsp
Det finns en tråd om den på diyAudio också :https://www.diyaudio.com/forums/pc-based/349818-camilladsp-flexible-linux-iir-fir-engine-crossovers-correction-etc.html

Nytt: Från och med version 0.3.0 finns det färdiga exekverbara filer att ladda ner. Se "Releases" på github: https://github.com/HEnquist/camilladsp/releases. Klicka på "Assets" för att se filerna.

Man kan också kompilera själv, och tack vare pakethanteraren Cargo är det väldigt lätt att kompilera Rust-program. Kolla i Readme på github!

Jag försöker hålla "master"-branchen stabil, och lägga till nya grejor i "develop". Den försöker jag också hålla stabil, men där är det större risk att det smyger sig in någon liten bugg.
Just nu ligger master lite väl långt efter och saknar en hel del funktioner, det ska ordnas till snart.

Sä här kan diagrammet för en konfiguration se ut:

pipeline.png (39.13 KiB) Visad 11208 gånger

Så här fungerar CamillaDSP internt:

overview.png (65.96 KiB) Visad 11208 gånger

Fråga ifall något är oklart

(ifall någon undrar över namnet, Camilla är min dotters mellannamn)

[solhaga]

Du tickar i många boxar, Henrik!

Tror du att det kan användas som plugin till JRiver som finns för Linux?

Står och faller med de properitära drivarna till min DAC dock (ExaSound E38) som bara finns för Windows och OS X.

[HenrikE]

Du tickar i många boxar, Henrik!

Tror du att det kan användas som plugin till JRiver som finns för Linux?

Står och faller med de properitära drivarna till min DAC dock (ExaSound E38).

Jag använder inte JRiver själv så jag har lite dålig koll på detaljerna. Är det bara VST plugins som gäller? CamillaDSP kan inte användas som VST plugin och jag tror det skulle vara svårt att lägga till det. Men det kanske gå att komma runt. Finns det möjligen någon plugin som kan läsa och skriva ljuddata via pipes? Då skullet det gå.
Stämmer det att ExaSound:en inte går att använda i linux? Det ställer till det ordentligt. CamillaDSP stödjer varken macos eller windows. Eventuellt kunde det funka under macos om man kompilerar utan både Alsa och Pulseaudio, men jag har själv ingen mac att testa det på.

[solhaga]

Ok, då är det nog i mitt fall bättre att titta på Convolution om jag vill använda FIR-filter.

[dewpo]

Eftersom jag märkt att olika DSP hanterar FIR olika med avseende på impulsens centering
Så slänger jag in en fråga.

I tex BruteFIR Och HQPlayer så går det hantera önskad fördröjning av en kanal med centering av impulsen,
Om jag centrerar Topparna (400ms) och Basen (400ms-120cm) så hanterar detta önskad fördröjning

Medans i Equaliser APO så åsidosätts centering av impulsen i processen och fördröjningen måste hanteras annorlunda

Hur fungerar det i CamillaDSP?
Och kan du som är familjär med matten bakom förklara vad det beror på

[AndreasArvidsson]

Va skoj. Mycket bra!

Är lite nyfiken på hur du löst en del saker så jag skall ta mig en titt på koden när jag har tid. Även om Rust inte är min starka sida.

[HenrikE]

Eftersom jag märkt att olika DSP hanterar FIR olika med avseende på impulsens centering
Så slänger jag in en fråga.

I tex BruteFIR Och HQPlayer så går det hantera önskad fördröjning av en kanal med centering av impulsen,
Om jag centrerar Topparna (400ms) och Basen (400ms-120cm) så hanterar detta önskad fördröjning

Medans i Equaliser APO så åsidosätts centering av impulsen i processen och fördröjningen måste hanteras annorlunda

Hur fungerar det i CamillaDSP?
Och kan du som är familjär med matten bakom förklara vad det beror på

CamillaDSP beter sig som BruteFIR. Så blir det om man inte hittar på några konstigheter. Det EqualizerAPO gör verkar märkligt, som att den letar upp toppen i impulssvaret och justerar delay efter det. Jag tog en snabb titt men hittar inget sådant i koden dock.

[HenrikE]

Va skoj. Mycket bra!

Är lite nyfiken på hur du löst en del saker så jag skall ta mig en titt på koden när jag har tid. Även om Rust inte är min starka sida.

Rust har en relativt lättläst syntax, tror inte du kommer ha några större bekymmer

[AndreasArvidsson]

Va skoj. Mycket bra!

Är lite nyfiken på hur du löst en del saker så jag skall ta mig en titt på koden när jag har tid. Även om Rust inte är min starka sida.

Rust har en relativt lättläst syntax, tror inte du kommer ha några större bekymmer

Nej det är inga större problem, men tar längre tid än språk man är van vid så klart.

Ser att du använder "Direct form 2" för dina biquads och jag blev lite nyfiken på varför du inte gick på "Transposed Direct form 2" istället?

Min egna implementation:

Kod: Markera allt

   
inline const double process(const double data) {
    const double out = data * _b0 + _z1;
    _z1 = data * _b1 - out * _a1 + _z2;
    _z2 = data * _b2 - out * _a2;
    return out;
}


[HenrikE]

Va skoj. Mycket bra!

Är lite nyfiken på hur du löst en del saker så jag skall ta mig en titt på koden när jag har tid. Även om Rust inte är min starka sida.

Rust har en relativt lättläst syntax, tror inte du kommer ha några större bekymmer

Nej det är inga större problem, men tar längre tid än språk man är van vid så klart.

Ser att du använder "Direct form 2" för dina biquads och jag blev lite nyfiken på varför du inte gick på "Transposed Direct form 2" istället?

Min egna implementation:

Kod: Markera allt

   
inline const double process(const double data) {
    const double out = data * _b0 + _z1;
    _z1 = data * _b1 - out * _a1 + _z2;
    _z2 = data * _b2 - out * _a2;
    return out;
}


Jag använder Direct Form 2 Transposed. Så här ser min ut:

Kod: Markera allt

   
fn process_single(&mut self, input: PrcFmt) -> PrcFmt {
    let out = self.s1 + self.coeffs.b0 * input;
    self.s1 = self.s2 + self.coeffs.b1 * input - self.coeffs.a1 * out;
    self.s2 = self.coeffs.b2 * input - self.coeffs.a2 * out;
    out
}

Förutom varaibelnamn är de identiska.

[AndreasArvidsson]

Ah kanon. Jag läste inte koden noga utan bara din kommentar (helt fel) och tyckte det stod "Direct Form 2". Missade helt "Transposed" på slutet då jag alltid skrivet det innan. Då kom vi till samma slutsats mao

[Grahnbarr]

Snyggt, gillar funktionen med att skapa diagram av konfigen.

Ska testas framöver

[HenrikE]

Jag har uppdaterat master-branchen nu, så det finns inget behov av att köra develop för att få den senaste versionen längre.

[HenrikE]

Nu finns det en alpha-version med stöd för både Windows och macOS att hämta! Och för de vanligaste konfigurationerna slipper man kompilera själv, det finns färdiga exekverbara filer att hämta från Github. Se förstainlägget!

[solhaga]

Nu finns det en alpha-version med stöd för både Windows och macOS att hämta! Och för de vanligaste konfigurationerna slipper man kompilera själv, det finns färdiga exekverbara filer att hämta från Github. Se förstainlägget!

Fantastiska nyheter!
Hoppas nu att jag får ihop det med den properitära driven för e38-dacen.

[dewpo]

Nu finns det en alpha-version med stöd för både Windows och macOS att hämta! Och för de vanligaste konfigurationerna slipper man kompilera själv, det finns färdiga exekverbara filer att hämta från Github. Se förstainlägget!

Testkörd här. Fungerar förträffligt!!!

CamillaDSP.png (644.7 KiB) Visad 10796 gånger

Kod: Markera allt

  devices:
  samplerate: 192000
  chunksize: 1024
  queuelimit: 128
  silence_threshold: -60
  silence_timeout: 3.0
  target_level: 500
  adjust_period: 10
  enable_rate_adjust: false
  enable_resampling: false
  resampler_type: Synchronous
  capture_samplerate: 192000
  capture:
    type: Wasapi
    channels: 2
    device: "CABLE Output (VB-Audio Virtual Cable)"
    format: FLOAT32LE
  playback:
    type: Wasapi
    channels: 6
    device: "Högtalare (Sound Blaster AE-9)"
    format: FLOAT32LE
mixers:
  to6channels:
    channels:
      in: 2
      out: 6
    mapping:
      - dest: 0
        sources:
          - channel: 0
            gain: -3
            inverted: false
      - dest: 1
        sources:
          - channel: 1
            gain: -3
            inverted: false
      - dest: 2
        sources:
          - channel: 0
            gain: 0
            inverted: false
      - dest: 3
        sources:
          - channel: 0
            gain: 0
            inverted: false
      - dest: 4
        sources:
          - channel: 1
            gain: 0
            inverted: false
      - dest: 5
        sources:
          - channel: 1
            gain: 0
            inverted: false
filters:
  lowpass_fir:
    type: Conv
    parameters:
      type: File
      filename: ./Lo.txt
      format: TEXT
  highpass_fir:
    type: Conv
    parameters:
      type: File
      filename: ./Hi.txt
      format: TEXT
pipeline:
  - type: Mixer
    name: to6channels
  - type: Filter
    channel: 0
    names:
      - highpass_fir
  - type: Filter
    channel: 1
    names:
      - highpass_fir
  - type: Filter
    channel: 2
    names:
      - lowpass_fir
  - type: Filter
    channel: 3
    names:
      - lowpass_fir
  - type: Filter
    channel: 4
    names:
      - lowpass_fir
  - type: Filter
    channel: 5
    names:
      - lowpass_fir

Resultatet är precis som förväntat =>

CammillDSP@Work.jpg (262.03 KiB) Visad 10796 gånger

Synd att denna inte fanns för ett halvår sedan, Då hade jag kanske sluppit köpa en HQPlayer 4 licens

[HenrikE]

Toppen! Tack för testkörniing och återkoppling!

Den fanns för 6 månader sedan! Den första versionen som gick att använda till någonting alls blev klar då. Då hade den inget namn än, hade mycket begränsad felhantering, var ungefär 3x långsammare än idag och kunde bara använda Alsa. Inget man ville använda till vardags precis

Om man vill använda den inbyggda resamplern så behöver man förreste hämta alpha2-versionen jag publicerade lite tidigare idag. Ett litet skrivfel gjorde att den inte fungerade på varken Windows eller macOS.

[dewpo]

Nu har jag testat även Alpha 3 versionen,
Samt testat att resampla
Hittills så har jag bara stött på ett problem med denna Alpha versionen.
Problemet jag stött på är att det ej går att lyssna direkt på min spdif ingång, Den stödjer bara "24-bit" ej "FLOAT32LE", Så jag måste gå omvägen via en "Virtual Audio Cable".

Annars fungerar den förträffligt och jag har börjat använda den till att processa ljudet vid TV tittande.
Vilket är något som ej fungerar med HQPlayer då det är omöjligt att få ner fördröjningen lågt nog, Men CamillaDSP däremot klarar det med glans

thumbs-up-4007573_1280.png (417.57 KiB) Visad 10719 gånger

[HenrikE]

Jättekul!
Det borde gå att ta ljudet direkt från spdif-ingången i f32-format, det är Windows interna sampelformat så allt konverteras till och från det (i delat läge, exklusivt läge stöds tyvärr inte än av cpal). Vad får du för felmeddelande om du provar?

[dewpo]

Nu har jag fått det att fungera med spdif ingången,
Det verkar ha varit något problem med namngivningen
Efter att jag bytt namn på ingången så fungerar det

[HenrikE]

Nu har jag fått det att fungera med spdif ingången,
Det verkar ha varit något problem med namngivningen
Efter att jag bytt namn på ingången så fungerar det

Kanon! Namnen blir en aning knöliga. CPAL-biblioteket jag använder för Wasapi och CoreAudio har ett exempel som bara listar alla devices med komplett namn och vilka parametrar de accepterar, kan vara värt att prova. Men lite fånigt att ladda ner och installera hela kompilatorn för Rust bara för det, jag ska kanske kompilera och lägga exe-filen nånstans

[HenrikE]

Med spdif in har du ju två oberoende sampelklockor, och du kan råka ut för att de långsamt driver ifrån varann. Har du märkt att du har en långsamt ökande delay, eller kortkorta avbrott i ljudet ibland? Om ja så finns det en ny version nu där den asynkrona resamplern kan användas för att synka med wasapi och coreaudio också! Innan funkade det bara med Alsa.

[dewpo]

Med spdif in har du ju två oberoende sampelklockor, och du kan råka ut för att de långsamt driver ifrån varann. Har du märkt att du har en långsamt ökande delay, eller kortkorta avbrott i ljudet ibland? Om ja så finns det en ny version nu där den asynkrona resamplern kan användas för att synka med wasapi och coreaudio också! Innan funkade det bara med Alsa.

Den asynkrona resamplern verkar fungera fint
Från Tv kör jag nu med detta =>

Kod: Markera allt

devices:
  samplerate: 192000
  chunksize: 1024
  queuelimit: 128
  silence_threshold: -80
  silence_timeout: 3.0
  target_level: 500
  adjust_period: 10
  enable_rate_adjust: true
  enable_resampling: true
  resampler_type: AccurateAsync
  capture_samplerate: 48000
  capture:
    type: Wasapi
    channels: 2
    device: "OPTI (Sound Blaster AE-9s)"
    format: FLOAT32LE
  playback:
    type: Wasapi
    channels: 6
    device: "Högtalare (Sound Blaster AE-9)"
    format: FLOAT32LE
mixers:
  to6channels:
    channels:
      in: 2
      out: 6
    mapping:
      - dest: 0
        sources:
          - channel: 0
            gain: -3
            inverted: false
      - dest: 1
        sources:
          - channel: 1
            gain: -3
            inverted: false
      - dest: 2
        sources:
          - channel: 0
            gain: 0
            inverted: false
      - dest: 3
        sources:
          - channel: 0
            gain: 0
            inverted: false
      - dest: 4
        sources:
          - channel: 1
            gain: 0
            inverted: false
      - dest: 5
        sources:
          - channel: 1
            gain: 0
            inverted: false
filters:
  lowpass_fir:
    type: Conv
    parameters:
      type: File
      filename: ./Lo_40.txt
      format: TEXT
  highpass_fir:
    type: Conv
    parameters:
      type: File
      filename: ./Hi_40.txt
      format: TEXT
pipeline:
  - type: Mixer
    name: to6channels
  - type: Filter
    channel: 0
    names:
      - highpass_fir
  - type: Filter
    channel: 1
    names:
      - highpass_fir
  - type: Filter
    channel: 2
    names:
      - lowpass_fir
  - type: Filter
    channel: 3
    names:
      - lowpass_fir
  - type: Filter
    channel: 4
    names:
      - lowpass_fir
  - type: Filter
    channel: 5
    names:
      - lowpass_fir

Vilket verkar fungera förträffligt,
FIR filtren är generade i rePhase och med 40 ms centrering så håller sig ljud och bild i synk!
Med 131072 Taps filter landar Cpu belastningen i mitt system på 13%, Vilket jag tycker är helt okej!

[HenrikE]

Ok!
Du kan testa en lite större chunksize, 4096 kanske. Det kan få ner cpu-användningen lite och borde inte ge någon märkbar extra fördröjning.
Kör lite större target_level då också, kanske 2000.

[dewpo]

Ok!
Du kan testa en lite större chunksize, 4096 kanske. Det kan få ner cpu-användningen lite och borde inte ge någon märkbar extra fördröjning.
Kör lite större target_level då också, kanske 2000.

7%
Som tur är så har TV´n lite fördröjning på bilden också, Så jag för i det närmsta perfekt synk

[jonasp]

Oj! Måste testas!

[Tangband]

Hejsan !
Detta verkar ju intressant. Jag har en Mac.

Vad krävs för att köra musik från min NAS styrd från datorn till ett 3-vägs digitalt delningsfilter ( sex kanaler )
Vilken mjukvara behövs för att köra musiken och vilket externt ljudkort behövs ?

Om jag kan köra detta blir både yamaha wxc50 och dbx driverack pa 2 obsoleta. Men det kanske inte är så enkelt ?

[kimmen]

Jag provade återskapa ett sladd-och-opamp-nystan jag har byggt som subfilter och det gick fint.
Sen kunde man ju utan en massa kopplande lägga till parametrisk EQ vilket var rätt intressant att experimentera med.
Jag har en enorm 25 Hz topp bland annat som mådde bra av att dämpas (även om den ibland gav ett "ballt" ljud).

Kör på Linux med ALSA och ett 5.1-kanals SoundBlaster SB1095 ljudinterface.

Kul val av Rust - har inte gjort några projekt i det men det verkar vara ett trevligt språk.
Råkade dock ut för att udda ordningens Butterworth-filter inte accepterades men jag har skickat en pull request på en enkel möjlig fix:

[Belker]

Här har man suttit off-faktiskt en dag för att lära sig rePhase lite bättre, så dimper det här ned bakom ryggen. Kul!

[LarsF]

Väldigt intressant, imponerande arbete. Är det nån som fått fart på den på en Mac? Skulle vara bra med lite tips för att komma igång och testa.