osc.h

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#pragma once
#include <shortfract>
/** \file
* 発振器クラスの宣言
*/

/** 発振器クラスの名前空間
*
*/

namespace osc{
/** 抽象発振器クラス
*
* 発振器クラスの親となる抽象クラス。現在の位相と周波数を内部に保持する。
* 位相は2πを32bit符号なし整数にマッピングする。すなわち1周期を40億ステップ
* に分解する。
* 周波数は1サンプルに変化する量(dθ/dt)で指定する。32bit符号つき数である。
*/
    class COscillator{
    protected:
            /** 内部位相
            *
            * 内部位相は32ビット符号なし数である。この位相はrunメソッドで更新
            * していく。フルスケールが2πに相当する。
            */
        unsigned int phase;
            /** 周波数
            *
            * 周波数は32ビット数である。周波数はコンストラクタで指定
            * するほかsetFreqメソッドで再設定することもできる。
            */
        int frequency;
    public:
            /** コンストラクタ
            *
            * 周波数を指定する。内部位相は0になる。サンプル周波数
            * をfsとし、希望する周波数をfrとすると、コンストラクタに渡すべき値
            * freqは、 freq=fr*(2^32)/fs で得ることができる。
            */
        COscillator( int freq );
            /** 周波数の再設定
            *
            * \param freq 32bit 周波数。
            *
            * 内部位相を変更せずに周波数を再設定する。
            * サンプル周波数をfsとし、希望する周波数をfrとすると、
            * コンストラクタに渡すべき値
            * freqは、 freq=fr*(2^32)/fs で得ることができる。
            */
        virtual void setFreq( int freq );
            /** 位相の再設定
            *
            * \param phase 32bit の周波数。
            *
            * 内部周波数を変更せずに位相を再設定する。
            * 0から2^32-1の値で、0-2πを表現する。
            */
        virtual void setPhase( unsigned int phase );
            /** 複素信号の生成
            *
            * \param i コサイン波信号の出力配列
            * \param q サイン波信号の出力配列
            * \param count それぞれの配列に出力するサンプル数
            *
            * 発振器の内部位相をもとに、コサイン波とサイン波を生成する
            * 純粋仮想関数。
            */
        virtual void run( shortfract i[], shortfract q[], int count ) = 0;
            /** 信号の生成
            *
            * \param i コサイン波信号の出力配列
            * \param count 配列に出力するサンプル数
            *
            * 発振器の内部位相をもとに、コサイン波を生成する純粋仮想関数。
            */
        virtual void run( shortfract i[], int count ) = 0;
            /** FM信号の生成
            *
            * \param i コサイン波信号の出力配列
            * \param deviation 周波数偏移を指定する配列
            * \param count 配列に出力するサンプル数
            *
            * 発振器の内部位相をもとに、コサイン波を生成する純粋仮想関数。
            * deviation[]によって、サンプルごとに周波数偏移を指定することが
            * できる。偏移させたい周波数をfr、サンプル周波数をfsとすると、
            * deviation[i]に与える量は fr*(2^32)/fs である。
            */
        virtual void run( shortfract i[], int deviation[], int count ) = 0;
    };

/** 発振器クラス
*
* 内部の位相と周波数情報を元に、コサイン波、サイン波を生成する。
* 生成にはテーブル・ルックアップを使う。2πを256分割したテーブル
* と、2π/256をさらに256分割した二つのテーブルを用意する。それぞれ
* cosとsinのデータを持っている。この二つのテーブルを元に16bitイン
* デックスに対する三角関数を加法定理を元に計算する。
*/
    class CTableLookup : public COscillator{
    public:
            /** コンストラクタ
            *
            * 周波数を指定する。内部位相は0になる。サンプル周波数
            * をfsとし、希望する周波数をfrとすると、コンストラクタに渡すべき値
            * freqは、 freq=fr*(2^32)/fs で得ることができる。
            */      
        CTableLookup( int freq ) : COscillator( freq ) {};
            /** 信号の生成
            *
            * \param i コサイン波信号の出力配列
            * \param q サイン波信号の出力配列
            * \param count それぞれの配列に出力するサンプル数
            *
            * 発振器の内部位相をもとに、コサイン波とサイン波を生成する。
            * 生成アルゴリズムはテーブル参照に基づく。
            */
        virtual void run( shortfract i[], shortfract q[], int count );
            /** 複素信号の生成
            *
            * \param i コサイン波信号の出力配列
            * \param count 配列に出力するサンプル数
            *
            * 発振器の内部位相をもとに、コサイン波を生成する。
            * 生成アルゴリズムはテーブル参照に基づく。
            */
        virtual void run( shortfract i[], int count );
            /** FM信号の生成
            *
            * \param i コサイン波信号の出力配列
            * \param deviation 周波数偏移を指定する配列
            * \param count 配列に出力するサンプル数
            *
            * 発振器の内部位相をもとに、コサイン波を生成する関数。
            * deviation[]によって、サンプルごとに周波数偏移を指定することが
            * できる。偏移させたい周波数をfr、サンプル周波数をfsとすると、
            * deviation[i]に与える量は fr*(2^32)/fs である。
            */
        virtual void run( shortfract i[], int deviation[], int count );
    };
    



        /** cosの上位位相分
        *
        * 全周を256分割したコサイン・テーブル。 
        */
    extern shortfract co_h[];
        /** cosの下位位相分
        *
        * 全周の256分の1をさらに256分割したコサイン・テーブル。 
        */
    extern shortfract co_l[];
        /** sinの上位位相分
        *
        * 全周を256分割したサイン・テーブル。 
        */
    extern shortfract si_h[];
        /** sinの下位位相分
        *
        * 全周の256分の1をさらに256分割したサイン・テーブル。 
        */
    extern shortfract si_l[];
};

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