git.sesse.net Git - c64tapwav/blob - decode.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <math.h>
   3 #include <unistd.h>
   4 #include <assert.h>
   5 #include <vector>
   6 #include <algorithm>
   7
   8 #define LANCZOS_RADIUS 30
   9 #define BUFSIZE 4096
  10 #define HYSTERESIS_LIMIT 1000
  11 #define SAMPLE_RATE 44100
  12 #define C64_FREQUENCY 985248
  13 #define TAP_RESOLUTION 8
  14
  15 double sinc(double x)
  16 {
  17         if (fabs(x) < 1e-6) {
  18                 return 1.0f - fabs(x);
  19         } else {
  20                 return sin(x) / x;
  21         }
  22 }
  23
  24 #if 1
  25 double weight(double x)
  26 {
  27         if (fabs(x) > LANCZOS_RADIUS) {
  28                 return 0.0f;
  29         }
  30         return sinc(M_PI * x) * sinc(M_PI * x / LANCZOS_RADIUS);
  31 }
  32 #else
  33 double weight(double x)
  34 {
  35         if (fabs(x) > 1.0f) {
  36                 return 0.0f;
  37         }
  38         return 1.0f - fabs(x);
  39 }
  40 #endif
  41
  42 double interpolate(const std::vector<short> &pcm, double i)
  43 {
  44         int lower = std::max<int>(ceil(i - LANCZOS_RADIUS), 0);
  45         int upper = std::min<int>(floor(i + LANCZOS_RADIUS), pcm.size() - 1);
  46         double sum = 0.0f;
  47
  48         for (int x = lower; x <= upper; ++x) {
  49                 sum += pcm[x] * weight(i - x);
  50         }
  51         return sum;
  52 }
  53
  54 // between [x,x+1]
  55 double find_zerocrossing(const std::vector<short> &pcm, int x)
  56 {
  57         if (pcm[x] == 0) {
  58                 return x;
  59         }
  60         if (pcm[x + 1] == 0) {
  61                 return x + 1;
  62         }
  63
  64         assert(pcm[x + 1] > 0);
  65         assert(pcm[x] < 0);
  66
  67         double lower = x;
  68         double upper = x + 1;
  69         while (upper - lower > 1e-6) {
  70                 double mid = 0.5f * (upper + lower);
  71                 if (interpolate(pcm, mid) > 0) {
  72                         upper = mid;
  73                 } else {
  74                         lower = mid;
  75                 }
  76         }
  77
  78         return 0.5f * (upper + lower);
  79 }
  80
  81 int main(int argc, char **argv)
  82 {
  83         std::vector<short> pcm;
  84
  85         while (!feof(stdin)) {
  86                 short buf[BUFSIZE];
  87                 ssize_t ret = fread(buf, 2, BUFSIZE, stdin);
  88                 if (ret >= 0) {
  89                         pcm.insert(pcm.end(), buf, buf + ret);
  90                 }
  91         }
  92
  93 #if 0
  94         for (int i = 0; i < LEN; ++i) {
  95                 in[i] += rand() % 10000;
  96         }
  97 #endif
  98
  99 #if 0
 100         for (int i = 0; i < LEN; ++i) {
 101                 printf("%d\n", in[i]);
 102         }
 103 #endif
 104
 105         std::vector<float> pulse_lengths;  // in seconds
 106
 107         // Find the flanks.
 108         int last_bit = -1;
 109         double last_upflank = -1;
 110         int last_max_level = 0;
 111         for (int i = 0; i < pcm.size(); ++i) {
 112                 int bit = (pcm[i] > 0) ? 1 : 0;
 113                 if (bit == 1 && last_bit == 0 && last_max_level > HYSTERESIS_LIMIT) {
 114                         // up-flank!
 115                         double t = find_zerocrossing(pcm, i - 1) * (1.0 / SAMPLE_RATE);
 116                         if (last_upflank > 0) {
 117                                 pulse_lengths.push_back(t - last_upflank);
 118                         }
 119                         last_upflank = t;
 120                         last_max_level = 0;
 121                 }
 122                 last_max_level = std::max(last_max_level, abs(pcm[i]));
 123                 last_bit = bit;
 124         }
 125
 126         // Calibrate on the first ~15k pulses (skip a few, just to be sure).
 127         float calibration_factor = 1.0f;
 128         if (pulse_lengths.size() < 20000) {
 129                 fprintf(stderr, "Too few pulses, not calibrating!\n");
 130         } else {
 131                 double sum = 0.0;
 132                 for (int i = 1000; i < 16000; ++i) {
 133                         sum += pulse_lengths[i];
 134                 }
 135                 double mean_length = C64_FREQUENCY * sum / 15000.0f;
 136                 calibration_factor = 380.0 / mean_length;
 137                 fprintf(stderr, "Cycle length: %.2f -> 380.0 (change %+.2f%%)\n",
 138                         mean_length, 100.0 * (calibration_factor - 1.0));
 139         }
 140
 141         for (int i = 0; i < pulse_lengths.size(); ++i) {
 142                 int len = lrintf(pulse_lengths[i] * calibration_factor * C64_FREQUENCY / TAP_RESOLUTION);
 143                 //fprintf(stderr, "length: %f (0x%x)\n", t - last_upflank, len);
 144                 printf("0x%x\n", len);
 145         }
 146 }