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Olá, estou processando um dataset de 17 horas de áudio .wav (16-bit PCM, 192khz), para simular um processamento em "tempo real" que será embarcado em um ESP32, Arduino DUE ou um RASP, depende dos resultados.

Como estou lidando com isto atualmente?

Primeiramente eu fatiei este arquivo em amostras de 1 minuto, após eu criei um programa em C que transforma esse arquivo em um .CSV (pulando todo o head do .wav e pegando apenas os campos de data).

OBS: Escolhi CSV para ter o dado em uma melhor disposição afim de realizar testes no Scilab para validar os algoritmos.

Com esse arquivo .CSV gerado eu o executo em um segundo programa. Que abre este arquivo, preenche um buffer circular com 130ms (24900 valores), quando o buffer está preenchido totalmente, o código começa a computar o RMS (Root Mean Square) em janela móvel com sobreposição de 10ms, o tamanho da janela é de 30ms. Quando obtenho um valor superior a 1000 é considerado um evento.

Abaixo as figuras do meu objetivo:

Evento de Passagem com demarcação de inicio e fim.

Aqui fica evidenciado a Janela com 50ms antes e depois a qual me refiro:

Janela co 50ms antes e depois do evento de passagem de 100ms

A minha questão que não consigo resolver é:

Como devo salvar estes 50ms antes e depois do evento, visto que o evento pode ocorrer em qualquer lugar do buffer e se o evento durar por mais de uma janela?

Alguns dados para facilitar o entendimento:

130ms =  24900 valores do meu arquivo .csv
50ms  =  9600 valores 
30ms  =  5700 valores
10ms  =  1920 valores

Já busquei varias fontes, porem a grande parte das bibliografias de DSP e Estruturas de dados tratam estes temas de forma superficial, Apenas exemplificando o que é um buffer circular e não como lidar com ele de forma útil.

Segue meu esboço de código, cujo o qual parece estar com uma abordagem errada do problema mas realmente estou sem ideias de como proceder, no caso criei um dataset de 1 á 100 para facilitar o debug:

    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<math.h>

    // Define the size of window 50ms
    #define window_size 3 // 30ms
    #define buffer_size 13 // 130ms = 50ms + 30ms + 50ms

    int main()
    {
        //Definindo variaveis.
        int buffer[buffer_size]={0}; // cria buffer com 150ms do buffer;
        int write = 0;
        int i = 0, j = 0;
        int read = 0;
        int read1 =0;
        int write1 = 0;
        int counter_elements = 0;
        int number_lines = 0;
        int save_line = 0;
        char c;
        char str[1024];     // vetor para armazenar os caracteres lidos como string.
        int inicio = 0, fim = 0;
        //RMS
        int soma_quadrado = 0;
        int rms = 0;
        int pre_amostragem[5] = {0};

        //Define variaveis referentes a leitura do arquivo e manipulacoes do mesmo.
        FILE * fp;
        FILE * LOG;
        FILE * log_rms_final;

        // Open the file and verify is NULL.
        if((fp = fopen("generator.txt","r")) == NULL)
        { // Define o nome do csv para abrir
            printf("Error! Can't open the file.\n");
            exit(1);
        }
        // Registra os valores do rms
        LOG = fopen("RMSValues.csv", "a");
        // Cria o arquivo que registra 50ms antes e depois com a passagem.
        log_rms_final = fopen("Log_RMS.csv","a");
        //devemos ler o arquivo e processar:
        int lines = 0;
        while(!feof(fp))
        {
            fgets(str,1024,fp); //Lê o arquivo de 1024 cacacteres e armazena no vetor str.
            //buffer[write] = (atoi(str) & 0xff00) / 256; // Adiciona no buffer na posição head o caractere convertido.
            buffer[write] = atoi(str);
            write = (write + 1) % buffer_size; // faz ficar "redondo".
            counter_elements++; // Soma um na quantidade de elementos

        c = fgetc(fp);
        if(c == '\n')
        {
            lines++;
        }
        printf("%d\n", lines);
            //Se o buffer ta cheio.
            if(counter_elements == buffer_size)
            {
                // Janela da passagem
                read1 = read; // read1 carrega o primeiro valor da janela e vai somando um
                for(i = 0; i < window_size; i++)
                {
                    //Faz o quadrado e soma.
                    soma_quadrado += buffer[read1]*buffer[read1];
                    read1 = (read1 + 1) % buffer_size;
                }

                // RMS dado pela raiz da soma dos quadrados sobre o tamanho da janela;
                rms = sqrt(soma_quadrado/window_size);

                fprintf(LOG, "\n %d", rms); // Grava no arquivo

                if(rms > 1000)
                {
                    printf("rms: %d\n",rms);

                    // Salva os 50ms anteriores a passagem e a janela.
                    write1 = write;
                    for(j = 0 ; j < 5; j++)
                    {
                        //Torna o preenchimento circular do vetor de pré amostragem.
                        write1 = (write1 + (buffer_size - 1)) % buffer_size;
                        //pré amostragem recebe os valores do buffer referente aos 50 ms anteriors.
                        pre_amostragem[j] = buffer[write1];
                    }

                    fprintf(log_rms_final,"%s","\n");
                    // Grava o vetor de 50ms no arquivo de log no sentido correto.
                    for(j = 4; j >= 0; j--)
                    {
                        fprintf(log_rms_final,"%d - pre \n",pre_amostragem[j]);
                    }

                    fprintf(log_rms_final,"%s","\n");
    /*
                    for(j = 0; j < window_size; j++)
                    {

                        fprintf(log_rms_final,"%d - janela\n",buffer[read1]);
                        read1 = (read1 + 1) % buffer_size;
                    }
    */
                    fprintf(log_rms_final,"%s","\n");

                    //Salva os 50ms pós a passagem.

                    /*
                    fseek(log_rms_final,save_line - 3,save_line);

                    for(j = 0; j < 5; j++){

                        fgets(str,1024,fp);
                        fprintf(log_rms_final,"%d - pós \n",atoi(str));

                    }
                    */
                }

                soma_quadrado = 0;
                rms = 0;

                //Faz a cola ficar circular, pula de 160 em 160.
                read = (read + 1) % buffer_size;

                //meu contador deve consumir mais 50ms
                counter_elements = counter_elements - 2;

            }
            soma_quadrado = 0;
            rms = 0;

        }

    fclose(fp);
    fclose(LOG);
    fclose(log_rms_final);
    return 0;
    }

Qualquer sugestão será bem vinda. Obrigado.

1 Resposta 1

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Eu carregaria inicialmente um bloco de 2x o tamanho da janela de cada vez, correria a janela sobre o buffer. Depois, carregaria mais 1x a janela. Em pseudocódigo, considerando uma janela de 50 amostras:

byte amostras[100]

// carrega 1 janela na primeira metade do buffer
n = fread(arquivo, &amostras[0], 50)
if n < 50:
    exit

// carrega janela na segunda metade do buffer
while fread(arquivo, &amostras[50], 50) == 50:

    // calcula a media movel para cada janela
    // de 0..49 a 49..98 (0 a 50 exclusive)
    for i in 0 to 50:
        calcula_rms(&amostras[i], 50)

    // copia a segunda metade para cima da primeira
    memcpy(&amostras[0], &amostras[50], 50)

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