add signal generator sin and more...

src/harmonica.hpp

@@ -3,7 +3,8 @@
 #include <sndfile.h>
 #include <hack/logger/logger.hpp>
 
-#include "utils/var.hpp" // IWYU pragma: keep
+#include "utils/var.hpp"                               // IWYU pragma: keep
+#include "utils/signal_generator/signal_generator.hpp" // IWYU pragma: keep
 #include "utils/using.hpp"
 #include "utils/workers/setup.hpp"
 #include "utils/workers/result.hpp"

src/meson.build

@@ -12,6 +12,7 @@ headers = [
   'utils/workers/result.hpp',
   'utils/workers/setup.hpp',
   'utils/windows/hann/hann.hpp',
+  'utils/signal_generator/signal_generator.hpp',
 
   # plugins
   'plugins/magnitude/magnitude.hpp',
@@ -25,6 +26,7 @@ sources = [
   'utils/fvec/fvec.cpp',
 
   'utils/windows/hann/hann.cpp',
+  'utils/signal_generator/signal_generator.cpp',
 
   # plugins
   'plugins/magnitude/magnitude.cpp',

src/utils/signal_generator/signal_generator.cpp

@@ -0,0 +1,219 @@
+#include "signal_generator.hpp"
+
+#include <algorithm>
+
+namespace hr
+{
+  std::vector<float> signal_generator::generate(SIGNAL_TYPE type, NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> res;
+    switch (type) 
+    {
+      case SIGNAL_TYPE::SIN:
+        res = sin(noise);
+        break;
+      case SIGNAL_TYPE::SQUARE:
+        res = square(noise);
+        break;
+      case SIGNAL_TYPE::TRIANGLE:
+        res = triangle(noise);
+        break;
+      case SIGNAL_TYPE::SAW:
+        res = saw(noise);
+        break;
+      case SIGNAL_TYPE::SPEECH_LIKE:
+        res = speech_like(noise);
+        break;
+      case SIGNAL_TYPE::NOISE_ONLY:
+        res = noise_only();
+        break;
+      case SIGNAL_TYPE::THREE_SINES:
+        res = three_sines(noise);
+      break;
+    }
+
+    return res;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::sin(NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+    {
+      float t = i * 0.02f;
+      signal[i] = m_params.m_amplitude * std::sin(m_params.m_frequency * t * 2 * M_PI);
+    }
+     
+    if (noise == NOISE::YES)
+    {
+      // создаем распределение случайных величин
+      std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_noise_level, m_params.m_noise_level);
+      for (auto& s : signal) s += dist(m_gen);
+    }
+
+    return signal;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::square(NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+    {
+      float t = i * 0.02f;
+      float phase = m_params.m_frequency * t * 2 * M_PI;
+      // Прямоугольный сигнал: +1 когда sin > 0, -1 когда sin < 0
+      signal[i] = m_params.m_amplitude * (std::sin(phase) > 0 ? 1.0f : -1.0f);
+    }
+     
+    if (noise == NOISE::YES)
+    {
+      std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_noise_level, m_params.m_noise_level);
+      for (auto& s : signal) s += dist(m_gen);
+    }
+
+    return signal;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::triangle(NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+    {
+      float t = i * 0.02f;
+      float phase = fmod(m_params.m_frequency * t, 1.0f); // 0..1
+      
+      // Треугольный сигнал: линейный рост от -1 до 1, потом падение
+      if (phase < 0.25f) signal[i] = m_params.m_amplitude * (4.0f * phase); // 0..1
+      else if (phase < 0.75f) signal[i] = m_params.m_amplitude * (2.0f - 4.0f * phase); // 1..-1
+      else signal[i] = m_params.m_amplitude * (4.0f * phase - 4.0f); // -1..0
+    }
+     
+    if (noise == NOISE::YES)
+    {
+      std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_noise_level, m_params.m_noise_level);
+      for (auto& s : signal) s += dist(m_gen);
+    }
+
+    return signal;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::saw(NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+    {
+      float t = i * 0.02f;
+      float phase = fmod(m_params.m_frequency * t, 1.0f); // 0..1
+      
+      // Пилообразный сигнал: линейный рост от -1 до 1, потом резкий сброс
+      signal[i] = m_params.m_amplitude * (2.0f * phase - 1.0f); // -1..1
+    }
+     
+    if (noise == NOISE::YES)
+    {
+      std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_noise_level, m_params.m_noise_level);
+      for (auto& s : signal) s += dist(m_gen);
+    }
+
+    return signal;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::noise_only()
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_amplitude, m_params.m_amplitude);
+    
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+      signal[i] = dist(m_gen);
+
+    return signal;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::speech_like(NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    
+    // Базовая частота (основной тон речи)
+    float base_freq = m_params.m_frequency;
+    
+    // Добавляем гармоники, как в реальной речи
+    float harmonics[] = { 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f }; // гармоники
+    float harmonics_amp[] = { 0.7f, 0.5f, 0.3f, 0.2f }; // их амплитуды
+    
+    // Форманты (резонансные частоты речи)
+    float formants[] = {500.0f, 1500.0f, 2500.0f, 3500.0f};
+    float formants_amp[] = {0.4f, 0.6f, 0.3f, 0.2f};
+    
+    // Модуляция амплитуды (как при произношении слогов)
+    float envelope_freq = 2.0f; // частота слогов
+    
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+    {
+      float t = i * 0.02f;
+      float value = 0.0f;
+      
+      // Основной тон + гармоники
+      for (int h = 0; h < 4; h++)
+        value += harmonics_amp[h] * std::sin(2 * M_PI * base_freq * harmonics[h] * t);
+      
+      // Форманты (резонансы)
+      for (int f = 0; f < 4; f++)
+        value += formants_amp[f] * std::sin(2 * M_PI * formants[f] * t * 0.001f); // kHz to Hz
+      
+      // Огибающая (модуляция амплитуды)
+      float envelope = 0.5f + 0.5f * std::sin(2 * M_PI * envelope_freq * t);
+      
+      // Добавляем немного шума (дыхание)
+      std::uniform_real_distribution<> breath_noise(-0.1f, 0.1f);
+      float breath = breath_noise(m_gen);
+      
+      // И немного низкочастотной модуляции (вибрато)
+      float vibrato = 0.1f * std::sin(2 * M_PI * 5.0f * t); // 5 Hz vibrato
+      
+      signal[i] = m_params.m_amplitude * envelope * (value + breath + vibrato);
+    }
+    
+    // Нормализуем
+    float max_val = *std::max_element(signal.begin(), signal.end(), 
+                     [](float a, float b) { return std::abs(a) < std::abs(b); });
+    if (max_val > 0)
+      for (auto& s : signal) s /= max_val;
+    
+    // Добавляем дополнительный шум если нужно
+    if (noise == NOISE::YES)
+    {
+      std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_noise_level, m_params.m_noise_level);
+      for (auto& s : signal) s += dist(m_gen);
+    }
+    
+    return signal;
+  }
+
+  std::vector<float> signal_generator::three_sines(NOISE noise)
+  {
+    std::vector<float> signal(m_params.m_samples);
+    
+    // три разные частоты
+    float f1 = m_params.m_frequency;       
+    float f2 = m_params.m_frequency * 2.f; 
+    
+    // амплитуды
+    float a1 = m_params.m_amplitude;
+    float a2 = m_params.m_amplitude * 0.5f;
+    
+    for (int i = 0; i < m_params.m_samples; ++i)
+    {
+      float t = i * 0.02f;
+      signal[i] = a1 * std::sin(2 * M_PI * f1 * t) +
+                  a2 * std::sin(2 * M_PI * f2 * t + 3.f/4.f* M_PI); 
+    }
+    
+    if (noise == NOISE::YES)
+    {
+      std::uniform_real_distribution<> dist(-m_params.m_noise_level, m_params.m_noise_level);
+      for (auto& s : signal) s += dist(m_gen);
+    }
+    
+    return signal;
+  }
+}

src/utils/signal_generator/signal_generator.hpp

@@ -0,0 +1,60 @@
+#pragma once
+
+#include <random>
+
+// Генерирует простую синусоиду и др. полезности см. SIGNAL_TYPE
+namespace hr
+{
+  enum class SIGNAL_TYPE
+  {
+    SIN,         // Синусоида
+    SQUARE,      // Прямоугольный
+    TRIANGLE,    // Треугольный
+    SAW,         // Пилообразный
+    NOISE_ONLY,  // Только шум
+    SPEECH_LIKE, // Типа речь
+    THREE_SINES  // Три частоты 
+  };
+
+  enum class NOISE 
+  {
+    NO,
+    YES
+  };
+
+  // Формула синусоиды
+  // f(t) = A_m sin(2 PI t 1/T + a)
+  // где 
+  // a - начальная фаза
+  // t - время замера
+  // 1/T - частота
+  // T - время полного цикла одного периуда колебаний
+  class signal_generator
+  {
+    public:
+      signal_generator() : m_gen(12345) {}
+      
+      std::vector<float> generate(SIGNAL_TYPE type, NOISE noise = NOISE::NO);
+
+    public:
+      struct signal_params
+      {
+        float m_amplitude = 1.0f; // A
+        float m_frequency = 1.0f; // 1/T
+        float m_noise_level = 0.7f;
+        int m_samples = 1200;
+      } m_params;
+
+    private:
+      std::vector<float> sin(NOISE noise);
+      std::vector<float> square(NOISE noise);
+      std::vector<float> triangle(NOISE noise);
+      std::vector<float> saw(NOISE noise);
+      std::vector<float> noise_only();
+      std::vector<float> speech_like(NOISE noise);
+      std::vector<float> three_sines(NOISE noise);
+
+    private:
+      std::mt19937 m_gen;
+  };
+}