Интересный эксперимент на стыке музыки, биологии и инженерии проводится в Междисциплинарном Центре Исследований Компьютерной Музыки в Университете Плимута (ICCMR).

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Чтобы наш SpaceBass звучал еще лучше, нужно создать осциллятор, в котором было бы меньше алиасинга. Это опциональное улучшение. Без него синтезатор будет работать как и раньше, но с ним звук на верхних октавах будет значительно лучше.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

В этом посте мы закончим работу над полифонией: причешем код и приведем GUI в рабочее состояние.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Приступим к созданию полифонического синтезатора из тех компонентов, которые у нас имеются!

В прошлый раз мы работали над параметрами и пользовательским интерфейсом, сегодня мы начнем работу над лежащей в основе плагина полифонической обработкой аудио. В нашем случае мы сможем играть до 64-х нот одновременно. Это требует основательных изменений в структуре плагина, но мы сможем использовать уже написанные нами классы Oscillator, EnvelopeGenerator, MIDIReceiver и Filter.

В этом посте мы напишем класс Voice (голос), представляющий одну звучащую ноту. Затем создадим класс VoiceManager, следящий за тем, чтобы все ноты звучали и заглушались вовремя.
В следующем посте мы почистим код от ненужных устаревших частей, добавим модуляцию тона и приведем элементы управления интерфейса в рабочее состояние. На первый взгляд, работы полно. Но во-первых, у нас уже есть практически все нужные компоненты, а во-вторых, в конце у нас будет настоящий-полифонический-субстрактивный-блин-синтезатор!

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Мы уже создали все компоненты классического субтрактивного синтезатора, и теперь, имея четкое понимание структуры, займемся редизайном.

Наш плагин будет полифоническим синтезатором под названием SpaceBass (КасмичискийБас):

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Низкочастотный осциллятор (Low Frequency Oscillator, LFO) — это важная составляющая любого классического синтезатора, и мы добавим ее в свой плагин. Как понятно из названия, это просто осциллятор. Мы используем написанный нами ранее класс Oscillator и зададим ему низкую частоту.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Сегодня мы сделаем резонансный фильтр. Разработка фильтров — это сложная область, над которой ломают голову множество DSP инженеров по всему миру. Мы не будем погружаться в ее дебри, а создадим простой фильтр нижних частот (Low-Pass), полосовой (Band-Pass) и фильтр высоких частот (High-Pass) на основе алгоритма Пола Келлета.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Давайте добавим несколько элементов управления, чтобы можно было менять параметры огибающей и форму волны. Вот результат, который мы хотим получить (отсюда можно скачать слоеный TIFF):

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Звук интересен тогда, когда в нем происходят какие-то изменения. Давайте сделаем генератор огибающей (envelope), которая будет менять громкость звука.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Настройка виртуальной клавиатуры в REAPER не так очевидна, к тому же хост пользователя может вообще не иметь такой функциональности. Давайте добавим свою маленькую экранную клавиатуру в GUI.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Пока что мы генерировали только постоянную звуковую волну, которая просто звучала на заданной частоте. Давайте посмотрим, как можно реагировать на MIDI сообщения, включать и выключать генерацию волны на нужной частоте в зависимости от получаемой ноты.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

После улучшений интерфейса пора бы заняться и программированием. В этом посте мы сгенерируем классические синус, пилу, треугольник и меандр.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Давайте добавим несколько предустановок для плагина и создадим [относительно] симпатичный интерфейс.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Пора приступать к написанию нашего первого плагина. Это будет грязный цифровой дисторшн. Если говорить точнее, плагин будет просто обрезать пики амплитуды звукового сигнала.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

В этом посте мы завершим необходимую настройку среды разработки и подготовим вспомогательное окружение.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Давайте получше рассмотрим наш тестовый проект. Самые важные файлы — resource.h, MyFirstPlugin.h и MyFirstPlugin.cpp. На данный момент плагин представляет собой простой регулятор громкости звука.

Все посты серии:
Часть 1. Введение и настройка
Часть 2. Изучение кода
Часть 3. VST и AU
Часть 4. Цифровой дисторшн
Часть 5. Пресеты и GUI
Часть 6. Синтез сигналов
Часть 7. Получение MIDI сообщений
Часть 8. Виртуальная клавиатура
Часть 9. Огибающие
Часть 10. Доработка GUI
Часть 11. Фильтр
Часть 12. Низкочастотный осциллятор
Часть 13. Редизайн
Часть 14. Полифония 1
Часть 15. Полифония 2
Часть 16. Антиалиасинг

---

Этот пост — первый из серии переводов руководства Мартина Финке о написании собственных аудиоплагинов.
Отличительной особенностью этого материала является отсутствие зависимости от формата плагина и платформы его использования. Внимание сфокусировано на общей структуре аудиоплагина. Затем алгоритмы оборачиваются в слой абстракции для сборки в форматы VST, VST3, AU, RTAS, AAX или в отдельное приложение.
Сам Мартин больше работает на Маке, но руководство содержит и все необходимые шаги для разработки на Windows.

Время, проведенное за компьютером, сводится в основном к «смотрению в экран»: пишет ли человек код, смотрит фильм, играет или узнает новости. Просто потому, что основное чувство человека — зрение. И оно во многом определяет восприятие реальности, механизмы взаимодействия с ней, и направляет развитие многих технологий.
Обычный пример эволюции железа и софта за последние несколько десятилетий: сравните Wolfenstein 3D (1992) и Crysis 3 (2013). Как продвинулась и усложнилась компьютерная графика за это время сложно недооценить.
Но увы, этого нельзя сказать о звуке. О том, как исправить ситуацию, и будет статья.

Изображение со страницы peripheriques.free.fr/blog/index.php?/past/2010-pure-data-read-as-pure-data