Программирование на PureData. Часть 0

в 10:23, , рубрики: звуковой дизайн, музыка, обучение программированию, Программирование, Работа со звуком

Введение

Немного общей информации

PureData — визуальный язык программирования для создания интерактивных программ (в данном случае их чаще называют «патчи»), используемых для исполнения и записи компьютерной музыки, звукового дизайна и визуализаций. Люди, знакомые, например, с Max/MSP, узнают привычный для них графический код, так как PureData — один из языков семейства MAX-подобных.

Выражаясь проще и слегка утрировано — это язык, заточенный под программирование синтезаторов и эффектов.

В этой статье я опишу некоторые элементы языка, а так же основные принципы, на которых базируется работа со звуком в PureData.

PureData — кроссплатформенный, есть сборки для Windows, MacOS, Linux и FreeBSD; работает как со стандартными драйверами (ALSA, MMIO), так и с jack, ASIO, так же поддерживается трансфер midi. Все версии доступны для скачивания с официального сайта. Рекомендую качать extended-версию, так как в ней из коробки содержится большой набор внешних библиотек, крайне необходимых в большинстве случаев.

Представление цифрового звука

А вот тут можно вспомнить патефон и пластинку. Каков принцип записи звука на винил? Резак, царапающий виниловый диск, вынужденно колеблется под действием некоего источника (сигнал с микрофона, например), из-за чего на поверхности диска срез становится извилистым, и этот след идеально повторяет колебания резака. Впоследствии, когда игла движется по этой извилистой дорожке, она колеблется, точно повторяя колебания источника. Т.е. игла зазвучит. Так вот, если эту дорожку представить в виде графика, и записать с маленьким шагом координаты точек графика — мы получим звуковой файл. Таким образом WAV — не что иное, как массив чисел, которые являются точками некоей кривой. Данный процесс — разбиения волны на точки, — называется дискретизацией, а частота, с которой берутся точки для записи в файл — частота дискретизации.

Из этого как раз и рождается первый аспект программного синтеза: описывать математически звук как некую линию, которая является графическим представлением нужных нам колебаний. Этот подход универсален и реализуем на любом языке, имеющим библиотеки взаимодействия со звуковыми устройствами. Хотя на самом деле, это не обязательно, так как массив значений можно просто сложить в файл, повесив расширение WAV.

Такое представление логично и универсально, но не всегда удобно. Контролировать работу программного синтезатора гораздо проще и удобней, если взаимодействие элементов интерфейсно напоминает модульный синтезатор. Для тех кто не в курсе: модульный синтезатор — это устройство, состоящее из различных самостоятельных компонентов (т.н модулей: генераторы, фильтры, преобразователи и т.д.), соединенных между собой проводами. В этом случае исполнителю известно, какой модуль за что отвечает, в каком порядке они следуют друг за другом, и, немаловажно, конфигурацию можно изменять «на горячую».

Именно такой подход, с точки зрения построения кода, реализован в MAX-подобных языках:

Программирование на PureData. Часть 0 - 1

Итак, Второй аспект программного синтеза на PD: взаимодействие элементов языка строится по аналогии с модульным синтезатором.
На практике эти два подхода находятся в симбиозе, взаимодополняя друг друга.

Итак, узнав, с чем мы будем иметь дело, приступим непосредственно к PureData.

Элементы языка PureData

a+b=?

В общем и целом, программирование нa PureData сводится к трем вещам: передача «импульсов», чисел и сигналов. Основных элементов языка тоже немного, четыре: объекты, численные блоки (number box), блоки сообщений (message box) и соединения, похожие на провода. Напишем простейшую программу, заставим PD сложить два числа.

Итак, в окне с новым патчем создадим объект (Сtrl-1), разместим где-нибудь этот прямоугольник и впишем туда [bng] (он же bang). Без этого объекта не обходится практически не один патч. Его задача создать и послать импульс. Сейчас разберемся куда и зачем. Теперь создадим два блока с сообщениями (Сtrl-2) и впишем туда два произвольных числа, соединив bang с каждым из блоков. Итак, теперь эти числа нужно сложить. Для этого снова создаем объект, и вписываем в него "+". Ожидаемо, правда? Соединим численные блоки с объектом "+". Теперь осталось только вывести результат. Это можно сделать либо в консоль, с помощью объекта print, либо оставить внутри патча, отправив его в number box (Ctrl-3).

Программирование на PureData. Часть 0 - 2

Чтобы проверить патч в действии, его нужно заблокировать (Ctrl-E) и нажать на объект bang. Итак, в консоли или в numbreBox'e, мы видим результат. Если он неверен — не пугайтесь, строкой ниже все разберем. Что произошло, нажав на bang, мы создали импульс, который по соединениям пришел к блокам сообщений и передал их дальше объекту сложения и т.д.

А теперь попытаемся понять, почему у некоторых из нас результат сложения неверен. Просто нажмите bang еще раз. Теперь верно? Дело в том, что на правильность выполнения арифметических операций влияет порядок соединения элементов. При построении патча, схожим с нашим, правильность гарантируется, если объекты были соединены справа-налево. Это чертовски неудобно, невозможно отладить и найти ошибку. Но этого всего можно избежать, если применить другой объект, задача которого разбивать вход на несколько потоков и слать импульсы одновременно.
Это объект trigger.

Создадим объект с этим именем. Теперь рядом запишем, что нужно передать (bang — импульс, float — числовое значение, anything — любой). Так как мы разбиваем импульс на два, содержимое объекта у нас приобретает вид trigger bang bang, сокращенно t b b. Осталось соединить выходы с числами. Вот теперь результат будет верным независимо от порядка соединения.

Программирование на PureData. Часть 0 - 3

Это, конечно, все замечательно, но как поступить, если мы хотим рассчитать длинное выражение, или воспользоваться математическими функциями? Ведь написанная вышеизложенным методом простейшая программа, вроде поиска корней квадратных уравнений, будет слишком сложной и запутанной. Для таких случаев в PD существует объект expression или expr. С помощью этого объекта можно описывать математические и логические выражения, а так же их комбинации. Рассмотрим тот же пример со сложением. $f1 и $f2, как нетрудно догадаться — переменные, и считаются они слева-направо. Крайний левый вход — $f1, и далее по порядку. Количество входов объекта expr равно числу переменных, используемых в выражении.

Программирование на PureData. Часть 0 - 4

Послесловие и F1

Сегодня мы рассмотрели самый возможный минимум и разобрались в разности представлений, в следующей статье я опишу работу условной логики и простейшие объекты, связанные с работой над сигналами. Осталось только рассказать про систему справки. Справкой приходится пользоваться постоянно, и чтобы увидеть информацию по объекту, достаточно кликнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт «help». Там будет содержаться описание и, в большинстве случаев, примеры использования. Полный список объектов и библиотек доступен в пункте Pd help browser или по хоткею Ctrl-b.

Программирование на PureData. Часть 0 - 5

Следующие статьи и уроки, посвященные PureData я постараюсь выпускать не реже раза в неделю. Всех благ.

Автор: RoSenMann

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля