Как устроен Sporth — ЯП для музыкальных live-сессий

Один из предыдущих материалов мы посвятили OpenMusic ^[1] — инструменту для написания музыки на ООП. Мы также говорили о языках программирования ^[2], заточенных под создание аудиокомпозиций.

Сегодня мы решили продолжить тему и рассказать о языке Sporth. Его разработали специально, чтобы композиторы могли писать компьютерную музыку во время живых выступлений.

^{[3]
Фото ichael Pierce [4] / Unsplash}

Что собой представляет Sporth

Часто под термином «музыкальное программирование ^[5]» понимают процесс написания музыки с помощью секвенсоров, синтезаторов и ПО. Но некоторые исполнители обращаются к более «хардкорным» инструментам — программному коду и специализированным ЯП.

Один из таких языков — Sporth.

Sporth (сокращение от SoundPipe fORTH) — это стековый язык программирования ^[6], реализованный на C. Его операторы позволяют генерировать сигналы различной частоты и тональности, работать с функциональными таблицами для секвенсоров и реализовывать параметрическую модуляцию.

Язык разработал инженер Пол Батчелор (Paul Batchelor), который одно время трудился ^[7] над акустическими системами с командой Google ATAP ^[8]. Он презентовал свой проект на Международной конференции, посвящённой «живому» программированию (International Conference on Live Coding) в 2018 году. Хотя репозиторий с исходниками ^[9] был создан на GitHub намного раньше — в 2016-м.

По словам Пола, проектируя Sporth, он вдохновлялся такими стековыми языками, как Forth и PostScript. Forth поддерживают многие CPU, в распоряжении которых находится ограниченное количество вычислительных ресурсов. Например, его использовали в Jupiter ACE ^[10] с оперативной памятью в один килобайт. Что касается PostScript, то его вариация присутствует в формате PDF, а его интерпретатор встроен во многие принтеры.

Особенности языка

Sporth для передачи параметров использует машинную модель стека. Программист помещает в него набор взаимосвязанных генераторов сигнала (unit generators), которые отвечают за воспроизведение звука. Например, строка ниже сформирует синусоиду с частотой 440 Гц с амплитудой в 0,5 пунктов (инструмент имеет собственную шкалу).

440 0.5 sine

Генераторы сигнала можно объединять, используя символ "+". Например, результатом работы списка команд, представленного ниже, будет двухтональный сигнал DTMF ^[11].

440 0.2 sine
350 0.2 sine
+ 

Язык поддерживает работу с триггерами — единичными импульсами — которые формирует метроном (metro). Следующий пример показывает, как с помощью Sporth построить генератор огибающей ^[12]:

4 metro 0.5 maytrig
0.001 0.01 0.01 tenvx
1000 0.5 sine *

Sporth позволяет работать с переменными, параметрической модуляцией и непосредственно стековыми операциями. Все используемые операторы краткие и выполняются по порядку.

Такая структура языка увеличивает скорость написания кода. Это одна из главных причин, по которой его используют для проведения live-сессий — когда композитор-программист пишет музыку в реальном времени перед живой аудиторией. К слову, вы можете самостоятельно изучить все операторы и опробовать его на практике — в сети есть интерактивная среда ^[13] на Go.

Также на сайте можно найти несколько музыкальных примеров ^[14].

^{Фото Slim Emcee [15] / Unsplash}

Но резиденты с Hacker News отмечают ^[16], что у языка довольно скудная документация, которая не годится для начинающих «музыкальных программистов». Автор обещает исправить ^[17] этот недостаток, а пока можно обратиться к тематическому cookbook’у ^[18] и спецификациям на GitHub ^[9].

У Sporth также есть API для интеграции со сторонними приложениями. Он открывает возможности, недоступные в интерактивной среде, — например, пользовательские функции обратного вызова. В частности, Sporth уже применяют ^[19] разработчики фреймворка для синтеза звуков AudioKit ^[20] под iOS.

Аналоги

Число аналогов Sporth довольно обширно, но среди них можно выделить язык ChucK ^[21]. Его разработали инженеры Перри Кук (Perry Cook) и Ги Вонг (Ge Wang) из Принстонского университета специально для проведения живых выступлений. ChucK — мультипарадигмальный язык со строгой типизацией данных доступный для Windows, Linux и Mac OS X. Он поддерживает параллельное выполнение нескольких потоков и позволяет модифицировать программу прямо во время исполнения.

Документация с примерами реализации размещена на сайте проекта ^[21].

Помимо ChucK есть Supercollider ^[22] — это не только язык, но и среда для аудиосинтеза в реальном времени. Инструмент дает возможность написать кастомные GUI для работы со звуком: слайдеры, анализаторы и другие. Для управления записями можно использовать MIDI-устройства и HID ^[23].

Также стоит отметить такие инструменты для музыкального программирования, как Csound, Pure Data и Importu. Если вам приходилось работать с какими-либо другими языками муз. программирования, делитесь опытом в комментариях.

Что такое музыкальное программирование — кто и почему им занимается ^[24]
Как ПК завоевал медиаиндустрию с помощью ПО: обсуждаем Pro Tools и Media Composer ^[25]
Как треск костра, скрип дверей и шум становятся музыкой ^[26]

«Все, что вы прочитаете, будет использовано против вас»: как рэп-музыка попала в зал суда ^[27]
Создатели музыки к компьютерным играм: несколько самых выдающихся имён ^[28]
Где взять аудиосемплы для ваших проектов: подборка из девяти тематических ресурсов ^[29]

Автор: Audioman

Источник ^[30]