vst2 и vst3 что это
VST 2 или VST 3 — в чем разница и что лучше?
В 2013 году Steinberg заявили, что больше не будут поддерживать комплект разработчика программного обеспечения (SDK) для формата подключаемого модуля VST2, но сам SDK по-прежнему будет доступен в качестве подмножества VST3 SDK. Затем в мае 2018 года Стейнберг объявили, что, начиная с октября, подмножество будет ликвидировано. Если вы нетерпеливы и просто хотите подвести итоги этой статьи, вот они: плагины VST 2.4 будут прекрасно работать еще очень долго. Большинство хостов более чем довольны версиями VST3. Они по крайней мере так же хороши, как версии VST 2.4 и могут даже предложить некоторые преимущества.
Итак, насколько важна миграция на VST3? Давайте начнем с разрушения нескольких мифов.
МИФ 1: плагины VST3 более эффективны
VST — это интерфейсная спецификация того, как плагин взаимодействует с хостом, поэтому эффективность зависит от кода, а не от спецификации. Плагины VST2.4 и VST3.0 имеют общую кодовую базу, и практически весь внутренний код идентичен, потому на обработку аудиоматериала это не сказывается.
МИФ 2: плагины VST3 не более эффективны
Плагины — нет, но их можно отключить, когда не прорабатываются данные. Это не уникально для VST3; Разработчики смогли реализовать это, используя старые технологии. Тем не менее, VST3 представляет собой стандартизированный метод, который работает до тех пор, пока его реализуют как хост (см. Рис. 1), так и производитель плагинов (как и MIDI, производители могут выбирать, что поддерживать в спецификации VST3 — например, только потому, что клавиатура поддерживает MIDI, не означает, что она реализует полифоническое последующее касание).
МИФ 3: VST3 глючат, поэтому лучше сейчас придерживаться VST 2.4
Спецификация VST3 существует уже 10 лет, и внедрение было относительно медленным, поскольку ранний релиз работал стабильно. Но в течение этих 10 лет производители усовершенствовали свой код и, в общем-то, исправили любые возможные ошибки, так что плагины VST3 столь же надежны, как и v2.4. Помните, проблема не в самой спецификации, а в ее реализации. Вы можете установить оба типа, если хотите, потому что сами плагины обычно не занимают много места (в инструментах занимают место их библиотеки и семплы). Но также обратите внимание, что многие компании более активно разрабатывают и отлаживают свои версии VST3, тогда как ранние версии обновляются с задержками.
МИФ 4: Теперь, когда есть VST3, плагины VST 2.4 устаревают
Любой хост может свободно поддерживать VST 2.4 и/или VST3 (рис. 2). Если программа поддерживает ваши плагины VST 2.4, она будет продолжать это делать, если производитель специально не удалит данную поддержку. Обратите внимание, что нижняя часть графического значка отличается для двух типов, и если щелкнуть плагин, в информационной полосе внизу отображаются поставщик, тип и категория, а также ссылка на веб-сайт производителя. В конце концов, разработчики могут прекратить выпуск VST2.4, как только VST3 захватит большую часть музыкального рынка.
МИФ 5: Ableton Live не может использовать плагины VST3
Несмотря на то, что нет встроенной поддержки VST3, плагин Metaplugin DDMF поможет их установить. Вы можете поставить его как подключаемый модуль в Ableton Live, а затем поставить в него VST3.
МИФ 6: Вы должны установить плагины VST3 в определенном месте на системном диске
Это предпочтение, а не обязательно железное правило. На самом деле это может быть хорошо, потому что, когда вы создаете образ системного диска, вы создаете резервные копии и своих плагинов. Но вы, как правило, можете устанавливать их там, где хотите (в Windows соединения каталогов могут указывать на стандартную папку VST3 на любом диске).
МИФ 7: У вас должны быть плагины VST3 для боковой цепи
Не обязательно. Несколько хостов и плагинов в течение многих лет внедряли боковое связывание с VST 2.4
МИФ 8: VST3 обладает множеством интересных новых функций, которых нет в версиях VST 2.4
Потенциально да. Если продукт был разработан исключительно для VST3, он, вероятно, воспользуется хотя бы некоторыми улучшениями. Однако во время перехода, многие разработчики создали подключаемые модули VST3 с теми же базовыми функциями, что и их версии VST 2.4.
МИФ 9: VST3 ничем не отличается от VST 2.4. Это просто обман; нет никаких реальных улучшений
VST3 является переделкой VST 2.4 и, по сути, является новой платформой.
Рассмотрим некоторые преимущества:
Звучит отлично, правда? Но помните, VST3 не является спецификацией, подобной интерфейсам AES/EBU или компакт-диску Red Book, — это набор хорошо продуманных рекомендаций.
Об авторе: mix-master
Частичное или полное копирование любых материалов сайта возможно только с указанием ссылки на первоисточник.
Создание аудиоплагинов, часть 3
В этом посте мы завершим необходимую настройку среды разработки и подготовим вспомогательное окружение.
VST и AU
В WDL-OL очень просто превратить приложение в VST или AU. Чтобы создать VST на Маке, измените схему: VST2 → My Mac 64-Bit. Нажмите Run. Ошибок быть не должно, но ничего и не запустилось! Откройте Finder и зайдите в
/Library/Audio/Plug-Ins/VST. Там увидите MyFirstPlugin.vst Если папка Library не видна в домашней директории, нажмите Cmd+Shift+G, вставьте указанный путь и жмите Enter.
Следующая секция относится к Mac. Версия для Windows ниже.
Отладка в Xcode
Чтобы запустить плагин, нам нужен хост. Скачайте желательно 64-битную версию REAPER и перетащите его в папку Applications/ Его можно использовать без каких-либо ограничений 60 дней, после этого вас попросят приобрести лицензию (но он продолжит работать). Мы хотим настроить все так, чтобы когда мы жали Run в Xcode, запускался REAPER и отладчик. Мы сможем использовать брейкпоинты так же, как делали это с приложением.
Зайдите в Product → Scheme → Edit Scheme…, выберите Run в списке слева. В подпункте Executable выберите Other. :
Используйте диалоговое окно, чтобы найти REAPER64.app. Должно выглядеть так:
Жмите OK, и снова Run. Запустится REAPER. Чтобы создать в нем новую дорожку для звука, нажмите Cmd+T (Ctrl+T в Windows), и на ней — кнопку FX:
В открывшемся окне введите myfirstplugin, и наш плагин найдется:
Выбирайте, жмите ОК. Он должен появиться. Преимущество использования REAPER в том, что тут мы можем обрабатывать плагином любой звуковой файл и сразу слышать результат. Это намного интереснее, чем все время слушать со входа микрофона. Помимо этого, здесь можно использовать разные другие плагины, в том числе для анализа выходного сигнала нашего плагина. Это пригодится, но попозже.
Скачайте этот файлик и перетяните его на дорожку в REAPER. Поставьте его вплотную к левой границе дорожки. Нажмите пробел, для воспроизведения. Станет слышен низкий звук:
Для удобства было бы хорошо закольцевать звук, чтобы он бесконечно играл, пока снова не нажмем на пробел. Зажмите Cmd (Shift на Windows) и два раза щелкните по файлу на дорожке. Светлым прямоугольником выделится временной диапазон. Нажмите R, чтобы закольцевать его, и запускайте. Покрутите ручку плагина — громкость звука меняется!
При вращении ручки могут быть слышны щелчки. Это из-за того, что мы не интерполируем значения и создаем в сигнале резкие перепады. Теперь нажмите в Xcode Stop, чтобы закрыть REAPER.
Создать AU версию просто: измените таргет на AU. Прежним образом измените схему Run, чтобы запускался REAPER.app, и жмите Run. Плагин скомпилируется и его файл появится в
/Library/Audio/Plug-Ins/Components. Запустится REAPER и можно будет проделать все те же вещи, что и с VST версией.
Все эти запуски, создания треков и закидывания на них плагинов постоянно повторяются. Я предпочитаю оптимизировать подобные вещи. Когда в REAPER все готово (звук закольцован и плагин уже висит на треке), сохраните проект (Cmd+S на Mac и Ctrl+S в Windows) в папку проекта в Xcode (
/plugin-development/wdl-ol/IPlugExamples/MyFirstPlugin/) и назовите reaper-project.RPP.
В окне Edit Scheme выберите VST2 вверху. Затем идите в закладку Arguments и щелкните на плюс под строкой “Arguments Passed On Launch”. Перетяните reaper-project.RPP из папки проекта в новую строчку:
То же самое надо повторить для AU. Если хотите, можно вообще создать отдельный проект для AU версии. Теперь каждый раз REAPER будет запускаться уже со всем барахлом. Здорово!
Если хочется, можно поиграться с брэйкпоинтами и отслеживать значения переменных плагина, даже несмотря на то, что он не запущен непосредственно в Xcode.
Отладка в Windows
Открывайте Explorer и заходите в C:\Program Files. Создайте там новую папку с именем vsthost. Скачайте программку Savihost (нам понадобится savihostx86.zip), разархивируйте и скопируйте файл savihost.exe в эту папку:
В Visual C++ правым щелчком по MyFirstPlugin-vst2 выберите Set as StartUp Project. Жмите F5, плагин запустится в Savihost:
Теперь исключения будут передаваться отладчику Visual C++.
Если попробовать запустить VST3 версию, то может выскочить такое сообщение (не на немецком, наверное):
В VST3 SDK, который мы скачали раньше, в подпапке \bin лежат архивы. В них содержатся установщики, которые создадут необходимые папки для 32 и 64-битных систем (C:\Program Files (x86)\Steinberg\VST3PluginTestHost\ и C:\Program Files\Steinberg\VST3PluginTestHost\ соответственно) и скопируют туда нужные версии файла VST3PluginTestHost.exe. При установке никакие параметры менять не обязательно.
В Windows тоже можно проверить работоспособность плагина в реальных условиях. Будем снова использовать REAPER. Надо подсказать ему, где находится наш плагин. В папке проекта есть подпапка \build-win, в которой, помимо прочего, находятся .dll и .vst файлы плагина. В настройках REAPER Options → Preferences → Plug-Ins → VST можно добавить директории, содержащие эти файлы:
Если при использовании REAPER в режиме Debug у вас начал вылетать reaper_host32.exe, попробуйте сконфигурировать его, чтобы он подгружал ваш плагин в обход этого процесса, выбрав в настройках Native only, например:
reaper_host32.exe может продолжить вылетать, но перестанет ломать обработку и вывод звука для плагинов, подгруженных в обход него.
Блокировка предупреждений для кода библиотек на Mac
Версия для Windows будет дальше.
Как можно заметить, нам выдается куча предупреждений:
Предупреждения очень полезны, так как обращают наше внимание на возможные проблемы и баги в коде. В данном случае 22 предупреждения относятся к коду используемой нами библиотеки, так что мы не можем просто исправить их, т. к. если когда-нибудь мы загрузим свежую версию этой библиотеки, все исправления придется вносить снова. Но и оставить все как есть тоже не годится: можно легко пропустить 23-ю ошибку, которая будет относиться уже к коду нашего плагина.
Повторите то же самое для VST2, AU и других нужных таргетов.
Создайте сборку снова. Мы увидим три предупреждения. Validate Project Settings исправить легко: двойной щелчок по нему, затем снять все галочки и щелкнуть Done:
Теперь осталось два предупреждения:
То, которое касается кодировки InfoPlist.strings, можно исправить, открыв файл и конвертировав его в UTF-8 при помощи Utilities справа:
Предупреждение extra tokens убирается дополнением директивы #include в MyFirstPlugin.h:
Создайте сборку и убедитесь, что все чисто!
Блокировка предупреждений кода библиотек в Windows
В целом VS C++ выдает другие предупреждения, нежели GCC/LLVM на Маке. Список всех предупреждений VS C++ 2010 находится на этой страничке слева.
Например, если вы видите предупреждения С4101 и С4129 о каком-нибудь файле в библиотеке WDL, их можно игнорировать: допишите #pragma перед #include в MyFirstPlugin.h :
Suppress означает, что предупреждения будут игнорироваться только для следующей строки (то есть для #include ). Так что предупреждения, касающиеся всего остального кода в файле, вы будете получать, а это хорошо. Обратите внимание, что надо писать только номер предупреждения, без «С». То же самое можно проделать и в MyFirstPlugin.cpp:
Это касается файлов .h из библиотеки.
Если вы получаете предупреждения о конкретном .cpp, найдите его в project explorer, по правому щелчку зайдите в Properties, в окне слева выберите C/C++ → Advanced. Справа должна быть опция Disable certain warnings:
Тут можно добавить список номеров предупреждений, разделенных точкой с запятой. Как видите, отладчик уже игнорирует четыре предупреждения для этого файла. Обратите внимание, что данные изменения повлияют только на этот конкретный .cpp файл. Так что надо будет обозначить номера предупреждений для остальных файлов и так же добавить их в соответствующие настройки.
Когда будете создавать новый проект, используйте скрипт duplicate, чтобы не пришлось снова вносить все эти коррективы.
Красотища! Мы разгребли все предупреждения: скрыли лишние и облегчили наблюдения за важными для нас. В следующий раз мы запачкаем руки в написании грязного дисторшена.
Программирование&Музыка: понимаем и пишем VSTi синтезатор на C# WPF. Часть 1
Занимаясь музыкальным творчеством, я часто делаю аранжировки и записи на компьютере — используя кучу всяких VST плагинов и инструментов. Стыдно признаться — я никогда не понимал, как «накручивают» звуки в синтезаторах. Программирование позволило мне написать свой синтезатор, «пропустить через себя» процесс создания звука.
Я планирую несколько статей, в которых будет пошагово рассказано, как написать свой VST плагин/инструмент: программирование осциллятора, частотного фильтра, различных эффектов и модуляции параметров. Упор будет сделан на практику, объяснение программисту простым языком, как же все это работает. Теорию (суровые выводы и доказательства) обойдем стороной (естественно, будут ссылки на статьи и книги).
Ниже представлен обзорный ролик моего простого синтезатора, полученных интересных звучаний.
Предстоит нелегкий путь, если вы готовы — добро пожаловать под кат.
Цикл статей
Оглавление
Загадочный мир синтеза звука
Я очень люблю музыку, слушаю разные стили, играю на различных инструментах, и, конечно, сочиняю и записываю аранжировки. Когда я начинал использовать эмуляторы синтезаторов в звукозаписывающих программах (да и сейчас) я всегда перебирал кучу пресетов, искал подходящее звучание.
Перебирая пресеты одного синтезатора можно встретить как «ожидаемый» звук электронного синтезатора из детства (музыка из мультика Летучий Корабль) так и имитацию ударных, звуков, шума, даже голоса! И все это делает один синтезатор, с одними и теми же ручками параметров. Это меня всегда удивляло, хотя я понимал: каждый звук — суть конкретная настройка всех ручек.
Недавно я решил наконец-таки разобраться, каким же образом создаётся (или, правильнее сказать, синтезируется) звук, как и почему нужно крутить ручки, как видоизменяется от эффектов сигнал (визуально и на слух). И конечно же, научиться (хотя бы понять основы) самому «накручивать» звук, копировать понравившиеся мне стили. Я решил последовать одной цитате:
«Скажи мне — и я забуду, покажи мне — и я запомню, дай мне сделать — и я пойму.»
Конфуций
Конечно, все подряд делать не надо (куда столько велосипедов?), но сейчас я хочу получить знания и самое главное — поделиться ими с вами.
Цель: не углубляясь в теорию, создать простой синтезатор, сделав упор на объяснение процессов с точки зрения программирования, на практике.
В синтезаторе будут:
Все составляющие я планирую рассмотреть в нескольких статьях. В данной будет рассмотрено программирование осциллятора.
Программировать будем на C#; UI можно писать либо на WPF, либо на Windows Forms, либо вообще обойтись без графической оболочки. Плюс выбора WPF — красивая графика, которую достаточно быстро кодить, минус — только на Windows. Владельцы других ОС — не расстраивайтесь, всё-таки цель — понять работу синтезатора (а не запилить красивый UI), тем более, код, который я буду демонстрировать, можно быстро перенести, скажем, на С++.
Программирование логики синтезатора начнется с главы Пишем простой осциллятор. Если вам не интересны технические стороны написания VST плагинов, вы просто хотите прочитать про, собственно, синтез (и ничего не кодить) — милости прошу сразу к этой главе.
Исходный код написанного мной синтезатора доступен на GitHub’е.
Звук в цифровом виде
По-сути, конечная наша цель — создание звука на компьютере. Обязательно прочитайте (хотя бы, бегло) статью на хабре «Теория звука» — в ней изложены базовые знания о представлении звука на компьютере, понятия и термины.
Любой звуковой файл в компьютере в несжатом формате представляет собой массив семплов. Любой плагин, в конечном счете, принимает и обрабатывает на входе массив семлов (в зависимости от точности это будут float или double числа, либо можно работать с целыми числами). Почему я сказал массив, а не одиночный семпл? Этим я хотел подчеркнуть что обрабатывается звук в целом: если вам нужно сделать эквализацию, вы не сможете оперировать одним лишь семплом без информации о других.
Хотя, конечно, есть задачи, которым не важно знать, что вы обрабатываете — они рассматривают конкретный семпл. Например, задача — поднять уровень громкости в 2 раза. Мы можем работать с каждым семплом по-отдельности, и нам не нужно знать про остальные.
VST SDK
VST (Virtual Studio Technology) — это технология, позволяющая писать плагины для программ обработки звука. Сейчас существует большое множество плагинов, решающих различные задачи: синтезаторы, эффекты, анализаторы звука, виртуальные инструменты и так далее.
Чтобы создавать VST плагины, компания Steinberg (некоторые ее знают по программе Cubase) выпустила VST SDK, написанный на C++. Помимо технологии (или, как еще говорят, «формата плагинов») VST, есть и другие — RTAS, AAX, тысячи их. Я выбрал VST, из-за большей известности, большого количества плагинов и инструментов (хотя, большинство известных плагинов поставляется в разных форматах).
На данный момент актуальная версия VST SDK 3.6.6, хотя многие продолжают использовать версию 2.4. Исторически складывается, что сложно найти DAW без поддержки версии 2.4, и не все поддерживают версию 3.0 и выше.
VST SDK можно скачать с официального сайта.
В дальнейшем мы будем работать с библиотекой VST.NET, которая является оберткой для VST 2.4.
Если вы намерены серьезно разрабатывать плагины, и хотите использовать последнюю версию SDK, то вы можете самостоятельно изучить документацию и примеры (все можно скачать с официального сайта).
Сейчас я кратко изложу принципы VST SDK 2.4, для общего понимания работы плагина и его взаимодействия с DAW.
Дальнейшие функции, перечисления и структуры вы можете найти в скачанном VST SDK в исходниках из папки «VST3 SDK\pluginterfaces\vst2.x».
Библиотека должна экспортировать функцию со следующей сигнатурой:
Функция принимает указатель на коллбэк, чтобы плагин мог получать необходимую ему информацию от хоста.
Все делается на достаточно «низком» уровне — чтобы хост понял, что от него хотят, нужно передавать номер команды через параметр opcode. Перечисление всех опкодов хардкорные C-кодеры могут найти в перечислении AudioMasterOpcodesX. Остальные параметры используются аналогичным образом.
VSTPluginMain должна вернуть указатель на структуру AEffect, которая, по-сути, и является нашим плагином: она содержит информацию о плагине и указатели на функции, которые будет вызывать хост.
Основные поля структуры AEffect:
Информация о плагине. Название, версия, число параметров, число программ и пресетов (читай далее), тип плагина и прочее.
Фунции для запроса и установки значений параметров.
Функции смены пресетов/программ.
Фунция обработки массива семплов
float** — это массив каналов, каждый канал содержит одинаковое количество семплов (количество семплов в массиве зависит от звукового драйвера и его настроек). В основном встречаются плагины, обрабатывающие моно и стерео.
Супер-функция, подобна audioMasterCallback.
Вызывается хостом, по параметру opcode определяется необходимое действие (список AEffectOpcodes). Используется, чтобы узнать дополнительную информацию о параметрах, сообщать плагину об изменениях в хосте (изменение частоты дискредитации), для взаимодействия с UI плагина.
При работе с плагином было бы очень удобно, чтобы юзер мог сохранить все настроенные ручки и переключатели. А еще круче, чтобы была их автоматизация! Например, вы можете захотеть сделать знаменитый эффект rise up — тогда вам нужно менять параметр cutoff (частота среза) эквалайзера во времени.
Чтобы хост управлял параметрами вашего плагина, в AEffect есть соответствующие функции: хост может запросить общее количество параметров, узнать или установить значение конкретного параметра, узнать название параметра, его описание, получить отображаемое значение.
Хосту все равно, какая логика у параметров в плагине. Задача хоста — сохранять, загружать, автоматизировать параметры. Хосту очень удобно воспринимать параметр, как float-число от 0 до 1 — а уж плагин пусть как хочет, так его и толкует (так и сделали большинство DAW, неофициально).
Пресеты (в терминах VST SDK — programs/программы) это коллекция конкретных значений всех параметров плагина. Хост может менять/переключать/выбирать номера пресетов, узнавать их названия, аналогично с параметрами. Банки — коллекция пресетов. Банки логически существуют только в DAW, в VST SDK есть только пресеты и программы.
Поняв идею структуры AEffect можно набросать и скомпилировать простой DLL-плагинчик.
А мы пойдем дальше, на уровень выше.
WDL-OL и JUCE
Чем плоха разработка на голом VST SDK?
На сцену выходит WDL-OL. Это C++ библиотека для создания кроссплатформенных плагинов. Поддерживаются форматы VST, VST3, Audiounit, RTAS, AAX. Удобство библиотеки состоит в том, что (при правильной настройке проекта) вы пишете один код, а при компилировании получаете свой плагин в разных форматах.
WDL-OL решает, по крайней мере, первые три пункта минусов разработки на VST SDK. Все, что вам нужно — корректно настроить проект (первая статья из блога), и отнаследоваться от класса IPlug.
Теперь с чистой совестью можно реализовать функцию ProcessDoubleReplacing, которая, по сути и является «ядром» плагина. Все заботы взял на себя класс IPlug. Если его изучать, можно быстро понять, что (в формате VST) он является оберткой структуры AEffect. Коллбэки от хоста и функции для хоста превратились в удобные виртуальные функции, с понятными названиями и адекватными списками параметров.
Помимо WDL-OL я так же узнал про библиотеку JUCE. JUCE похожа на WDL-OL, решает все заявленные минусы разработки на VST SDK. Помимо всего прочего, она уже имеет в своем составе и UI-редактор, и кучу классов для работы с аудио данными. Я лично ее не использовал, поэтому советую прочитать о ней, хотя бы, на вики.
Если вы хотите писать серьезный плагин, тут я бы уже всерьез задумался над использованием библиотек WDL-OL или JUCE. Всю рутину они сделают за вас, а у вас же остается вся мощь языка C++ для реализации эффективных алгоритмов и кроссплатформенность — что не маловажно в мире большого количества DAW.
Чем же мне не угодили WDL-OL и JUCE?
Страничка библиотеки — vstnet.codeplex.com, там есть исходники, бинарники, документация. Как я понял, библиотека находится в стадии почти доделал и забил заморозки (не реализованы некоторые редко используемые функции, пару лет нет изменений репозитория).
Библиотека состоит из трех ключевых сборок:
Работает все это следующим образом
При загрузке вашей либы необходимо, чтобы в ней был класс, реализующий интерфейс IVstPluginCommandStub:
VstPluginInfo содержит базовую о плагине — версия, уникальный ID плагина, число параметров и программ, число обрабатываемых каналов. PluginConfiguration нужна для вызывающей либы-обертки Jacobi.Vst.Interop.
В свою очередь, IVstPluginCommandStub реализует интерфейс IVstPluginCommands24, который содержит методы, вызываемые хостом: обработка массива (буфера) семплов, работа с параметрами, программами (пресетами), MIDI-сообщениями и так далее.
Jacobi.Vst.Framework содержит готовый удобный класс StdPluginCommandStub, реализующий IVstPluginCommandStub. Все что нужно сделать — отнаследоваться от StdPluginCommandStub и реализовать метод CreatePluginInstance(), который будет возвращать объект (instance) вашего класса-плагина, реализующего IVstPlugin.
Опять же, есть готовый удобный класс VstPluginWithInterfaceManagerBase:
Если смотреть исходный код библиотеки, можно увидеть интерфейсы, описывающие компоненты плагина, для работы с аудио, параметрами, MIDI и т.д. :
Класс VstPluginWithInterfaceManagerBase содержит виртуальные методы, возвращающие эти интерфейсы:
Эти методы и нужно перегружать, чтобы реализовывать свою логику в кастомных классах-компонентах. Например, вы хотите обрабатывать семплы, тогда вам нужно написать класс, реализующий IVstPluginAudioProcessor, и вернуть его в методе CreateAudioProcessor.
Используя различные готовые классы-компоненты можно сосредоточиться на программировании логики плагина. Хотя, вам никто не мешает реализовывать все самому, как хочется, основываясь только на интерфейсах из Jacobi.Vst.Core.
Для тех, кто уже кодит — предлагаю вам пример просто плагина, который понижает громкость на 6 дБ (для этого нужно умножить семпл на 0.5, почему — читай в статье про звук).
При программировании синта я столкнулся с некоторыми проблемами при использовании классов из Jacobi.Vst.Framework. Основная проблема заключалась в использовании параметров и их автоматизации.
Во первых, мне не понравилась реализация событий изменения значения; во вторых, обнаружились баги при тестировании плагина в FL Studio и Cubase. FL Studio воспринимает все параметры как float-числа от 0 до 1, даже не используя специальную функцию из VST SDK с опкодом effGetParameterProperties (функция вызывается у плагина чтобы получить дополнительную информацию о параметре). В WDL-OL реализация закомментирована с пометкой:
could implement effGetParameterProperties to group parameters, but can’t find a host that supports it
Хотя, конечно же, в Cubase эта функция вызывается (Cubase — продукт компании Steinberg, которая и выпустила VST SDK).
В начале я внес правки саму библиотеку, написал автору, чтобы он дал разрешение выложить исходники в репозиторий, либо сам создал репозиторий на GitHub’е. Но внятного ответа я так и не получил, поэтому решил сделать надстройку над либой — Syntage.Framework.dll.
Помимо этого, в надстройке реализованы удобные классы для работы с UI, если вы хотите использовать WPF.
Самое время скачать исходный код моего синтезатора и скомпилировать его.
Правила использования моей надстройки просты: вместо StdPluginCommandStub юзаем SyntagePluginCommandStub, а свой плагин наследуем от SyntagePlugin.
WPF UI
В VST плагине не обязательно должен быть графический интерфейс. Я видел много плагинов без UI (одни из них — mda). Большинство DAW (по крайней мере, Cubase и FL Studio) предоставят вам возможность управлять параметрами из сгенерированного ими UI.
Автосгенерированный UI для моего синтезатора в FL Studio
Чтобы ваш плагин был с UI, во-первых, у вас должен быть класс, реализующий IVstPluginEditor; во-вторых, нужно вернуть его инстанс в перегруженной функции CreateEditor вашего класса плагина (наследник SyntagePlugin).
В своем синтезаторе Syntage я написал пару контролов — слайдер, крутилка (knob), клавиатура пианино — если вы хотите, можете их скопировать и использовать.
UI-поток (thread)
Я тестировал синтезатор в FL Studio и Cubase 5 и уверен, что, в других DAW будет тоже самое: UI плагина обрабатывается отдельным потоком. А это значит, что логики аудио и UI обрабатывается в независимых потоках. Это влечет все проблемы, или, последствия такого подхода: доступ к данным из разных потоков, критические данные, доступ к UI из другого потока.
Для облегчения решения проблем я написал класс UIThread, который, по сути, является очередью команд. Если вы в какой-то момент хотите что-то сообщить/поменять/сделать в UI, а текущий код работает не в UI-потоке, то вы можете поставить на выполнение в очередь необходимую функцию:
Здесь в очередь команд помещается анонимный метод, обновляющий нужные данные. При вызове ProcessIdle все накопившиеся в очереди команды будут выполнены.
UIThread не решает всех проблем. При программировании осциллографа необходимо было обновлять UI по массиву семплов, который обрабатывался в другом потоке. Пришлось использовать мьютексы.
Обзор архитектуры синтезатора Syntage
При написании синтезатора активно использовалось ООП; предлагаю вам познакомиться с получившейся архитектурой и использовать мой код. Вы можете сделать все по-своему, но в этих статьях придется терпеть мое видение)
Класс PluginCommandStub нужен только чтобы создать и вернуть объект класса PluginController. PluginController предоставляет информацию о плагине, так же создает и владеет следующими компонентами:
Чтобы обрабатывать аудиоданные есть интерфейсы IAudioChannel и IAudioStream. IAudioChannel предоставляет прямой доступ к массиву/буферу семплов (double[] Samples). IAudioStream содержит массив каналов.
Представленные интерфейсы содержат удобные методы обработки всех семплов и каналов «скопом»: микширование каналов и потоков, применение метода к каждому семплу в отдельности и так далее.
Для интерфейсов IAudioChannel и IAudioStream написаны реализации AudioChannel и AudioStream. Здесь важно запомнить следующую вещь: нельзя хранить ссылки на AudioStream и AudioChannel, если они являются внешними данными в функции. Суть в том, что размеры буферов могут меняться по ходу работы плагина, буферы постоянно переиспользуются — не выгодно постоянно перевыделять и копировать память. Если вам необходимо сохранить буфер для дальнейшего использования (уж не знаю, зачем) — копируйте его в свой буфер.
IAudioStreamProvider является владельцем аудиопотоков, можно попросить создать поток функцией CreateAudioStream и вернуть поток для его удаления функцией ReleaseAudioStream.
В каждый момент времени длина (длина массива семплов) всех аудиопотоков и каналов одинакова, технически она определяется хостом. В коде ее можно получить либо у самого IAudioChannel или IAudioStream (свойство Length), так же у «хозяина» IAudioStreamProvider (свойство CurrentStreamLenght).
Класс AudioProcessor является «ядром» синтезатора — в нем-то и происходит синтез звука. Класс является наследником SyntageAudioProcessor, который, в свою очередь, реализует следующие интерфейсы:
Синтез звука проходит длинную цепочку обработки: создание простой волны в осцилляторах, микширование звука с разных осцилляторов, последовательная обработка в эффектах. Логика создания и обработки звука была разделена на классы-компоненты для AudioProcessor. Каждый компонент является наследником класса SyntageAudioProcessorComponentWithParameters — содержит ссылку на AudioProcessor и возможность создавать параметры.
В синтезаторе представлены следующие компоненты:
Все этапы создания звука вы можете найти в функции Routing.Process и на следующей схеме:
Звук одновременно создается на двух одинаковых осцилляторах (юзер может по-разному настроить их параметры). Для каждого осциллятора его звук проходит через огибающую. Два звука смешиваются в один, он проходит через фильтр частот, идет в эффект дисторшн, дилэй и клип. В мастере регулируется результирующая громкость звука. После мастера звук больше не модифицируется, но передается в осциллограф и блок LFO-модуляции (нужно для их внутренней логики).
Далее будет рассмотрено программирование логики класса Oscillator, а в следующих статьях будут рассмотрены другие классы-компоненты.
Настраиваем проект для создания плагина/инструмента
Предлагаю вам использовать следующий скрипт (его нужно прописать в Project → Properties → Build Events → Post-build event command line, выполнение скрипта поставьте на On successful build):
Отладка кода
Пишем простой осциллятор
Я надеюсь, что вы прочитали главу «Обзор архитектуры синтезатора Syntage» — я буду объяснять все в терминах своей архитектуры.
Самый простой звук — это чистый тон (синусоидальный сигнал, синус) определенной частоты. В природе вы вряд ли сможете услышать чистый тон. В жизни же можно услышать чистые тона в какой-нибудь электронике (и то, уверенности мало). Фурье сказал, что любой звук можно представить как одновременное звучание тонов разной частоты и громкости. Окраска звука характеризуется тембром — грубо говоря, описанием соотношения тонов в этом звуке (спектром).
Мы пойдем схожим путем — будем генерировать простой сигнал, а затем воздействовать на него и менять с помощью эффектов.
Какие выбрать «простые» сигналы? Очевидно, сигналы, спектр которых известен и хорошо изучен, которые легко обрабатывать. Возьмем четыре знаменитые типа сигналов:
Периоды четырех типов сигналов: синус, треугольник, импульс/квадрат, пила.
Чтобы синтезировать звуки, вы должны четко представлять себе исходное звучание этих простых сигналов.
Синус имеет глухое и тихое звучание, остальные же — «острое» и громкое. Это связано с тем, что, в отличие от синуса, другие сигналы содержат большое количество других тонов (гармоник) в спектре.
Наш генерируемый сигнал будет характеризоваться двумя параметрами: типом волны и частотой.
На графике изображены периоды нужных нам волн. Заметьте, что все волны представлены в интервале от 0 до 1. Это очень удобно, так как позволяет одинаково запрограммировать расчет значений. Такой подход позволяет задать произвольную форму сигнала, я даже видел синтезаторы, где можно вручную его нарисовать.
По представленным картинкам напишем вспомогательный класс WaveGenerator, с методом GetTableSample, который будет возвращать значение амплитуды сигнала в зависимости от типа волны и времени (время должно быть в пределах от 0 до 1).
Добавим так же в тип волны белый шум — он полезен в синтезе нестандартных звуков. Белый шум характеризуется тем, что спектральные составляющие равномерно распределены по всему диапазону частот. Функция NextDouble стандартного класса Random имеет равномерное распределение — таким образом, мы можем считать, что каждый сгенерированный семпл относится к некоторой гармонике. Соответственно, мы будем выбирать гармоники равномерно, получая белый шум. Нужно лишь сделать отображение результата функции из интервала [0,1] в интервал минимального и максимального значения амплитуды [-1,1].
Необходимо запросить у IAudioStreamProvider (для нас это будет родительский AudioProcessor) аудиопоток, и в каждом вызове функции Generate заполнять его сгенерированными семплами.
Пока что у нашего осциллятора будет два параметра:
Оформим все вышесказанное:
Осталось написать функцию GenerateToneToStream.
Каждый раз когда мы будем генерировать семплы сигнала, мы должны помнить о двух значениях:
Оба параметра могут меняться во время работы плагина, поэтому не советую каким-либо образом их кешировать. Каждый вызов функции Generate() на вход плагину подается буфер конечной длины (длина определяется хостом, по времени она достаточно короткая) — звук генерируется «порциями». Мы должны запоминать, сколько времени прошло с момента начала генерирования волны, чтобы звук был «непрерывным». Пока что звук будем генерировать с момента старта плагина. Синхронизировать звук с нажатием клавиши будем в следующей статье.
Семплы генерируются в цикле от 0 до [длина текущего буфера].
Частота дискретизации — число семплов в секунду. Время, которое проходит от начала одного семпла до другого равно timeDelta = 1/SampleRate. При частоте дискретизации 44100 Гц это очень маленькое время — 0.00002267573 секунды.
Теперь мы можем знать, сколько времени в секундах прошло с момента старта до текущего семпла — заведем переменную _time и будем прибавлять к ней timeDelta каждую итерацию цикла.
Чтобы воспользоваться функцией WaveGenerator.GetTableSample нужно знать относительное время от 0 до 1, где 1 — период волны. Зная нужную частоты волны, мы знаем и ее период — значение, обратное частоте.
Нужное относительное время мы можем получить как дробную часть деления прошедшего времени на период волны.
Пример: мы генерируем синус со знаменитой частотой 440 Гц. Из частоты находим период синуса: 1/440 = 0.00227272727 секунды.
Частота дискретизации 44100 Гц.
Рассчитаем 44150-й семпл, если на нулевом семпле время равнялось нулю.
На 44150-м семпле прошло 44150/44100 = 1.00113378685 секунд.
Смотрим, сколько это в периодах — 1.00113378685/0.00227272727 = 440.498866743.
Отбрасываем целую часть — 0.498866743. Именно это значение и нужно передать в функцию WaveGenerator.GetTableSample.
Если записать все символьно, получим:
Оформим выкладки в виде отдельной функции WaveGenerator.GenerateNextSample и запишем итоговую функцию GenerateToneToStream.
Обычно, в параметры осциллятора добавляют следующие:
Данные параметры есть в реализованном мною синтезаторе — вы можете самостоятельно их реализовать.
Осталось реализовать классы AudioProcessor (будет создавать осциллятор и вызывать у него метод Generate) и PluginController (создает AudioProcessor).
Посмотрите реализацию данных классов в моем коде Syntage. На текущем этапе AudioProcessor нужен, чтобы:
В следующей статье я расскажу как написать ADSR-огибающую.