# Модули &arts;

## Введение

В этой главе рассказывается обо всех стандартных модулях &arts;. Это, пожалуй, самое мощное средство &arts;. Модули можно объединять в структуры, получая эффекты и инструменты.

Есть два вида модулей. Модули-синтезаторы используются для создания различных эффектов, инструментов, микшеров и приложений с помощью потоков мультимедиа-данных. С помощью визуальных модулей вы сможете создать графический интерфейс управления встроенными в синтезаторы звуковыми структурами.

## Описание модулей-синтезаторов

### Арифметика + Микширование

#### Synth_ADD

Synth_ADD

Добавляет два сигнала.

#### Synth_MUL

Synth_MUL

Умножает сигнал на коэффициент. Его можно использовать для понижения сигнала (0 < коэффициент < 1), повышения (коэффициент> 1) или инвертирования (коэффициент < 0). Заметьте, что коэффициентом может быть не только константа, но и сигнал (например, оболочка или настоящий сигнал).

#### Synth_DIV

Synth_DIV

Делит значение сигнала на какую-либо величину, например, на другой сигнал. Зайдайте invalue1 равным 1, и получите обратную величину для invalue2 в outvalue. Конечно, значение invalue2 не должно обращаться в 0, иначе возникнет ошибка деления на ноль.

#### Synth_MULTI_ADD

Synth_MULTI_ADD

Добавляет случайное количество сигналов. Если вам нужно объединить сигналы четырёх осцилляторов, можете подключить их выходы к одному модулю Synth_MULTI_ADD. Это будет эффективнее использования трёх модулей Synth_ADD.

#### Synth_XFADE

Synth_XFADE

Приглушает два сигнала. Если входное значение -1, будет слышен только левый сигнал, 1 - правый, 0 - оба сигнала слышны с одинаковой громкостью.

С помощью этого модуля вы сможете убедиться, что сигнал находится в определённом диапазоне. Если у вас было два сигнала из диапазона -1..1, после обработки этим модулем они будут такими же.

#### Synth_AUTOPANNER

Эфект, обратный crossfader. Преобразовывает моносигнал в стерео. Используется автоматически для разделения между правым и левым выходами. Стандартным приложением может быть гитара или другой сольный инструмент.

Соедините генератор низких частот, источник синусоидального или пилообразного сигнала с inlfo и задайте частоту между 0,1 и 5 Гц для создания обычного эффекта или больше, если хотите создать особый.

### Шины

#### Synth_BUS_UPLINK

Synth_BUS_UPLINK

Входная связь шины. Передает сигналы левого и правого каналов, также имя шины, куда передаются данные. Комбинированный сигнал со всех входных связей с таким именем будет появляться на выходной связи этой шины.

#### Synth_BUS_DOWNLINK

Synth_BUS_DOWNLINK

Получает (суммирует) все данные с конкретной шины (с именем, указанным в портешины).

### Задержки

#### Synth_DELAY

Задерживает входящий сигнал на определённое время. Оно задаётся в секундах и не должно превышать максимальное значние задержки.

Этот тип задержек не следует использовать в структурах обратной связи, т. к. это непостоянная задержка: вы можете изменить её длительность во время исполнения программы и даже дать ей значение 0. Но в структурах обратной связи собственный вывод используется для вычисления следующих сэмплов, поэтому задержка, которую можно свести к 0 во время синтеза, может привести к нежелательным последствиям.

Используйте CDELAY в этих настройках. Можно сочетать небольшую постоянную задержку (0,001 секунд) с переменной.

Также вы можете комбинировать CDELAY и DELAY, чтобы получить переменную длину задержки с минимальным значением в петле обратной связи. Просто убедитесь, что используете CDELAY.

#### Synth_CDELAY

Synth_CDELAY

Задерживает входной сигнал на определённое время. Значение должно быть больше 0 для задержки в 0 секунд и дольше. Оно постоянно во время выполнения программы, т.е. не может быть изменено.

Сокращает время обработки засчёт того, что не выполняет интерполяцию. Полезен в рекурсивных структурах. Описание смотрите ниже (Synth_DELAY).

### Оболочки

#### Synth_ENVELOPE_ADSR

Synth_ENVELOPE_ADSR

Это классическая ADSR-оболочка; подразумевается, что вы укажете следущее:

active

  Нажата ли нота в данный момент.

invalue

  Входной сигнал.

attack

  Время между нажатием клавиши и достижением максимальной амплитуды сигнала (в секундах).

decay

  Время, необходимое для того, чтобы сигнал с максимальной амплитудой вернулся к некоторому постоянному уровню (в секундах).

sustain

  Уровень сигнала до того, как пользователь отпустит клавишу.

release

  Время (в секундах) до полного затухания сигнала после того, как пользователь отпустил клавишу.

На выходе получится сигнал с заданными параметрами. Если оболочка ASDR закончила работу, установится значение 1. Этоможно ипользовать для обеспечения готовых выходных данных инструмента (при этом после завершения фазы &MIDI; маршрутизатор разрушит объект).

#### Synth_PSCALE

Synth_PSCALE

Модуль Synth_PSCALE управляет уровнем громкости пропускаемого сигнала: от 0 (тихо) до 1 (исходная громкость) и опять до 0. Точка наивысшего уровня громкости может меняться в зависимости от pos (получается из Synth_SEQUENCE).

Пример: установка пика в 0,1 приведёт к тому, что после проигрыша 10% ноты звук достигнет максимума и начнет затухать.

### Эффекты

#### Synth_FREEVERB

Synth_FREEVERB

Это эффект реверберации. В этой реализации сигнал проходит через модуль и к нему будет добавлен его же эхо.

Это значит, что им можно пользоваться и в StereoEffectStack.

Входной сигнал должен быть подключен к (inleft, inright), а выходной будет (outleft, outright).

Параметры:

roomsize

  Размер помещения, в котором эмулируется эхо (диапазон: 0..1, где 1 - самый большой размер помещения).

damp

  Настраивает фильтр поглощения высоких частот (диапазон: 0..1, при значении 1 частоты сильно поглощаются).

wet

  Величина сигнала эха (часть исходного сигнала, которая должна быть преобразована фильтрами).

dry

  Количество звука, для которого создается обычное эхо (или задержка) вместо реверберации (диапазон: 0..1).

width

  Величина, добавляемая алгоритмом, чтобы сделать звук более широким в пространстве (диапазон: 0..1).

mode

  В значении 0 происходит обычная обработка.

#### Synth_TREMOLO

Synth_TREMOLO

Тремоло модулирует амплитуду в соответствии с волной генератора нихких частот. Вы, наверное, использовали бы синусоидальную волну, но... Зачем же ограничивать себя? Вы получите сильный эффект, пробивающийся сквозь все остальные звуки из-за его широкого динамического диапазона. Тремоло - один из любимых эффектов гитаристов, хотя сейчас он не столь популярен, как это было в 1960-х.

Сейчас вычисляется как invalue + abs(inlfo). Возможно, будет лучше использовать такую формулу: invalue * (1+inlfo*depth), где depth - параметр со значением из диапазона 0..1.

#### Synth_FX_CFLANGER

Synth_FX_CFLANGER

Эффект задержки, непостоянной во времени, флэнджер.

Порты модуля:

invalue

  Обрабатываемый сигнал.

lfo

  Предпочтительно синусоидальная волна, определяющая время задержки: (-1 .. 1).

mintime

  Минимальное значение задержки внутри модуля (в миллисекундах). Рекомендуемые значения: попробуйте 1 мс. Используйте значения < 1000 мс.

maxtime

  Максимальное значение задержки внутри модуля (в миллисекундах). Рекомендуемые значения: попробуйте 5 мс. Используйте значения < 1000 мс.

outvalue

  Полученный сигнал. Для достижения эффекта нужно его смешать с исходным сигналом.

Вы можете сделать это основой эффекта хора.

### Фильтры

#### Synth_PITCH_SHIFT

Synth_PITCH_SHIFT

Этот эффект сдвига высоты звука меняет частоту входного сигнала, оставляя скорость прежней. Примером приложения,. использующего этот эффект, может быть такое, которое меняет высоту голоса при записи (и проигрывании).

Параметр speed - это относительная скорость проигрывания сигнала. Поэтому если дать ему значение 2, звук будет выше в два раза (например, входная частота 440 Hz, а на выходе будет 880 Hz).

Параметр frequency используется для внутреннего переключения между разными частями сигнала. В зависимости от настроек звук будет боле или менее реалистичным. Советую начать со значений 5 или 10.

#### Synth_SHELVE_CUTOFF

Synth_SHELVE_CUTOFF

Фильтрует все частоты выше заданного порога.

#### Synth_BRICKWALL_LIMITER

Synth_BRICKWALL_LIMITER

Этот модуль обрезает сигнал таким образом, чтобы он попадал в диапазон [-1;1]. Но он не предотвращает искажение, возникающее при обрезании громкого сигнала. Его можно использовать как эффект (например, чтобы получить слегка обрезанную синусоидальную волну). Звук будет не таким резким, если пропустить сигнал через фильтр низких частот.

#### Synth_STD_EQUALIZER

Synth_STD_EQUALIZER

Это неплохой эквалайзер. Его параметры:

invalue, outvalue

  Сигнал, который фильтрует эквалайзер.

low

  Как следует менять низкие частоты. Значение задаётся в децибелах. 0 значит, что их не нужно менять, -6 - понижены на 6 дб, +6 - повышены.

mid

  Как следует менять средние частоты. Значение задаётся в децибелах. (см. low).

high

  Как следует менять высокие частоты. Значение задаётся в децибелах. (см. low).

frequency

  Это средняя частота эквалайзера в Гц, средние частоты находятся вокруг этого спктра, нижние - ниже, верхние - выше. Заметьте, что частота не может быть выше половины частоты дискретизации, обычно это 22050 Гц, и ниже 1 Гц.

q

  Показывает, насколько широк спектр средних частот. Это должно быть положительное число > 0. Значение 1 вполне приемлемо. С увеличением значения спектр становится уже, а с уменьшением - шире.

#### Synth_RC

Synth_RC

Фильтр всех частот вокруг некоторого пикового значения. Не рекомендуется указывать среднуюю частоту (она все равно не будет обрезана). Этот код довольно старый и, возможно, будет заменен новым фильтром, который будет принимать в качестве параметров понятные значения, а не странные f и b.

Попробуйте b=5, f=5 или b=10, f=10 или b=15, f=15.

#### Synth_MOOG_VCF

Synth_MOOG_VCF

Отфильтровывает все частоты, выходящие за предел (фильтр четырехполюсника 24 дб, который фильтрует -24db в октаве выше пороговой частоты), есть возможность настроить резонанс фильтрации, 0 - без резонанса, 4 - собственные колебания.

### Midi + Синтезирование

#### Synth_MIDI_TEST

Synth_MIDI_TEST

Загружает структуру инструмента из файла и регистрирует себя как midi-выход с &arts; &MIDI;-менеджером. Ноты, посланные на выход, будут создавать звучание инструмента.

Настраивать это в &artscontrol; удобнее, чем вручную в &arts-builder;.

#### Synth_SEQUENCE

Будет циклически проигрывать последовательность нот. Ноты разделены точками с запятой. Например: `A-3;C-4;E-4;C-4;`. Скорость дана в секундах на ноту, поэтому если вы хотите получить 120 уд./мин., нужно будет указать 0,5 секунд/нота, т. к. 60 секунд/0,5 секунд на ноту = 120 уд./мин.

Вы можете задать относительную длительность ноты, поставив двоеточие после ноты и записав длительность. `A-3:2;C-4:0.5;D-4:0.5;E-4;`.

С помощью модуля Synth_SEQUENCE можно получить дополнительную информацию о проигрываемой ноте. 0 значит, что она только что началась, 1 - закончилась. Эту информацию использует Synth_PSCALE (см. ниже).

#### Synth_SEQUENCE_FREQ

Этот модуль работает как Synth_SEQUENCE, только вам нужно указывать не имена нот, а частоты.

### Сэмплы

#### Synth_PLAY_WAV

Synth_PLAY_WAV

Проигрывает файлы `wav`., если у вас есть libaudiofile. Как только модуль будет создан, воспроизведение файла начнётся.

И остановится, как только он закончится. Параметр скорости может использоваться, чтобы задать скорость воспроизведения, 1,0 - обычная скорость (записи).

### Ввод и вывод звука

#### Synth_PLAY

Synth_PLAY

Вам, скорее всего, не понадобится этот модуль, если, конечно, вы не пишете отдельное приложение. В &artsd; уже включен такой модуль, а создать ещё один Synth_PLAY не удастся.

Модуль Synth_PLAY передаст сигнал на звуковую карту. Левый и правый каналы должны содержать нормализованный выход для каналов. Если он не будет помещаться в диапазон -1..1, он будет обрезан.

Как уже говорилось, может быть только один Synth_PLAY, который будет обращаться к звуковой карте напрямую. Смешивать аудиопотоки перед воспроизведением можно с помощью шин. Модуль Synth_AMAN_PLAY может использоваться для получения выходного сигнала в &artsd;.

Заметьте, что Synth_PLAY осуществляет синхронизацию всей структуры. Это значит, что: нет Synth_PLAY = нет синхронизации = нет звука. Один объект Synth_PLAY нужен обязательно.

#### Synth_RECORD

Synth_RECORD

Вам, скорее всего, не понадобится этот модуль, если, конечно, вы не пишете отдельное приложение. В &artsd; уже включен такой модуль, а создать ещё один Synth_RECORD не удастся.

Synth_RECORD записывает сигнал, поступающий со звуковой карты. Левый и правый каналы содержат вход для каналов (между -1 и 1).

Как уже говорилось, может быть только один модуль Synth_RECORD, который будет иметь прямой доступ к звуковой карте. Для записи сигнала в нескольких местах используются шины. Synth_AMAN_RECORD получает что-то вроде входа в artsd. Чтобы это работало, &artsd; должен быть запущен со использованием двустороннего режима.

#### Synth_AMAN_PLAY

Synth_AMAN_PLAY

Модуль Synth_AMAN_PLAY выводит сигнал. Очень хорошо, если сигнал нормализован (между -1 и 1), но это необязательно.

С помощью аудиоменеджера модуль определяет, где должен проигрываться сигнал. Управлять аудиоменеджером можно в &artscontrol;. Чтобы управление тало понятнее, назовите как-нибудь сигнал. Это можно сделать, задав title. Ещё одна удобная черта: аудиоменеджер хранит информацию о том, где был воспроизведён сигнал в прошлый раз. Конечно, для этого нужно как-то различать сигналы. Поэтому autoRestoreID должен иметь уникальное значение.

#### Synth_AMAN_RECORD

Synth_AMAN_RECORD

Synth_AMAN_RECORD записывает сигнал со внешнего источника (напрмер, микрофона) в &artsd;. Выходной сигнал будет нормальзован (между -1 и 1).

С помощью аудиоменеджера модуль определяет, где должен проигрываться сигнал. Управлять аудиоменеджером можно в &artscontrol;. Чтобы управление тало понятнее, назовите как-нибудь сигнал. Это можно сделать, задав title. Ещё одна удобная черта: аудиоменеджер хранит информацию о том, где был воспроизведён сигнал в прошлый раз. Конечно, для этого нужно как-то различать сигналы. Поэтому autoRestoreID должен иметь уникальное значение.

#### Synth_CAPTURE

Synth_CAPTURE

Synth_CAPTURE запишет аудио сигнал в файл .wav на диск. Именем файла всегда будет `/tmp/mcop-имя_пользователя/capture.wav`

### Тесты

#### Synth_NIL

Synth_NIL

Ничего не делает, но нужен в тестах.

#### Synth_DEBUG

Synth_DEBUG

Можно использовать для устранения ошибок. Выводит значение сигнала (invalue) через определённый интервал (1 секунда) и указанный вами комментарий. Таким образом вы сможете отследить сигналы и их диапазоны.

#### Synth_MIDI_DEBUG

Synth_MIDI_DEBUG

Нужен, чтобы посмотреть, как действительно события &MIDI; попадают в &arts;.

Во время работы MIDI_DEBUG &artsserver; будет печатать такие строки:

    201 100753.837585 on 0 42 127

    202 101323.128355 off 0 42

В первой строке говорится, что прошло 00753 мс (это 100 секунд) с момента запуска MIDI_DEBUG, на канал 0 поступило событие &MIDI;. Его громкость 127 (максимально возможная). В следущей строке событие освобождается.

#### Synth_DATA

Synth_DATA

Создаёт сигнал с постоянным числом.

### Осцилляция и модуляция

#### Synth_FREQUENCY

Synth_FREQUENCY

Осцилляторам &arts; нужна не частота как входной параметр, а положение в волне. Она должна быть между 0 и 1 для отображения стандартного объекта Synth_WAVE_SIN в диапазон 0..2*Пи. Synth_FREQUENCY используется для генерации колебательных значений из частоты.

#### Synth_FM_SOURCE

Synth_FM_SOURCE

Используется для модуляции частоты. Укажите частоту ввода; на ввод модулятора подайте сигнал. Уровень модуляции задайте как, скажем, 0.3. Частота будет модулироваться. Просто попробуйте.

Замечательно работает вместе с осцилляорами Synth_WAVE_SIN.

### Формы сигналов

#### Synth_WAVE_SIN

Synth_WAVE_SIN

Синусоидальный сигнал. На вход ставится pos signal из Synth_FREQUENCY или Synth_FM_SOURCE, а на выходе получается синусоидальный сигнал. Pos signal указывает на позицию в волне, а диапазон 0..1 отображается в 0..2*Пи.

#### Synth_WAVE_TRI

Synth_WAVE_TRI

Треугольный сигнал. На вход подается pos signal из Synth_FREQUENCY или Synth_FM_SOURCE, а на выходе получаются треугольные колебания. Pos signal указывает на позицию в волне, а диапазон 0..1 отображается в 0..2*Пи. Будьте внимательны, входной сигнал долженбыть в диапазоне 0..1, чтобы получить какой-нибудь результат.

#### Synth_NOISE

Synth_NOISE

Генератор шумов. Генерирует случайный сигнал в пределах -1 и 1.

#### Synth_WAVE_SQUARE

Synth_WAVE_SQUARE

Прямоугольный сигнал. На вход ставится pos signal из Synth_FREQUENCY или Synth_FM_SOURCE, а на выходе получаются прямоугольные колебания. Pos signal указывает на позицию в волне, а диапазон 0..1 отображается в 0..2*Пи. Будьте внимательны, входной сигнал должен быть в диапазоне 0..1, чтобы получить какой-нибудь результат.

#### Synth_WAVE_SOFTSAW

Synth_WAVE_SOFTSAW

Пилообразный сигнал, похожий на сигнал Synth_WAVE_TRI. На вход ставится pos signal из Synth_FREQUENCY или Synth_FM_SOURCE, а на выходе получаются зубчатые колебания. Pos signal указывает на позицию в волне, а диапазон 0..1 отображается в 0..2*Пи. Будьте внимательны, входной сигнал должен быть в диапазоне 0..1, чтобы получить какой-нибудь результат.

#### Synth_WAVE_PULSE

Synth_WAVE_PULSE

Импульсные колебания. Очень похожи на прямоугольные сигналы (Synth_WAVE_RECT), но для них можно задать соотношение dutycycle. На вход дается pos signal из Synth_FREQUENCY или Synth_FM_SOURCE, а на выходе получаются импульсы. Pos signal указывает на позицию в волне, а диапазон 0..1 отображается в 0..2*Пи. Будьте внимательны, входной сигнал должен быть в диапазоне 0..1, чтобы получить какой-нибудь результат.

### Прочее

#### Synth_COMPRESSOR

Сокращает динамический диапазон сигнала. Компрессоры полезны, например, для нормализации громкости микрофона.

Как только входной сигнал достигает определённого уровня (порога), сигнал сжимается. Это достигается умножением всего, что выше порога на коэффициент - число от 0 до 1. И весь сигнал умножается на выходной коэффициент.

Параметры attack и release задерживают начало и конец сжатия. Используйте их, если хотите, например, слышать громкое вступление ударных. Значения параметров задаются в миллисекундах. Со значением 0 может усилиться шум.

## Описание визуальных модулей

Их описание пока не готово.