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Faust – Echtzeit Audio Programmierung für Anwendungen und Plugins…

Faust (Functional AUdio STream) ist eine Programmiersprache, die speziell für die Erstellung von digitalen Synthesizern und Audio Effekten gedacht ist. Faust unterstützt das funktionale Programmierparadigma und man kann den geschriebenen DSP-Code schnell in eine andere allgemeine Programmiersprache, wie C, C++, Java, JavaScript oder Web Assembly, übersetzen.

Außerdem ist es möglich diesen generierten Code leicht in verschiedene Objekte zu kompilieren: Audio-Plugins, Standalone-Anwendungen, Smartphone- oder Web Apps.

Quelle: https://faust.grame.fr/

Faust Programme werden kompiliert und nicht interpretiert. Sie werden in möglichst optimierten C++ Code umgewandelt. Angeblich soll dieser generierte Code effizienter sein, als der den ein fortgeschrittener C++ Entwickler schreiben würde … zumindest genauso effizient. Hut ab!

Faust ist zwar im Grunde eine textuelle Sprache, aber trotzdem ähnelt das alles einem Block Diagramm. Sie vereint die funktionelle Programmierung mit dem Erstellen von Blockdiagrammen. Man programmiert quasi Blockdiagramme mithilfe von Funktionen. Kurz gesagt: Ein Faust Programm beschreibt einen Signalprozessor.

Die meisten Audiotools können als Signalprozessoren dargestellt werden. Sie verfügen über Audio-Ein– und –Ausgänge und Kontrollsignale werden mithilfe von Drehreglern, Schiebern und diversen Anzeigen dargestellt.

Audio Programmierung #09 – C++ Grundlagen: Funktionen (Teil 1)

Bisher haben wir all unseren Programmcode in die main()-Funktion geschrieben. Wenn man nur kleine Programme oder Beispiele schreibt, kann das durchaus Sinn machen. Wenn ein Programm aber größer und komplexer wird, sollte man den Code strukturieren. Dabei helfen Funktionen.

Funktionen helfen dabei ein Programm in logische Blöcke zu unterteilen, die man dann aufrufen kann, wenn man sie benötigt. Eine Funktion ist quasi ein Unterprogramm, dem man Parameter übergeben kann und die etwas zurückgeben kann. Damit sie ihre Arbeit verrichtet, muss sie aufgerufen werden.

Ein klassisches Beispiel für eine Anwendung ist die Berechnung des Umfangs und der Fläche eines Kreises. Der Nutzer gibt einen Radius an und das Programm berechnet diese beiden Werte. Man könnte das nun alles in die main()-Funktion schreiben. Eine bessere Lösung wäre es, wenn man den Code in logische Blöcke unterteilt: Eine Funktion, die den Umfang berechnet und eine Funktion, die die Fläche des Kreises bestimmt.

// circle01.cpp

#include <iostream>

using namespace std;

const double PI = 3.14159265;

// Function declarations (prototypes)
double area(double);
double circumference(double);

int main() {
    cout << "Enter radius: ";
    double radius = 0;
    cin >> radius;

    // Call function area()
    cout << "Area is: " << area(radius) << endl;

    // Call function circumference()
    cout << "Circumference is: " 
         << circumference(radius) << endl;
    
    return 0;
}

// Function definitios (implementations)
double area(double radius) {
    return PI * radius * radius;
}

double circumference(double radius) {
    return 2 * PI * radius;
}
Enter radius: 4
Area is: 50.2655
Circumference is: 25.1327

Audio Programmierung #07 – C++ Grundlagen: Schleifen…

Bisher haben wir gesehen, dass man den Programmablauf ändern kann und der Benutzer entscheiden kann, ob er beispielsweise eine Multiplikation oder eine Addition durchführen will. Was aber, wenn er nach der ersten Addition eine weitere ausführen möchte, oder dann vielleicht doch mal eine Multiplikation? Was, wenn das Programm nicht einfach nach der ausgeführten Berechnung enden soll?

In diesem Fall müssen wir den Code immer wieder ausführen, bis eine Bedingung nicht mehr erfüllt ist und das Programm dann beendet. D.h. das Programm müsste in einer Schleife laufen. Iterative Anweisungen, auch Schleifen genannt, führen einen Codeblock solange aus, wie eine Bedingung true ist. Es gibt drei verschiedene Varianten von Schleifen. Die while und for Anweisungen prüfen zunächst eine Bedingung, bevor ein Codeblock ausgeführt wird und die do ... while Anweisung führt erst den Codeblock aus und prüft dann die Bedingung.

Die while Anweisung

Eine while Anweisung wiederholt einen Codeblock genau solange, wie eine gegebene Bedingung true ist. Die Syntax sieht so aus:

while (condition) {
    statements ...
}

Audio Programmierung #06 – C++ Grundlagen: Die Kontrolle des Programmablaufs (switch-case)

Das Ziel eines switch-case Konstrukts ist es, einen Ausdruck gegen eine größere Auswahl von Konstanten zu vergleichen und dann dementsprechend für jede Möglichkeit etwas anderes auszuführen. Die C++ Schlüsselwörter, die wir in diesem Zusammenhang oft sehen werden, sind switch, case, default und break.

Die allgemeine Syntax sieht so aus:

switch(expression) {

    case LabelA:
        DoSomething;
        break;

    case LabelB:
        DoSomethigElse;
        break;

    // and so on ...
    default:
        DoStuffWhenExpressionIsNotHandledAbove;
        break;
}
    

VST-Plugin Programmierung #04 – Eine JUCE GUI Anwendung kann mehr als nur Text darstellen…

Im letzten Artikel haben wir unserer GUI Anwendung mithilfe einer Komponente (main component) etwas Inhalt geschenkt. Dieser Inhalt bestand aber nur aus einfachem Text. Das geht natürlich noch besser. Wir machen zunächst ungefähr da weiter, wo wir das letzte mal aufgehört haben. Dazu öffnen wir das letzte Projekt MainComponentTutorial nochmal und ändern die paint() Methode wieder so ab, dass uns das beliebte „Hello World!“ wieder angezeigt wird. Außerdem können wir dann auch die Member-Variable currentSizeAsString wieder entfernen (auch deren Nutzung in der resize() Methode).

Damit sieht unsere paint() Methode wieder so aus:

void MainComponent::paint (Graphics& g)
{
    g.fillAll(Colours::darkgrey);
    g.setColour (Colours::orange);
    g.setFont (28.0f);
    g.drawText ("Hello World!", getLocalBounds(),
                Justification::centred, true);  
}

Wenn wir das Projekt nun kompilieren und ausführen, haben wir wieder unser dunkelgraues Fenster mit dem orangen „Hello World!“ Text in der Mitte.

Mithilfe der Graphics Klasse können wir nun noch andere Dinge in unsere MainComponent „zeichnen“.

Audio Programmierung #05 – C++ Grundlagen: Die Kontrolle des Programmablaufs (if … else)

Die meiste Software verhält sich den Eingaben des Nutzers entsprechend. D.h. der Nutzer kontrolliert den Ablauf des Programms. Damit eine Applikation sich dementsprechend verhält, muss man Bedingungen erfüllen oder nicht erfüllen, um verschiedene Verzweigungen im Code zu betreten.

Bedingte Ausführung mit if ... else

Bisher haben wir nur Programme geschrieben, die seriell abliefen, d.h. es wurde eine Anweisung nach der anderen abgearbeitet – von oben nach unten. Jede Zeile wurde ausgeführt und keine Zeile wurde ignoriert. Aber die meisten Anwendungen funktionieren so nicht. Angenommen ein Programm soll zwei Zahlen multiplizieren, wenn der Nutzer ein m eingibt, oder sie addieren, wenn der Nutzer irgendwas anderes eingibt.

Dieses Szenario ist im folgenden Flußdiagramm dargestellt:

VST-Plugin Programmierung #02 – Eine grundlegende JUCE GUI Anwendung (Application window)

In der Regel verfügen Audio-Plugins – egal ob Effekt oder Instrument – über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI). Aus diesem Grund wollen wir heute mal damit anfangen, eine minimale Anwendung in einem Fenster zu generieren und ein wenig das Aussehen unserer App ändern. Diese Einführung ist an den offiziellen Tutorials der JUCE Website angelehnt, daher nutze ich die gleichen Namen für die Projekte.

Wir starten zunächst mal den Projucer und wählen die Option GUI Application. Das Projekt nennen wie MainWindowTutorial. Oben rechts im Projucer kann ich an dieser Stelle auswählen, welche Quellcode-Dateien erzeugt werden sollen. Hier wählen wir „Create a main.cpp file only„.

Audio Programmierung #04 – C++ Grundlagen: Anweisungen, Ausdrücke und Operatoren…

Im Grunde ist ein Programm, sei es in C++ geschrieben oder in einer anderen Programmiersprache, nichts anderes als Kommandos, die nacheinander abgearbeitet werden. Diese Kommandos bestehen aus Ausdrücken und Anweisungen und nutzen Operatoren um bestimmte Berechnungen oder andere Aktionen auszuführen.

Anweisungen

Die erste wichtige Anweisung, die wir gelernt haben:

cout << "Hello World!"  << endl;

Eine Anweisung mit cout gibt Text im Terminal auf dem Bildschirm aus. In C++ enden alle Anweisungen mit einem Semikolon (;). Das Semikolon markiert die Grenze oder das Ende einer Anweisung, vergleichbar mit dem Punkt (.) in der deutschen Sprache. Die nächste Anweisung könnte direkt hinter dem Semikolon beginnen, aber aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es ratsamer eine neue Anweisung auch in einer neuen Zeile zu beginnen.

Audio Programmierung #03 – C++ Grundlagen: Arrays und Zeichenketten

Was ist ein Array?

Ein Array ist quasi eine Gruppe von Elementen, die eine Einheit ergeben. Diese Elemente müssen alle vom selben Typ sein (z.B. Integer Zahlen) und der Speicher der einzelnen Elemente liegt fortlaufend hintereinander. Somit kann ich mithilfe eines Indexes auf ein bestimmtes Element des Arrays zugreifen.

Angenommen wir schreiben ein Programm, bei dem der Benutzer fünf Zahlen eingeben muss. Eine Möglichkeit wäre es für diese fünf Zahlen einzelne Variablen zu deklarieren:

int firstNum = 0;
int secondNum = 0;
int thirdNum = 0;
int fourthNum = 0;
int fifthNum = 0;

Falls der Benutzer nun 500 Zahlen eingeben müsste, hätten wir ein Problem. Mit viel Zeit und Geduld könnte man das so machen, aber es geht auch einfacher. Der bessere Weg wäre es, ein Array mit fünf Zahlen zu deklarieren und diese mit 0 zu initialisieren.

VST-Plugin Programmierung #01 – JUCE installieren und „Hello Word“ – Plugin generieren…

Ja, auch wenn ich noch total am Anfang bin mit den C++ Tutorials, will ich schon mal so langsam in das JUCE Framework schauen und so langsam die ersten Gehversuche machen. Ich habe vor zwei Jahren schon mal damit angefangen und es wieder verworfen. Es wird Zeit für einen zweiten Versuch 😉

Quelle: juce.com

Was ist JUCE?

JUCE ist ein C++-Application Framework, dass teilweise Open Source ist. Dieses Framework unterstützt den Programmierer beim Erstellen von Multiplattform-GUI-Anwendungen. JUCE ist in erster Linie für die Entwicklung im Bereich Audio-Anwendungen (Standalone oder Plugins) bekannt.

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