Чистые данные

Pure Data ( Pd ) — визуальный язык программирования , разработанный Миллером Пакеттом в 1990-х годах для создания интерактивной компьютерной музыки и мультимедийных произведений. Хотя Пакетт является основным автором программы, Pd — это проект с открытым исходным кодом с большой базой разработчиков, работающих над новыми расширениями. Он выпущен под BSD-3-Clause . Он работает на Linux , MacOS , iOS , Android и Windows . Существуют порты для FreeBSD и IRIX .

Pd очень похож по масштабу и дизайну на оригинальную программу Пакетта Max , разработанную во время его работы в IRCAM , и в некоторой степени совместим с Max/MSP, коммерческим предшественником языка Max. Их можно совместно обсуждать как членов семейства языков Patcher ^{[2] .}

Благодаря добавлению внешней графической среды для мультимедиа (GEM) и внешних средств, предназначенных для работы с ней (например, Pure Data Packet / PiDiP для Linux, Mac OS X ), Framestein для Windows, GridFlow (как n-мерная матричная обработка для Linux, Mac OS X , Windows), стало возможным создавать и обрабатывать видео, графику OpenGL , изображения и т. д. в реальном времени с широкими возможностями интерактивности со звуком, внешними датчиками и т. д.

Pd изначально разработан для обеспечения живого сотрудничества в сетях или Интернете, позволяя музыкантам, подключенным через локальную сеть или даже в разных частях света, создавать музыку вместе в реальном времени. Pd использует FUDI в качестве сетевого протокола.

Сходства с Максом

Pure Data и Max являются примерами языков программирования потоков данных . Языки потоков данных моделируют программу как направленный граф данных, протекающих между операциями. В Pure Data и Max функции или «объекты» связаны или «склеены» вместе в графической среде, которая моделирует поток управления и звука. Однако, в отличие от оригинальной версии Max, Pd всегда был разработан для выполнения обработки скорости управления и звука на центральном процессоре (ЦП) хоста, а не для выгрузки синтеза звука и обработки сигнала на плату цифрового сигнального процессора (DSP) (такую как Ariel ISPW , которая использовалась для Max/FTS). Код Pd составляет основу расширений MSP Дэвида Зикарелли для языка Max для выполнения программной обработки звука. ^[3]

Как и Max, Pd имеет модульную кодовую базу внешних объектов или объектов, которые используются в качестве строительных блоков для программ, написанных в программном обеспечении. Это делает программу произвольно расширяемой через общедоступный API и поощряет разработчиков добавлять собственные процедуры управления и звука на языке программирования C или с помощью других внешних объектов на Python , Scheme , Lua , Tcl и многих других. Однако Pd также является языком программирования. Модульные, повторно используемые блоки кода, написанные изначально на Pd, называемые «патчами» или «абстракциями», используются как отдельные программы и свободно распространяются среди сообщества пользователей Pd, и для эффективного использования Pd не требуется никаких других навыков программирования.

Особенности языка

Объекты Pure Data. Текстовые строки справа от полей — это комментарии.

Как и Max, Pd — это язык программирования потоков данных. Как и в большинстве программ DSP , существуют две основные скорости передачи данных: скорость выборки (аудио) , обычно 44 100 выборок в секунду, и скорость управления, 1 блок на 64 выборки. Управляющие сообщения и аудиосигналы обычно передаются сверху вниз экрана между «объектами», подключенными через входы и выходы.

Pd поддерживает четыре основных типа текстовых сущностей: сообщения, объекты, атомы и комментарии. Атомы являются самой базовой единицей данных в Pd и состоят из числа с плавающей точкой , символа или указателя на структуру данных (в Pd все числа хранятся как 32-битные числа с плавающей точкой). Сообщения состоят из одного или нескольких атомов и предоставляют инструкции объектам. Специальный тип сообщения с нулевым содержимым, называемый bang, используется для инициирования событий и помещения данных в поток, что очень похоже на нажатие кнопки.

Собственные объекты Pd варьируются от базовых математических , логических и побитовых операторов, которые можно найти в каждом языке программирования, до общих и специализированных функций DSP со скоростью звука (обозначаются символом тильды (~)), таких как волновые генераторы, быстрое преобразование Фурье (fft~) и ряд стандартных фильтров . Данные могут быть загружены из файла, считаны с аудиоплаты, MIDI , через Open Sound Control (OSC) через FireWire , USB или сетевое соединение, или сгенерированы на лету и сохранены в таблицах, которые затем можно считывать и использовать как аудиосигналы или управляющие данные.

Структуры данных

Одним из ключевых нововведений Pd по сравнению с его предшественниками стало введение графических структур данных . Они могут использоваться самыми разными способами: от сочинения музыкальных партитур, упорядочивания событий до создания визуальных эффектов для сопровождения патчей Pd или даже расширения графического интерфейса Pd .

Соответствуя названию Pd, структуры данных позволяют пользователям Pd создавать произвольно сложные статические, а также динамические или анимированные графические представления музыкальных данных. Подобно структурам C , структуры Pd состоят из любой комбинации чисел с плавающей точкой, символов и массивов данных, которые могут использоваться в качестве параметров для описания визуального вида структуры данных или, наоборот, для управления сообщениями и звуковыми сигналами в патче Pd. По словам Пакетта:

Pd разработан для предоставления крайне неструктурированной среды для описания структур данных и их графического представления. Основная идея заключается в том, чтобы позволить пользователю отображать любые данные, которые он или она хочет, связывая их любым способом с дисплеем. Для достижения этого Pd представляет графическую структуру данных, несколько похожую на структуру данных из языка программирования C, но с возможностью присоединения форм и цветов к данным, чтобы пользователь мог визуализировать и/или редактировать их. Сами данные можно редактировать с нуля или импортировать из файлов, генерировать алгоритмически или выводить из анализа входящих звуков или других потоков данных.
— Миллер Пакетт ^[4]

Партитура к фильму Ганса-Кристофа Штайнера *«Одиночество* », созданная с использованием структур данных Pd.

Ограничения языка

Хотя Pd является мощным языком, он имеет определенные ограничения в реализации объектно-ориентированных концепций. ^[5] Например, очень сложно создавать массивно параллельные процессы, поскольку создание и манипулирование большими списками объектов (порождение и т. д.) невозможно из-за отсутствия функции конструктора. Кроме того, массивы Pd и другие сущности подвержены конфликтам пространств имен, поскольку передача идентификатора экземпляра патча является дополнительным шагом и иногда его трудно выполнить.

Проекты с использованием Pure Data

Pure Data использовался в качестве основы для ряда проектов, как язык прототипирования и звуковой движок. Интерфейс таблиц под названием Reactable ^[6] и заброшенное приложение для iPhone RjDj оба встраивают Pd в качестве звукового движка.

Pd использовался для прототипирования аудио для видеоигр рядом аудиодизайнеров. Например, EAPd — это внутренняя версия Pd, используемая в Electronic Arts (EA). Она также была встроена в EA Spore . ^[7]

Pd также использовался для сетевого исполнения в библиотеке сетевых ресурсов для совместной импровизации (NRCI). ^[8]

Примеры кода

Патчи визуального кода Pure Data
Патч 1: Программа Hello world на Pd.
Патч 2: Реверберация в Pd.
Патч 3: Фильтры и поток данных в Pd.

Первый патч выводит на дисплей «hello world».
Второй патч применяет реверберацию к входящему сигналу из канала 1, а затем излучает его на каналы 1 и 2.
Последний, более сложный патч фильтрует белый шум на частоте 9000 Гц (с Q = 20), затем усиливает и ослабляет его каждую секунду в течение половины секунды. В Pd время измеряется в миллисекундах, поэтому «1000» — это одна секунда, а «500» — это половина секунды.

Смотрите также

Примечания

^ ab "Software by Miller Puckette". Miller Puckette . Получено 14 января 2022 г. .
^ Пакетт, М. (1988). Патчер. В трудах Международной конференции по компьютерной музыке.
^ "FAQ: Max 4 - Cycling '74" . Получено 5 января 2017 г. .
^ Документация Pd Глава 2 — 2.9.Структуры данных
^ "Возможности № 2: Аудиослой". 2 марта 2010 г. Получено 5 января 2017 г.
^ Джорда, Сержи; Кальтенбруннер, Мартин; Гейгер, Гюнтер; Бенчина, Росс (2005). «ICMC2005: ReacTable» (PDF) . Группа музыкальных технологий/IUA, Университет Помпеу Фабра.
↑ Kosak, Dave (20 февраля 2008 г.). «Gamespy: The Beat Goes on: Dynamic Music in Spore». GameSpy . IGN Entertainment, Inc.
^ "Сетевые ресурсы для совместной импровизации (NRCI)". Центр компьютерных исследований в области музыки и акустики . Кафедра музыки, Стэнфордский университет.

Ссылки

Дэнкс, М. (1996). Графическая среда для макс. В: Труды Международной конференции по компьютерной музыке, стр. 67–70. Международная ассоциация компьютерной музыки.
Дэнкс, М. (1997). Обработка изображений и видео в реальном времени в Gem. В: Труды Международной конференции по компьютерной музыке, стр. 220–223. Международная ассоциация компьютерной музыки.
Пакетт, М.С. (1996) Чистые данные. Труды Международной конференции по компьютерной музыке. Сан-Франциско: Международная ассоциация компьютерной музыки, стр. 269–272.
Пакетт, М.С. (1997). Чистые данные. В: Труды Международной конференции по компьютерной музыке, стр. 224–227. Международная ассоциация компьютерной музыки.

Дальнейшее чтение

Пакетт, Миллер Смит (2007). Теория и техника электронной музыки . World Scientific , Сингапур. ISBN 978-981-270-541-9.
Крейдлер, Йоханнес (2009). Loadbang: программирование электронной музыки в чистых данных . Вольке Верлаг, Хофхайм . ISBN 978-3-936000-57-3.
Пдграц, изд. (2006). бах Чистые данные . Вольке Верлаг, Хофхайм . ISBN 978-3-936000-37-5.
Фарнелл, Энди Дж. (2010). Проектирование звука . MIT Press . ISBN 978-0-262-01441-0.
Бринкманн, Питер (2012). Создание музыкальных приложений – Синтез звука в реальном времени на Android и iOS . O'Reilly Media . ISBN 978-1-4493-1490-3.
Баркл, Майкл (2012). Композиция: Чистые данные как метакомпозиционный инструмент . ISBN 3-8383-1647-9.
Баркл, Майкл (2018). Чистые данные как метакомпозиционный инструмент: Композиции, том 1. ISBN 978-3-659-88634-8.
Баркл, Майкл (2018). Чистые данные как метакомпозиционный инструмент: Композиции, том 2. ISBN 978-3-659-96899-0.
Мацумура, Сэй (2012). Книга рецептов Pd «Pure Data» . ISBN 978-4-86100-780-4.
Хабибдуст, Мансур (2013). Pd Elementary Method (на фарси) — PDF и исправления (مبانی بنیادین نرم افزار پی دی نوشته منصور حبیب دوست).

Внешние ссылки

Официальный сайт