Языки программирования компьютерной музыки MUSIC N

Введение

Язык программирования аудио MUSIC N относится к семейству компьютерных музыкальных программ и языков программирования, произошедших от или находящихся под влиянием MUSIC – программы, написанной Максом Мэтьюсом в 1957 году в Bell Labs. MUSIC была первой компьютерной программой для генерации цифровых звуковых волн посредством прямого синтеза. Она стала одной из первых программ для создания музыки (фактически, звука) на цифровом компьютере и, безусловно, первой программой, получившей широкое признание в музыкальном исследовательском сообществе как подходящая для этой задачи. Первая в мире музыка, сгенерированная компьютером, была создана в Австралии программистом Джеффом Хиллом на компьютере CSIRAC, разработанном и построенном Тревором Пирси и Мастоном Бердом. Однако CSIRAC производил звук, отправляя необработанные импульсы на динамик, и не генерировал стандартное цифровое аудио с использованием PCM-семплов, в отличие от программ серии MUSIC.

Дизайн

Все производные программы MUSIC N имеют (в большей или меньшей степени) общий дизайн, состоящий из библиотеки функций, построенных вокруг простых процедур обработки и синтеза сигналов (написанных как "опкоды" или генераторы элементарных единиц). Эти простые опкоды затем используются пользователем для создания инструмента (обычно через текстовый файл инструкций, но все чаще через графический интерфейс), который определяет звук, который затем "воспроизводится" вторым файлом (называемым партитурой), определяющим ноты, длительности, высоты, амплитуды и другие параметры, релевантные для музыкальной информатики композиции. Некоторые варианты языка объединяют инструмент и партитуру, хотя большинство по-прежнему различают функции управления (которые оперируют с музыкой) и функции, работающие с частотой дискретизации генерируемого аудио (которые оперируют со звуком). Примечательным исключением является ChucK, который объединяет синхронизацию аудио- и управляющих процессов в единую структуру, обеспечивая произвольно тонкое разрешение по времени и единый механизм управления обоими. Это дает преимущество в виде более гибкого и читаемого кода, но также имеет недостатки в виде снижения производительности системы. MUSIC N и производные программы в основном доступны как полные автономные программы, которые могут иметь различные типы пользовательских интерфейсов – от текстовых до графических. В этом отношении Csound и RTcmix с тех пор эволюционировали, чтобы эффективно функционировать как программные библиотеки, к которым можно получить доступ через различные интерфейсы и языки программирования, такие как C, C++, Java, Python, Tcl, Lua, Lisp, Scheme и другие, а также другие музыкальные системы, такие как Pure Data, Max/MSP и плагин-фреймворки LADSPA и VST. В MUSIC и его потомках реализован ряд весьма оригинальных (и до сих пор во многом неоспоримых) предположений о наилучшем способе создания звука на компьютере. Многие из разработок Мэтьюса (такие как использование предварительно вычисленных массивов для хранения формы волны и огибающей, использование планировщика, работающего в музыкальном времени, а не с частотой дискретизации) стали нормой для большинства современных аппаратных и программных систем синтеза и аудио-DSP.

All MUSIC N derivative programs have a (more or less) common design, made up of a library of functions built around simple signal processing and synthesis routines (written as "opcodes" or unit generators). These simple opcodes are then constructed by the user into an instrument (usually through a text based instruction file, but increasingly through a graphical interface) that defines a sound which is then "played" by a second file (called the score) which specifies notes, durations, pitches, amplitudes, and other parameters relevant to the musical informatics of the piece. Some variants of the language merge the instrument and score, though most still distinguish between control level functions (which operate on the music) and functions that run at the sampling rate of the audio being generated (which operate on the sound). A notable exception is ChucK, which unifies audio rate and control rate timing into a single framework, allowing arbitrarily fine time granularity and also one mechanism to manage both. This has the advantage of more flexible and readable code as well as drawbacks of reduced system performance. MUSIC N and derived software are mostly available as complete self contained programs, which can have different types of user interfaces, from text to GUI based ones. In this aspect, Csound and RTcmix have since evolved to work effectively as software libraries which can be accessed through a variety of frontends and programming languages, such as C, C++, Java, Python, Tcl, Lua, Lisp,
Scheme, etc., as well as other music systems such as Pure Data, Max/MSP and plugin frameworks LADSPA and VST. A number of highly original (and to this day largely unchallenged) assumptions are implemented in MUSIC and its descendants about the best way to create sound on a computer. Many of Mathews' implementations (such as using pre calculated arrays for waveform and envelope storage, the use of a scheduler that runs in musical time rather than at audio rate) are the norm for most hardware and software synthesis and audio DSP systems today.