Создает ли java библиотеки для аудио _synthesis_?

Ответ 1

В этом форуме форума Sun есть интересный код для генерации синтонов. Кроме того, учитывая, что формат файла WAV не слишком сложный, вы можете создать таблицу, представляющую желаемую форму волны, а затем записать ее в файл. Существует несколько примеров, например, необработанный аудио конвертер и как записать wav файл.

Ответ 2

Используя подход Andrew, вот пример, который воспроизводит равный темперированный масштаб.

import javax.sound.sampled.AudioFormat;
import javax.sound.sampled.AudioSystem;
import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
import javax.sound.sampled.SourceDataLine;

public class Tone {

    public static void main(String[] args) throws LineUnavailableException {
        final AudioFormat af =
            new AudioFormat(Note.SAMPLE_RATE, 8, 1, true, true);
        SourceDataLine line = AudioSystem.getSourceDataLine(af);
        line.open(af, Note.SAMPLE_RATE);
        line.start();
        for  (Note n : Note.values()) {
            play(line, n, 500);
            play(line, Note.REST, 10);
        }
        line.drain();
        line.close();
    }

    private static void play(SourceDataLine line, Note note, int ms) {
        ms = Math.min(ms, Note.SECONDS * 1000);
        int length = Note.SAMPLE_RATE * ms / 1000;
        int count = line.write(note.data(), 0, length);
    }
}

enum Note {

    REST, A4, A4$, B4, C4, C4$, D4, D4$, E4, F4, F4$, G4, G4$, A5;
    public static final int SAMPLE_RATE = 16 * 1024; // ~16KHz
    public static final int SECONDS = 2;
    private byte[] sin = new byte[SECONDS * SAMPLE_RATE];

    Note() {
        int n = this.ordinal();
        if (n > 0) {
            double exp = ((double) n - 1) / 12d;
            double f = 440d * Math.pow(2d, exp);
            for (int i = 0; i < sin.length; i++) {
                double period = (double)SAMPLE_RATE / f;
                double angle = 2.0 * Math.PI * i / period;
                sin[i] = (byte)(Math.sin(angle) * 127f);
            }
        }
    }

    public byte[] data() {
        return sin;
    }
}

Этот низкоуровневый подход может быть подходящим для более старых, менее способных платформ. Также рассмотрите javax.sound.midi; полный пример показан здесь, а Synthesising Sound приведено .

Ответ 3

Самый простой способ сделать это - с помощью java встроенных MIDI-библиотек:

int channel = 0; // 0 is a piano, 9 is percussion, other channels are for other instruments

    int volume = 80; // between 0 et 127
    int duration = 200; // in milliseconds

    try {
        Synthesizer synth = MidiSystem.getSynthesizer();
        synth.open();
        MidiChannel[] channels = synth.getChannels();

        // --------------------------------------
        // Play a few notes.
        // The two arguments to the noteOn() method are:
        // "MIDI note number" (pitch of the note),
        // and "velocity" (i.e., volume, or intensity).
        // Each of these arguments is between 0 and 127.
        channels[channel].noteOn( 60, volume ); // C note
        Thread.sleep( duration );
        channels[channel].noteOff( 60 );
        channels[channel].noteOn( 62, volume ); // D note
        Thread.sleep( duration );
        channels[channel].noteOff( 62 );
        channels[channel].noteOn( 64, volume ); // E note
        Thread.sleep( duration );
        channels[channel].noteOff( 64 );

        Thread.sleep( 500 );

        // --------------------------------------
        // Play a C major chord.
        channels[channel].noteOn( 60, volume ); // C
        channels[channel].noteOn( 64, volume ); // E
        channels[channel].noteOn( 67, volume ); // G
        Thread.sleep( 3000 );
        channels[channel].allNotesOff();
        Thread.sleep( 500 );



        synth.close();
    }
    catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

Ответ 4

Java Встроенные возможности Midi

В готовом Java 8 JRE определенно есть то, что вы специально запросили: встроенная библиотека синтезаторов. Он подробно описан в Синтезирующий звук.

A довольно утонченный пример обеспечивает визуальный доступ к клавиатуре для синтезатора сэмплированной музыки.

Библиотека javax.sound.midi содержит инструменты, которые позволяют воспроизводить на них ноты, основанные на MIDI и дискретизированных инструментах. Звуки не так аутентичны, как у классической линейки музыкальных инструментов Курцвейла, но структура поддерживает этот уровень сложности, если вы хотите сделать свою собственную выборку в нескольких диапазонах тона для одного инструмента и выработать детали довольно плавного перехода между диапазонами.

Тривиальный пример быстрого просмотра использования

Здесь тривиальный примерный класс.

import javax.sound.midi.MidiSystem;
import javax.sound.midi.Synthesizer;
import javax.sound.midi.MidiChannel;

public class PlayMidiNote
{
    private static void sleep(int iUSecs)
    {
        try
        {
            Thread.sleep(iUSecs);
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        if (args.length < 3 && args.length > 4)
        {
            System.out.println("usage: java PlayNote
                    <8.bit.midi.note.number> <8.bit.velocity>
                    <usec.duration> [<midi.channel>]");
            System.exit(1);
        }

        int iMidiKey = Math.min(127, Math.max(0,
                Integer.parseInt(args[0])));
        int iVelocity = Math.min(127, Math.max(0,
                Integer.parseInt(args[1])));
        int iUSecsDuration = Math.max(0,
                Integer.parseInt(args[2]));
        int iChannel = args.length > 3
            ? Math.min(15, Math.max(0,
                    Integer.parseInt(args[3])))
            : 0;

        Synthesizer synth = MidiSystem.getSynthesizer();
        synth.open();

        MidiChannel[] channels = synth.getChannels();
        MidiChannel channel = channels[iChannel];

        channel.noteOn(iMidiKey, iVelocity);
        sleep(iUSecsDuration);
        channel.noteOff(iMidiKey);

        synth.close();
    }
}

Использование многопоточности или реализаций javax.sound.midi.Sequencer, таких как доступные на GitHub.com, предоставит структуру, необходимую для создания музыки.

Генерация сигналов

Если вы хотите генерировать собственные формы сигнала, а не использовать сэмплы, ответ на ваш вопрос: "Нет", однако вы можете играть с этим синтезатором тона, который я написал для этого вопроса. Он имеет несколько функций.

• Управление шагом (в циклах в секунду)
• Управление амплитудой (в цифровых шагах)
• Минимальная и максимальная статистика, указывающие, когда амплитуда слишком высокая (что вызывает искажение тонального сигнала при отсечении аудио)
• Управление длительностью тона (в секундах)
• Управление относительной амплитудой произвольного количества гармоник (которое определяет качество тона или форму волны, что является одним из нескольких факторов, создающих тембр музыкальной ноты).

В этом синтезаторе отсутствуют многие функции синтезаторов, генерирующих сигнал высокого уровня.

• Модификация в реальном времени амплитуды гармонической гармоники и других гармоник в течение продолжительности ноты
• Не воспроизводит последовательности заметок (но может быть изменен для этого с относительной легкостью)
• Отсутствие возможности фазового сдвига гармоник (но это несколько нерелевантный недостаток, поскольку фазовые характеристики гармоник не то, что человеческое ухо способно обнаруживать).

SimpleSynth - хорошая демонстрация

• Принципы синтеза звука
• Тембральный эффект гармоник
• Использование Java для генерации массивов аудиокадров
• Размещение образцов в массив байтов
• Подача такого массива байтов в ОС через строку

Стандартная цифровая звуковая терминология использовалась как для постоянного, так и для переменного именования. Математика объясняется в комментариях.

import javax.sound.sampled.AudioSystem;
import javax.sound.sampled.AudioFormat;
import javax.sound.sampled.SourceDataLine;

class SimpleSynth
{
    private static int SAMPLE_BITS = 16;
    private static int CHANNELS = 1;
    private static boolean SIGNED_TRUE = true;
    private static boolean BIG_ENDIAN_FALSE = false;
    private static float CDROM_SAMPLE_FREQ = 44100;

    private SourceDataLine line;

    private double dDuration;
    private double dCyclesPerSec;
    private double dAmplitude;
    private double[] adHarmonics;

    private double dMin;
    private double dMax;

    public SimpleSynth(String[] asArguments) throws Exception
    {
        dDuration = Double.parseDouble(asArguments[0]);
        dCyclesPerSec = Double.parseDouble(asArguments[1]);
        dAmplitude = Double.parseDouble(asArguments[2]);
        adHarmonics = new double[asArguments.length - 3];
        for (int i = 0; i < adHarmonics.length; ++ i)
            adHarmonics[i] = Double.parseDouble(
                    asArguments[i + 3]);

        AudioFormat format = new AudioFormat(
                CDROM_SAMPLE_FREQ, SAMPLE_BITS,
                CHANNELS, SIGNED_TRUE, BIG_ENDIAN_FALSE);
        line = AudioSystem.getSourceDataLine(format);
        line.open();
        line.start();
    }

    public void closeLine()
    {
        line.drain();
        line.stop();
    }

    public void playSound()
    {
        // allocate and prepare byte buffer and its index
        int iBytes = (int) (2.0 * (0.5 + dDuration)
                * CDROM_SAMPLE_FREQ);
        byte[] ab = new byte[iBytes];
        int i = 0;

        // iterate through sample radian values
        // for the specified duration
        short i16;
        double dSample;
        double dRadiansPerSample = 2.0 * Math.PI
                * dCyclesPerSec / CDROM_SAMPLE_FREQ;
        double dDurationInRadians = 2.0 * Math.PI
                * dCyclesPerSec * dDuration;
        dMin = 0.0;
        dMax = 0.0;
        for (double d = 0.0;
                d < dDurationInRadians;
                d += dRadiansPerSample)
        {
            // add principle and the dot product of harmonics
            // and their amplitudes relative to the principle
            dSample = Math.sin(d);
            for (int h = 0; h < adHarmonics.length; ++ h)
                dSample += adHarmonics[h]
                        * Math.sin((h + 2) * d);

            // factor in amplitude
            dSample *= dAmplitude;

            // adjust statistics
            if (dMin > dSample)
                dMin = dSample;
            if (dMax < dSample)
                dMax = dSample;

            // store in byte buffer
            i16 = (short) (dSample);
            ab[i ++] = (byte) (i16);
            ab[i ++] = (byte) (i16 >> 8);
        }

        // send the byte array to the audio line
        line.write(ab, 0, i);
    }

    public void printStats()
    {
        System.out.println("sample range was ["
                + dMin + ", " + dMax + "]"
                + " in range of [-32768, 32767]");

        if (dMin < -32768.0 || dMax > 32767.0)
            System.out.println("sound is clipping"
                    + "(exceeding its range),"
                    + " so use a lower amplitude");
    }

    public static void main(String[] asArguments)
            throws Exception
    {
        if (asArguments.length < 3)
        {
            System.err.println("usage: java SimpleSynth"
                    + " <duration>"
                    + " <tone.cycles.per.sec>"
                    + " <amplitude>"
                    + " [<relative.amplitude.harmonic.2>"
                    + " [...]]");
            System.err.println("pure tone:"
                    + " java SimpleSynth 1 440 32767");
            System.err.println("oboe-like:"
                    + " java SimpleSynth 1 440 15000  0 1 0 .9");
            System.err.println("complex:"
                    + " java SimpleSynth 1 440 800 .3"
                    + " .5 .4 .2 .9 .7 5 .1 .9 12 0 3"
                    + " .1 5.2 2.5 .5 1 7 6");

            System.exit(0);
        }

        SimpleSynth synth = new SimpleSynth(asArguments);
        synth.playSound();
        synth.closeLine();
        synth.printStats();

        System.exit(0);
    }
}

Темы исследования для повышения опыта синтеза музыки

Есть несколько тем для чтения, если вы хотите стать специалистом по цифровому синтезатору.

• Цифровой звук
• Выборка сигнала
• Критерии Найквиста
• Как вырезать гармоники на струнном инструменте (например, на гитаре)
• Основная тригонометрия, в частности синусоидальная функция

Ответ 5

Вы посмотрели JSyn? Я не думаю, что библиотеки Java Core могут делать то, что вы хотите.

Ответ 6

См. Java Sound API.

Посмотрев немного больше, я также нашел Jass.

Ответ 7

Jcollider - это интерфейс Java для сервера синтеза SuperCollider. Если вы хотите синтезировать музыку, это значительно упростит (она абстрагируется от генератора тональных сигналов до синтезатора, позаботится о таких вещах, как генерация графа, удаляет приглушенные синтезаторы из графика синтеза, пока они не понадобятся снова, исправление сигналов между синтезаторами динамически и т.д.).