AudioKit是由音频工程师，程序员和音乐家针对iOS和OSX开发的音频框架。 它提供了用于
处理和
合成声音的工具。 引擎盖下面是Swift，Objective-C，C ++和C以及Apple的Audio Unit API的组合。 令人敬畏的（而且相当复杂的）技术封装在非常友好的Swift API中，可以直接从Xcode Playgrounds访问！
在本教程中，我们将继续学习AudioKit，以及声音合成的
历史 。 您将学习声音物理学的基础知识，以及像Hammond Organ这样的首批合成器是如何工作的。 同样，将考虑现代技术，例如采样。
做自己喜欢的饮料，坐下来走！
第一步
从AudioKit 3.6开始，设置游乐场以使用框架变得非常简单。
在此处下载并解压缩入门播放列表。
旅程从几个步骤开始，以配置游乐场以使用AudioKit。
在Xcode中打开
AudioKitPlaygrounds.xcodeproj文件。 单击屏幕左下角的
+按钮，选择“
文件...” ，然后在“
操场”部分中选择“
空白 ”，将新文件与演示操场一起保存在“操场”文件夹中。
新添加的游乐场将启动，并且将如下所示：
将生成的代码替换为以下内容：
import AudioKitPlaygrounds import AudioKit let oscillator = AKOscillator() AudioKit.output = oscillator try AudioKit.start() oscillator.start() sleep(10)
直到您至少组装了一次项目，游乐场才会启动，为此，您可以使用菜单项
Product / Build或组合键
⌘-B 。 之后，再次运行游乐场，并听到嗡嗡声10秒钟。 （译者注：有时错误不会消失，您需要切换到另一个游乐场，然后再使它工作）。 您可以使用播放窗口左下方的“播放/停止”按钮停止播放或重新开始播放。
注意：如果仍然看到错误，请尝试重新启动Xcode。 不幸的是，框架和游乐场不是彼此很好的朋友，它们的行为可能无法预测。
振荡器和声音物理
人类已经通过各种物理对象播放音乐了数千年。 我们许多常用的乐器（例如吉他或鼓）已有数百年历史。 Elias Gray在1874年进行了使用电子电路产生声音的第一笔经记录的经验。 Elisha在电信领域工作，他发明了振荡器-最简单的音乐合成器。 和他一起，我们将开始潜水。
右键单击您的游乐场，选择“
新建游乐场页面”，然后将生成的代码替换为以下代码：
import AudioKitPlaygrounds import AudioKit import PlaygroundSupport
操场将开始产生连续的嗡嗡声-如预期的那样。 您可以单击停止停止它。
这几乎与我们在上一个游乐场中所做的相同，但是这次我们将深入研究细节。
按顺序考虑所有步骤：
- 在这里，我们创建一个振荡器。 振荡器是
AKNode的后继者。 节点是构成生成和修改声音的音频链的元素。
- 在这里，我们将最后一个节点的输出与AudioKit引擎连接。 在我们的例子中，只有一个节点。 此外，框架会将节点的输出定向到音频回放设备。
- 好吧，我们启动振荡器，在输出端它开始发送声波。
振荡器会产生一个不停止的重复信号。 在此剧本中，
AKOscillator生成一个正弦波。 使用AudioKit，数字正弦波信号被发送到扬声器或耳机。 结果，我们听到的声音以与我们产生的正弦波相同的频率振荡。 这个正弦波听起来不很音乐。
振荡器的声音由两个参数决定：振幅-正弦波的高度，确定音量和频率-声音的高度取决于它。
在操场上，在创建振荡器之后立即添加以下代码行：
oscillator.frequency = 300 oscillator.amplitude = 0.5
声音发生了变化，现在听起来是安静的两倍，并且声音要低得多。 信号的频率以赫兹（每秒重复数）测量，并确定音符的音高。 振幅（振幅）设置为0到1，并负责音量。
Elijah Gray的发明记录在有史以来的第一项电子乐器专利中。
许多年后，利奥·特雷敏（Leo Theremin）发明了一种至今使用的奇怪乐器-特雷敏（Theremin）。 在那儿，您可以通过手在乐器上方移动来改变声音的频率。 要了解Theremin的声音，您可以听海滩男孩的振动，Theremin的声音没什么可混淆的。
您可以模拟Thereminvox的声音，为此，将以下代码添加到振荡器设置中：
oscillator.rampDuration = 0.2
并用以下内容替换以AudioKit开头的行（
try AudioKit.start() ）：
let performance = AKPeriodicFunction(every: 0.5) { oscillator.frequency = oscillator.frequency == 500 ? 100 : 500 } try AudioKit.start(withPeriodicFunctions: performance) performance.start()
rampDuration属性使振荡器能够平滑地更改其参数的值（例如，频率或幅度）。
AKPeriodicFunction是
AKPeriodicFunction的有用工具，用于定期执行代码。 在我们的示例中，它每0.5秒将正弦波的频率从500Hz更改为100Hz。
恭喜你！ 您刚刚完成了第一批。 一个简单的振荡器可以产生音符，但是听起来并不好。 有许多因素会影响物理仪器（例如钢琴）的声音。 进一步，我们将考虑其中的一些。
声音包络
乐器弹奏音符时，其声音的音量会随着时间而变化，并且变化的性质因乐器而异。 可以模拟这种效果的模型称为Attack-Decay-Sustain-Release（ADSR）包络（注意：可购买的合成器从未本地化，因此曲线的名称与该合成器面板上的名称相同）。
ADSR信封包含：
- 起音：声音达到最大音量的起音或时间。
- 衰减 ：狂野或音量从最大下降到主要的时间
- 延音 ：与前两个参数不同，主要音量不是时间，在经过攻击和野蛮之后以及释放合成器琴键之前，此音量将产生声音
- 释放 ：释放或音量变为零的时间
在钢琴中，声音是通过敲击弦槌的锤子来提取的，因此在钢琴中很快，或者说是短促的打击和狂野。 小提琴的攻击力很强，狂野而持久，音乐家可以通过使用弓的方式来影响这些参数。
Hammond Novachord是最早的电子乐器之一。 该仪器于1939年制造，由163个真空管和1000多个电容器组成，重230千克。 不幸的是，只制作了几百本，他从未获得商业上的成功。
右键单击“
旅程 游乐场” ，选择“
新建游乐场页面”，然后创建一个名为
ADSR的新页面。 将生成的代码替换为以下内容：
import AudioKitPlaygrounds import AudioKit import PlaygroundSupport let oscillator = AKOscillator()
它只是创建了一个我们已经熟悉的振荡器。 接下来，在游乐场的末尾添加以下代码：
let envelope = AKAmplitudeEnvelope(oscillator) envelope.attackDuration = 0.01 envelope.decayDuration = 0.1 envelope.sustainLevel = 0.1 envelope.releaseDuration = 0.3
这将创建一个定义ADSR包络的
AKAmplitudeEnvelope 。 持续时间参数（attackDuration，destroyDuration，releaseDuration）以秒为单位指定，音量（sustainLevel）的设置范围为0到1。
AKAmplitudeEnvelope是
AKAmplitudeEnvelope的后继者，与
AKNode相同，在上面的代码中，我们将振荡器包络节点传递给初始化程序，从而连接这些节点。
接下来，添加以下代码：
AudioKit.output = envelope let performance = AKPeriodicFunction(every: 0.5) { if (envelope.isStarted) { envelope.stop() } else { envelope.start() } } try AudioKit.start(withPeriodicFunctions: performance) performance.start() oscillator.start() PlaygroundPage.current.needsIndefiniteExecution = true
它将启动AudioKit，但是这次我们将ADSR节点的输出馈送到其输入。 为了听到ADSR效果，我们使用
AKPeriodicFunction不断打开和关闭节点。
现在您可以听到音符如何循环播放，但是这次有点像钢琴。
该循环在每次迭代中每秒运行两次，以启动或停止ADSR。 当ADSR快速开始攻击时，音量在0.01秒内达到最大值，此后音量在0.1秒内下降到主音量并保持在0.5秒，最后在0.3秒后衰减。
您可以自己演奏这些参数，然后尝试演奏小提琴的声音。
我们遇到的声音基于
AKOscillator生成的正弦波。 尽管ASDR有助于消除刺耳的声音，但您仍然不能将这些声音称为音乐声。
此外，我们将考虑如何获得更深的声音。
加成合成
每种乐器都有自己的特殊声音或音色。
音色是区分钢琴声音和小提琴声音的一种方法，即使它们可以演奏相同的音符。 音色的重要参数是声谱。 声谱描述了重现频率的范围，这些频率加在一起时会引起注意。 我们当前的游乐场使用的振荡器仅能以一种频率发出声音，而且听起来很人为。
使用一组振荡器演奏单个音符，您可以获得更生动的声音。 这种方法称为加成合成，这是我们下一个游乐场的主题。
右键单击操场，选择
New Playground Page并创建一个名为
Additive Synthesis的新页面。 将生成的代码替换为以下内容：
import AudioKitPlaygrounds import AudioKit import AudioKitUI import PlaygroundSupport func createAndStartOscillator(frequency: Double) -> AKOscillator { let oscillator = AKOscillator() oscillator.frequency = frequency return oscillator }
对于加法合成，您需要几个振荡器，为此我们将使用它。
createAndStartOscillator接下来，添加代码：
let frequencies = (1...5).map { $0 * 261.63 }
在这里，我们采用从1到5的数字间隔，并将每个数字乘以261.53，即音符的频率。 由此产生的多个频率称为谐波。
现在添加代码：
let oscillators = frequencies.map { createAndStartOscillator(frequency: $0) }
在这里，我们为我们使用的每个频率创建了一个振荡器。
要组合振荡器，请添加以下代码：
let mixer = AKMixer() oscillators.forEach { $0.connect(to: mixer) }
AKMixer是AudioKit节点的另一种类型。 它从一个或多个节点接收输入，并将它们组合为一个。
添加以下代码：
let envelope = AKAmplitudeEnvelope(mixer) envelope.attackDuration = 0.01 envelope.decayDuration = 0.1 envelope.sustainLevel = 0.1 envelope.releaseDuration = 0.3 AudioKit.output = envelope let performance = AKPeriodicFunction(every: 0.5) { if (envelope.isStarted) { envelope.stop() } else { envelope.start() } } try AudioKit.start(withPeriodicFunctions: performance) performance.start() oscillators.forEach { $0.start() }
使用此代码应该一切都清楚：将ADSR添加到混音器输出，通过AudioKit输出并定期打开/关闭它。
为了很好地处理加法合成，将这些频率的各种组合进行测试将很有用。 因此，像Live View这样的游乐场对我们来说是理想的机会。
为此，请添加代码：
class LiveView: AKLiveViewController { override func viewDidLoad() { addTitle("Harmonics") oscillators.forEach { oscillator in let harmonicSlider = AKSlider( property: "\(oscillator.frequency) Hz", value: oscillator.amplitude ) { amplitude in oscillator.amplitude = amplitude } addView(harmonicSlider) } } } PlaygroundPage.current.needsIndefiniteExecution = true PlaygroundPage.current.liveView = LiveView()
在AudioKit中，有专门用于在操场上方便工作的类。 在我们的示例中，
AKLiveViewController使用
AKLiveViewController ，使用它我们垂直放置元素。 并为每个振荡器创建一个
AKSlider 。 滑块由振荡器的频率和幅度值初始化，并在与它们相互作用时引起阻塞。 在每个滑块的块中，我们更改相应振荡器的幅度。 因此，您只需向操场添加互动即可。
为了查看运动场的结果，您需要在屏幕上显示实时视图。 为此，请在窗口右上方选择带有相交圆圈的按钮，并确保为实时显示选择了正确的播放列表。
为了更改乐器的音调，您可以分别更改每个滑块的值。 为了获得逼真的声音，建议您尝试上面屏幕截图中所示的配置。
Teleharmonium是最早使用添加剂合成的合成器之一，重达200吨！ 他难以置信的体重和体型，很可能成为他默默无闻的原因。 比较成功的哈蒙德风琴使用了类似的音调轮，但体积要小得多。 它是1935年发明的，在渐进摇滚时代仍然是一种广受欢迎的乐器。
音调轮是一个旋转盘，沿边缘有小孔，而拾音器位于边缘附近。 Hammond管风琴具有整套的音调轮，可以以不同的速度旋转。 产生声音的一种非常不寻常的方法是机电的而不是电子的。
为了产生更逼真的声谱，还有其他几种技术：频率调制（Frequency Modulation或FM）和脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation或PWM），这两种技术分别在
AKFMOscillator和
AKPWMOscillator的
AKFMOscillator中可用。 我建议您尝试将两者都替换，而不是我们之前使用的
AKOscillator 。
和弦
在1970年代，运动开始于由模块化合成器（由单独的包络振荡器和滤波器组成）到微处理器的合成器。 代替使用模拟电路，声音开始以数字格式产生。 这使得合成器更便宜，更紧凑，雅马哈等品牌的合成器非常受欢迎。
我们所有的游乐场都只能一次演奏一个音符。 许多乐器一次可以演奏多个音符，它们被称为
和弦 。 只能演奏一个音符的乐器称为
单音 。
为了获得和弦声音，可以创建多个振荡器并将其发送到混音器，但是在AudioKit中，有一种更合适的方法。
在操场上创建一个新页面并将其命名为Polyphony。 将生成的代码替换为以下内容：
import AudioKitPlaygrounds import AudioKit import AudioKitUI import PlaygroundSupport let bank = AKOscillatorBank() AudioKit.output = bank try AudioKit.start()
在这里，我们创建了振荡器组
AKOscillatorBank 。 如果转到类声明，则会发现它是
AKPolyphonicNode的继承人，而后者又是我们已经知道的
AKNode的继承人，并且还实现了
AKPolyphonic协议。
结果，振荡器组与我们之前讨论的是相同的AudioKit节点。 它的输出可以发送到混音器，信封或任何其他滤镜和效果。
AKPolyphonic协议描述了如何在和弦音符上弹奏音符；让我们更详细地考虑它。
为了测试振荡器，我们需要一种同时演奏多个音符的方法。 这一点都不困难！
将以下代码添加到播放列表中，并确保实时显示处于打开状态：
class LiveView: AKLiveViewController, AKKeyboardDelegate { override func viewDidLoad() { let keyboard = AKKeyboardView(width: 440, height: 100) addView(keyboard) } } PlaygroundPage.current.liveView = LiveView() PlaygroundPage.current.needsIndefiniteExecution = true
运动场编译时，您将看到以下内容：
酷吧？ 音乐键盘就在操场上！
AKKeyboardView是
AKKeyboardView的另一个实用程序，可让您轻松探索框架的可能性。 按这些键，您将发现它们没有发出任何声音。
使用以下命令更新
PlaygroundView的设置：
let keyboard = AKKeyboardView(width: 440, height: 100) keyboard.delegate = self addView(keyboard)
这将使我们的
PlaygroundView成为键盘代表，并允许您响应按键。
更新类声明，如下所示：
class LiveView: AKLiveViewController, AKKeyboardDelegate
还可以在
setUp之后添加一些方法：
func noteOn(note: MIDINoteNumber) { bank.play(noteNumber: note, velocity: 80) } func noteOff(note: MIDINoteNumber) { bank.stop(noteNumber: note) }
每次您按下一个键，
noteOn方法都会被
noteOn ，它所做的只是告诉振荡器组开始播放该音符，在
noteOff方法中，该
noteOff将停止播放。
按住鼠标并滑动键，您会听到一个优美的渐强声（一个音乐术语，表示声功率逐渐增加）。 振荡器组已经包含一个内置的ADSR效果，因此，一个音符的衰减与下一个音符的攻击混合在一起，听起来非常不错。
您可能已经注意到，给我们提供按键的音符不是以频率的形式出现的。 它们被声明为
MIDINoteNumber 。 如果您转到此类广告，则会看到以下内容：
public typealias MIDINoteNumber = Int
MIDI代表乐器数字接口。 这是乐器相互之间相互作用的一种普遍形式。 音符编号对应于标准音乐键盘上的音符。 第二个参数-此力度（力度）对应于按键的击打强度。 值越低，按键的触感越柔和，最终声音就越安静。
最后，您需要在按键上启用复音模式。 将以下代码添加到
setUp方法：
keyboard.polyphonicMode = true
现在，您可以同时演奏多个音符，如图所示：
顺便说一下，这是在C专业:)
AudioKit的故事早就开始了。 今天，它使用了
Soundpipe和
Csound的代码（1985年启动的MIT项目）。 令人惊讶的是，我们现在在操场上启动并添加到iPhone中的代码是大约30年前编写的。
取样方式
我们之前探讨的声音合成技术正在尝试使用简单的基本块（振荡器，滤波器和混音器）来再现逼真的声音。 1970年代初期，计算机功能的发展导致出现了一种新的方法-采样声音，其目的是创建声音的数字副本。
采样是一种非常简单的技术，类似于数码摄影。 在以固定间隔进行采样的过程中，将记录声波的振幅：
有两个参数会影响声音的录制精度：
- 位深度 ：或位深度，采样器可以播放的各个音量级别的数量
- 采样率 ：或采样率，表示多久进行一次幅度测量。 以赫兹为单位。
让我们在一个新的游乐场中探索这些属性。 创建一个新页面并将其命名为“ Samples”。 将生成的代码替换为以下内容：
import AudioKitPlaygrounds import AudioKit import PlaygroundSupport let file = try AKAudioFile(readFileName: "climax-disco-part2.wav", baseDir: .resources) let player = try AKAudioPlayer(file: file) player.looping = true
上面的代码加载了样本，创建了音频播放器，并将其无休止地播放。
可
在此处找到带有本教程的WAV文件的存档。 下载它并解压缩到游乐场的Resources文件夹。
然后在游乐场的末尾添加以下代码：
AudioKit.output = player try AudioKit.start() player.play() PlaygroundPage.current.needsIndefiniteExecution = true
这将使您的音频播放器与AudioKit相连，您只需要调高音量即可欣赏！
, .
MP3-, , , . :
let bitcrusher = AKBitCrusher(player) bitcrusher.bitDepth = 16 bitcrusher.sampleRate = 40000
AudioKit:
AudioKit.output = bitcrusher
. , .
AKBitCrusher — AudioKit, . , , ZX Spectrum BBC Micro. , .
, (. delay). ,
AKBitCrusher . :
let delay = AKDelay(player) delay.time = 0.1 delay.dryWetMix = 1
0.1 .
dryWetMix . 1 , .
:
let leftPan = AKPanner(player, pan: -1) let rightPan = AKPanner(delay, pan: 1)
AKPanner , - . .
AudioKit. ,
AKBitCrusher AudioKit :
let mix = AKMixer(leftPan, rightPan) AudioKit.output = mix
, , .
接下来是什么？
AudioKit. , -, , , . , , .
.