エフェクターの簡単な実装例 – コンプレッサー

コンプレッサーの実装例

コンプレッサーとは入力音声の音圧に応じて音量を調整するエフェクターです。

パラメーターとして下記がよく利用されます。

パラメーター	意味	だいたいの範囲
スレッショルド	圧縮が始まる音圧	0.1～1.0程度(dBで計算する場合もある)
レシオ	圧縮する割合	2.0～10.0程度(例えば2.0の場合、圧縮比率2:1でスレッショルドを超えた分が1/2になる。)/td>
音量	最終的な音量	1.0～3.0倍程度(dBで計算する場合もある)

実装では下記のような処理を行います。

入力信号に応じた音圧を検知。
検知した音圧に応じて音量(ゲイン)を計算。
入力信号に計算した音量(ゲイン)を

音圧を検知は「入力信号の絶対値をとったものにローパスフィルタを通す」ことでできます。
(他の方法もありますが、ここではこの方法を利用しています。)

フィルタは「簡単なデジタルフィルタのサンプルコード」を使用しています。
あくまで実装例ですのでいい音質のものがほしい場合は、ご自身で試行錯誤いただくようお願いします。

【実装イメージ】

void Compressor(float inL[], float inR[], float outL[], float outR[], int wavelength)
{
	// inL[]、inR[]、outL[]、outR[]はそれぞれ入力信号と出力信号のバッファ(左右)
	// wavelenghtはバッファのサイズ、サンプリング周波数は44100Hzとする

	// エフェクターのパラメーター
	static float threshold = 0.3;  // 圧縮が始まる音圧。0.1～1.0程度
	static float ratio     = 2.0f; // 圧縮する割合。2.0～10.0程度
	static float volume  = 2.0f; // 最終的な音量。1.0～3.0程度

	// 内部変数
	// フィルタークラス(https://www.utsbox.com/?page_id=728 より)
	static CMyFilter envfilterL, envfilterR;   // 音圧を検知するために使うローパスフィルタ
	static CMyFilter gainfilterL, gainfilterR; // 急激な音量変化を避けるためのローパスフィルタ

	// ローパスフィルターを設定

	// カットオフ周波数が高いほど音圧変化に敏感になる。目安は10～50Hz程度
	envfilterL.LowPass(30.0f, 1.0);
	envfilterR.LowPass(30.0f, 1.0);
	// カットオフ周波数が高いほど急激な音量変化になる。目安は5～50Hz程度
	gainfilterL.LowPass(5.0f, 1.0);
	gainfilterR.LowPass(5.0f, 1.0);

	// 入力信号にエフェクトをかける
	for (int i = 0; i < wavelength; i++)
	{
		// 入力信号の絶対値をとったものをローパスフィルタにかけて音圧を検知する
		float tmpL = envfilterL.Process(abs(inL[i]));
		float tmpR = envfilterR.Process(abs(inR[i]));

		// 音圧をもとに音量(ゲイン)を調整(左)
		float gainL = 1.0f;

		if (tmpL > threshold)
		{
			// スレッショルドを超えたので音量(ゲイン)を調節(圧縮)
			gainL = threshold + (tmpL - threshold) / ratio;
		}
		// 音量(ゲイン)が急激に変化しないようローパスフィルタを通す
		gainL = gainfilterL.Process(gainL);

		// 左と同様に右も音圧をもとに音量(ゲイン)を調整
		float gainR = 1.0f;
		if (tmpR > threshold)
		{
			gainR = threshold + (tmpR - threshold) / ratio;
		}
		gainR = gainfilterR.Process(gainL);


		// 入力信号に音量(ゲイン)をかけ、さらに最終的な音量を調整し出力する
		outL[i] = volume * gainL * inL[i];
		outR[i] = volume * gainR * inR[i];
}

void Compressor(float inL[], float inR[], float outL[], float outR[], int wavelength)

{

// inL[]、inR[]、outL[]、outR[]はそれぞれ入力信号と出力信号のバッファ(左右)

// wavelenghtはバッファのサイズ、サンプリング周波数は44100Hzとする

// エフェクターのパラメーター

static float threshold = 0.3; // 圧縮が始まる音圧。0.1～1.0程度

static float ratio = 2.0f; // 圧縮する割合。2.0～10.0程度

static float volume = 2.0f; // 最終的な音量。1.0～3.0程度

// 内部変数

// フィルタークラス(https://www.utsbox.com/?page_id=728 より)

static CMyFilter envfilterL, envfilterR; // 音圧を検知するために使うローパスフィルタ

static CMyFilter gainfilterL, gainfilterR; // 急激な音量変化を避けるためのローパスフィルタ

// ローパスフィルターを設定

// カットオフ周波数が高いほど音圧変化に敏感になる。目安は10～50Hz程度

envfilterL.LowPass(30.0f, 1.0);

envfilterR.LowPass(30.0f, 1.0);

// カットオフ周波数が高いほど急激な音量変化になる。目安は5～50Hz程度

gainfilterL.LowPass(5.0f, 1.0);

gainfilterR.LowPass(5.0f, 1.0);

// 入力信号にエフェクトをかける

for (int i = 0; i < wavelength; i++)

{

// 入力信号の絶対値をとったものをローパスフィルタにかけて音圧を検知する

float tmpL = envfilterL.Process(abs(inL[i]));

float tmpR = envfilterR.Process(abs(inR[i]));

// 音圧をもとに音量(ゲイン)を調整(左)

float gainL = 1.0f;

if (tmpL > threshold)

{

// スレッショルドを超えたので音量(ゲイン)を調節(圧縮)

gainL = threshold + (tmpL - threshold) / ratio;

}

// 音量(ゲイン)が急激に変化しないようローパスフィルタを通す

gainL = gainfilterL.Process(gainL);

// 左と同様に右も音圧をもとに音量(ゲイン)を調整

float gainR = 1.0f;

if (tmpR > threshold)

{

gainR = threshold + (tmpR - threshold) / ratio;

}

gainR = gainfilterR.Process(gainL);

// 入力信号に音量(ゲイン)をかけ、さらに最終的な音量を調整し出力する

outL[i] = volume * gainL * inL[i];

outR[i] = volume * gainR * inR[i];

}

上記はあくまで実装例です。
今回は急激に音量(ゲイン)が変化しないようにローパスフィルタを使用していますが、アタックやリリースを持ったエンベロープを使用することもあります。
また、音圧検知にRMS(二乗平均平方根)を使用することもあります。

質問はコメント欄や掲示板、Twitterでいただけばとおもいます。
他のエフェクター実装例はこちらにもあります。　→　エフェクターの簡単な実装例

■掲示板
■Twitterアカウント：@vstcpp　　　URL：https://twitter.com/vstcpp

VST3プラグイン開発11 – ツールを使ったVST GUIの作成方法

ツールを使ったVST GUIの作成方法

前回までで、パラメーターやMIDIメッセージの受信などの内部処理に関する部分を中心に記載いたしました。

ここでは作成したVSTプラグインの見た目をよくし、使いやすくするためにGUIの実装方法を説明いたします。

GUIの追加にはInline UI Editor for VST3を使用します。このInline UI Editor for VST3を使用することで、出来る限りコードを書かずにUIを作成できます。
なお、UIに関するコードを記述して実装する方法は別途ご説明いたします。

今回作成するプラグインは「パラメーター実装方法2」で作成したプラグインにGUIを追加していきます。

概要

Tempo Sync FilterはDAWのテンポに合わせてフィルターを適用するVST3プラグインです。
下記のリンクよりダウンロードできます。

　　Download→TempoSyncFilter_x86_v1.1
　　Download→TempoSyncFilter_x64_v1.1

ギターストローク音源の公開停止について

ギターストローク音源 GT-Strumの公開を停止いたしました。

どうしてもほしいという方がいらっしゃいましたら、コメント欄か掲示板、Twitterでご連絡いただければと思います。

■掲示板
■Twitterアカウント：@vstcpp　　　URL：https://twitter.com/vstcpp

VST3プロジェクトの作成の更新

VST3.6開発02 – VST3プロジェクトの作成を更新しました。

VST SDK 3.6からの新しいUIツール(WYSIWYGツール)を動作させるために必要なライブラリとプリプロセッサ定義を追記いたしました。

※更新したページ　→　VST3.6開発02 – VST3プロジェクトの作成

ご参考になればと思います。

エフェクターの簡単な実装例 – コーラス・フランジャー

コーラス・フランジャーの実装例

コーラス・フランジャーは入力信号に音程をずらした音を混ぜて音に厚みを持たせるエフェクターです。
コーラス・フランジャーの違いは明確になく、音程のずれの大きさで呼び方が変わります。
コーラスは音程のずれが少なく入力信号に厚みを持たせる程度のもで、フランジャーは音程のずれが大きく入力信号にジェットサウンドを加えたようなものになります。

パラメーターとして下記がよく利用されます。

パラメーター	意味	だいたいの範囲
ミックスレベル	コーラス・フランジャーのかかり具合	0～1の間
レート	揺らぎの間隔(ディレイ信号の読み込み位置を揺らす速度)	0Hz～16Hz程度
深さ	揺らぎの深さ(ディレイ信号の読み込み位置を揺らす幅)	5.0～200.0サンプル程度
フィードバック	フィードバックの効き具合	0～1の範囲

実装は入力信号に読み込み位置を周期的にずらした(揺らした)ディレイ信号を加えて出力します。
ディレイ信号の読み込み位置を周期的に揺らすことで、音程が数Hz～数十Hz程度変わります。この揺らしたディレイ信号を入力信号に加えることで音に厚みを持たせることができます。

ディレイ信号はリングバッファを使用して保存します。リングバッファは「リングバッファについて」で作成したものを使用しています。
また、読み込み位置を揺らした際、整数値にならない場合があるためサンプルとサンプルの間の位置の値を線形補間などを用いて割り出す必要があります。
線形補間の詳細は省略いたします。

あくまで実装例ですのでいい音質のものがほしい場合は、ご自身で試行錯誤いただくようお願いします。

【実装イメージ】
■線形補間の実装

// 線形補間関数
// v1とv2を割合tで線形補間する。tは0.0～1.0の範囲とする
// tが0.0の時v1の値となり、tが1.0の時v2の値となる
float lerp(float v1, float v2, float t)
{
	return (1.0f - t) * v1 + t * v2;
}

// 線形補間関数

// v1とv2を割合tで線形補間する。tは0.0～1.0の範囲とする

// tが0.0の時v1の値となり、tが1.0の時v2の値となる

float lerp(float v1, float v2, float t)

{

return (1.0f - t) * v1 + t * v2;

}

■エフェクターの実装

void delay(float inL[], float inR[], float outL[], float outR[], int wavelength)
{
	// inL[]、inR[]、outL[]、outR[]はそれぞれ入力信号と出力信号のバッファ(左右)
	// wavelenghtはバッファのサイズ、サンプリング周波数は44100Hzとする

	// エフェクターのパラメーター
	float mix = 0.3f; // コーラスのかかり具合。0.0～1.0の間
	float rate = 3.0f; // コーラスの揺らぎの間隔。0Hz～16Hz程度
	float depth = 10.0f; // コーラスの揺らぎの深さ。5.0～200.0サンプル程度
	float feedback = 0.3f; // コーラスのフィードバック量。0.0～1.0の間

	// 内部変数
	CRingBuffur ringbufL, ringbufR; // リングバッファ(https://www.utsbox.com/?p=1505 より)

	// ディレイタイムをサンプル数に変換して設定
	// depth分だけ読み込むサンプル位置が動くので、動いた際にintervalが0以下にならないようにする
	// とりあえず1000サンプル程度とする
	// (intervalはリングバッファ https://www.utsbox.com/?p=1505 参照)
	int delaysample = 1000;
	ringbufL.SetInterval(delaysample);
	ringbufR.SetInterval(delaysample);

	float theta = 0; // ディレイ読み込み位置を揺らすためのsin関数の角度 θ。初期値は0
	float speed = (2.0f * 3.14159265f * rate) / 44100.0f; // 揺らぎのスピード。角速度ωと同じ。

	// 入力信号にコーラスかける
	for (int i = 0; i < wavelength; i++)
	{
		// 角度θに角速度を加える
		theta += speed;

		// 読み込み位置を揺らす量を計算
		// sin()関数の結果にdepthを掛ける
		float a = sin(theta) * depth;

		// 読み込み位置を揺らした際の前後の整数値を取得(あとで線形補間するため)
		int p1 = (int)a;
		int p2 = a + 1;

		// 前後の整数値から読み込み位置の値を線形補間で割り出す
		float lerpL1 = lerp(ringbufL.Read(p1), ringbufL.Read(p2), a - (float)p1);
		float lerpR1 = lerp(ringbufR.Read(p1), ringbufR.Read(p2), a - (float)p1);

		// 入力信号にディレイ信号を混ぜる
		float tmpL = (1.0f - mix)*inL[i] + mix * lerpL1;
		float tmpR = (1.0f - mix)*inR[i] + mix * lerpR1;

		// ディレイ信号として入力信号とフィードバック信号をリングバッファに書き込み
		ringbufL.Write((1.0f - feedback) * inL[i] + feedback * tmpL);
		ringbufR.Write((1.0f - feedback) * inR[i] + feedback * tmpR);

		// リングバッファの状態を更新する
		ringbufL.Update();
		ringbufR.Update();

		// 出力信号に書き込む
		outL[i] = tmpL;
		outR[i] = tmpR;
	}
}

void delay(float inL[], float inR[], float outL[], float outR[], int wavelength)

{

// inL[]、inR[]、outL[]、outR[]はそれぞれ入力信号と出力信号のバッファ(左右)

// wavelenghtはバッファのサイズ、サンプリング周波数は44100Hzとする

// エフェクターのパラメーター

float mix = 0.3f; // コーラスのかかり具合。0.0～1.0の間

float rate = 3.0f; // コーラスの揺らぎの間隔。0Hz～16Hz程度

float depth = 10.0f; // コーラスの揺らぎの深さ。5.0～200.0サンプル程度

float feedback = 0.3f; // コーラスのフィードバック量。0.0～1.0の間

// 内部変数

CRingBuffur ringbufL, ringbufR; // リングバッファ(https://www.utsbox.com/?p=1505 より)

// ディレイタイムをサンプル数に変換して設定

// depth分だけ読み込むサンプル位置が動くので、動いた際にintervalが0以下にならないようにする

// とりあえず1000サンプル程度とする

// (intervalはリングバッファ https://www.utsbox.com/?p=1505 参照)

int delaysample = 1000;

ringbufL.SetInterval(delaysample);

ringbufR.SetInterval(delaysample);

float theta = 0; // ディレイ読み込み位置を揺らすためのsin関数の角度 θ。初期値は0

float speed = (2.0f * 3.14159265f * rate) / 44100.0f; // 揺らぎのスピード。角速度ωと同じ。

// 入力信号にコーラスかける

for (int i = 0; i < wavelength; i++)

{

// 角度θに角速度を加える

theta += speed;

// 読み込み位置を揺らす量を計算

// sin()関数の結果にdepthを掛ける

float a = sin(theta) * depth;

// 読み込み位置を揺らした際の前後の整数値を取得(あとで線形補間するため)

int p1 = (int)a;

int p2 = a + 1;

// 前後の整数値から読み込み位置の値を線形補間で割り出す

float lerpL1 = lerp(ringbufL.Read(p1), ringbufL.Read(p2), a - (float)p1);

float lerpR1 = lerp(ringbufR.Read(p1), ringbufR.Read(p2), a - (float)p1);

// 入力信号にディレイ信号を混ぜる

float tmpL = (1.0f - mix)*inL[i] + mix * lerpL1;

float tmpR = (1.0f - mix)*inR[i] + mix * lerpR1;

// ディレイ信号として入力信号とフィードバック信号をリングバッファに書き込み

ringbufL.Write((1.0f - feedback) * inL[i] + feedback * tmpL);

ringbufR.Write((1.0f - feedback) * inR[i] + feedback * tmpR);

// リングバッファの状態を更新する

ringbufL.Update();

ringbufR.Update();

// 出力信号に書き込む

outL[i] = tmpL;

outR[i] = tmpR;

}

上記はあくまで実装例です。
読み込み位置を揺らす関数をSin関数以外にしたり、リングバッファを複数用意することで音の揺れ方や厚みが変わります。
リングバッファに保存する信号やフィードバック信号を左右逆にしたり、フィルタをディレイ信号にかけてみるのも面白いかもしれません。

質問はコメント欄や掲示板、Twitterでいただけばとおもいます。
他のエフェクター実装例はこちらにもあります。　→　エフェクターの簡単な実装例

■掲示板
■Twitterアカウント：@vstcpp　　　URL：https://twitter.com/vstcpp