一点点科普

什么是PureData？

PureData（ PD ）是由美国软件工程师 Miller Puckette 于上世纪 90 年代开发的视觉化编程语言，主要用于计算机音乐及多媒体艺术的创作。由于 PD 是开源项目，自发布以来已经积累了庞大的开发者基础，并持续有新的扩展功能被添加（现在你甚至可以在 PD 里加载 VST 插件 …… ）。

包含 PD 代码的文件被称为 Patch ， PD 支持创建 SubPatch 所以使用者可以通过抽象来创建功能复杂的 PD 项目。

由于本文不是 PD 入门教程，需要了解更多的读者请前往 https://puredata.info/ 。

可以看作是PD版本的“Hello World” （国内视频通道）

从上面的视频中可以看到 PD 的使用方式与模块化合成器十分相似——通过连接不同的 Object （模块）来实现信号系统的设计；通过调节参数与系统进行实时交互。

我们可以将 PD 看作是声音设计师的 “ 画图环境 ” ，让他们可以使用自己熟悉的设计语言来设计工具的原型，并有机会在之后 “ 投产 ” 。

就像用你小时候的玩具造点“能用的”东西一样

什么是Heavy？

Heavy是由 Enzien Audio 开发的针对 PD Patch 的编译器，可将声音设计师制作的 PD Patch 转换成 C/C++ 代码。这使得声音设计师只需在 PD 环境下工作就能得到可运行于目标平台的代码，而无需自己编写。

我们可以将 Heavy 看作是依据声音设计师提供的工具设计图纸进行生产的自动化车间。

那么我们画图和建造工厂后生产的产品能做什么呢？

PD+Heavy生产的插件可以做什么

1. 根据声音设计师在 PD Patch 中的设计，进行实时的 DSP 运算；

2. 支持音频信号的输入输出，若源 Patch 中包含音频输入物件 ——adc~ 则生成效果器插件，若源 patch 中不包含 adc~ 则生成源插件（如 Wwise SoundSeed Wind ， Wwise SynthOne ）；

3. 支持控制参数的输入输出，既可以接受来自 Wwise SoundEngine 的 Game Parameter 控制，也可以向 Game Parameter 发送数据（如作为 LFO 使用）；

4. 支持 UI 事件的输入输出（仅限 Unity ）。

在了解了我们作为声音设计师的 “ 新技术权力 ” 之后，是时候设计并生产一款产品了！

设定目标—Sample Divider

就像音频版本的像素化效果

Sample Divider效果通常包含在 Bitcrusher 这样的失真插件当中，我将本文的目标设定为生产 Sample Divider 并投入实际使用。

设定这样的目标的原因很简单 ——1 ， Wwise 没提供 Sample Divider ； 2 ， Sample Divider 实际上很实用，尤其在 Cyberpunk 回潮的当下（想象一下如果要实现类似《Nier: Automata》中病毒入侵时以及《 Titan Fall2 》中 Titan 受创时大量出现的声音故障表现，怎么可以没有 Sample Divider ！）。

无痛DSP

在开始 “ 绘制 ” 作为 “ 蓝图 ” 的 PD Patch 之前，我们要先了解 Sample Divider 的工作原理。

Sample Divider是通过以低于输入信号采样率的频率对输入信号进行重采样，以 “ 较低的品质进行输出 ” 来实现对原始信号的扭曲处理的。

下图是对我们之后用到的核心元件 ——Sample and hold （简写为 S/H ）模块功能的解释，来自《电子音乐理论与技术》，作者就是 PD 的作者本人。

S/H模块运作原理

如上图所示，类似正弦波的信号被送入 S/H 模块的左输入点，作为 “Sample & Hold （采样及保持） ” 动作触发 “ 时钟 ” 的锯齿波信号被送入右边的输入点，当锯齿波的值从最高处快速下落至 0 点时便会触发 S/H 物件对信号进行采样的动作，而其余时间则保持已采集的数值。这样，当锯齿波频率越接近输入信号的采样率，则输出信号越接近输入信号，也就是 “ 越高清 ” ，反之则包含更多失真，也就是越 “ 像素化 ” 。

下面是一段 Sample and hold 模块在 VCVRack （我以此类比真实的物理合成器）中工作的演示。

用示波器画台阶（国内视频通道）

在了解了原理之后我们便可开始为生产插件准备图纸（ Patch ）了。

与单独使用 PD 情况不同的是，为了 Patch 能够被 Heavy 正常编译，我们只能使用 PD 当中的部分物件，否则编译时会报错。我将在本文末尾提供不可使用的 PD 物件列表。

为了让插件开放参数给目标平台（本文中是 Wwise ），我们需要按下图的格式声明参数：在 PD 中按 Ctrl+1 创建物件，填入 "r”—— 代表该物件从外部接受信息； "SampleRateDivisionL"—— 在插件界面上显示的参数名称； @hv_param—— 代表该物件将被 Heavy 编译成参数接口； 4 、 24000 、 24000 分别为参数的最小值、最大值和默认值。

1. 为了对输入信号的左右声道进行不同的处理，增加不对称性，我在此为左右声道各创建一个参数。 phasor~ 物件为用作 S/H 模块时钟的锯齿波振荡器， samphold~ 物件就是 S/H 模块， dac~ 物件为音频信号输出的地方。

Note ：此 Patch 中 adc~ 代表信号输入，当 Patch 当中存在 adc~ 时， Heavy 将会生成用于构建效果器插件的代码；若没有 adc~ 物件，则 Heavy 会生成用于构建音频源插件的代码。

2. 接下来测试 patch 的运作。

（国内视频通道）

Note ：我添加了控制采样频率的 hslider 物件，由于该物件在编译成插件后将不起作用，因此测试完之后可以删除。

3. 最后将 Patch 保存到 J:\HeavyAudioPlayground\bitcrusher.pd

Note ：这个地址大家可随意选择，注意之后还会用到。

现在 “ 图纸 ” 已经画好了，下一篇将介绍我们的 “ 自动化车间（ Heavy ） ” 的建造，产品（插件）的生产以及部署！

敬请期待！

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