Ruhan Alpaydin ralpaydin@cs.bilgi.edu.tr

GNU/Linux üzerinde ses ve müzik işleme: Agnula/DeMuDi

Giriş :

Agnula/DeMuDi ses mimarisi :

Bilgisayar üzerindeki ses kartının işlevsel şeması aşağıdaki gibidir :
Analog, yani kulağımızın duyacağı ses dalgaları halindeki ses 'Analog Ses Çıkışı'ndan çıkmadan önce DAC (Sayısal Analog Çevrimci) ile analog hale çevrilir. DSP (Sayısal Sinyal İşleme) ses sentezler/üretir. ADC (Analog Sayısal Çevrimci) ise sesi analog halinde alır ve bilgisayarın kullanacağı sayısal hale çevirir. Mikrofon Analog Ses Girişi'ne, hoparlör ise Analog Ses Çıkışı'na bağlanmalıdır.


Ses kartı, günümüzde, kişisel bilgisayarlarda, standart donanım birimi olarak gelmektedir. Agnula/DEMUDI dağıtımı, sesi ses kartı ve ses işleyen programlar arasında dolaştıran JACK (Jack Audio Connection Kit, Jack Ses Bağlantı Birimi) motoruna sahiptir. Sesi kan olarak düşünürsek, JACK, kan damarlarını birbirine bağlayan kalp gibidir. JACK da bir yazılım parçasıdır ve ses kartına bağlıdır. JACK'ın devamlı olarak atan kalbi jackd adlı jack sunumcusudur. Bu sunumcuyu aradan çıkartarak direkt olarak ses kartına ses göndermek mümkündür; herhangi bir GNU/Linux sürümünde yapılabileceği gibi. Ancak yanyana çalışan bir sürü ses ve müzik uygulaması JACK ile iletişimi gerektirir. Koordinasyonu ve bağlantıları JACK sağlar.

Örnek bir konfigürasyon: Sanal MİDİ klavyesi

Kişisel bilgisayarımızı bir müzik aleti olarak kullanmayı düşünelim ve örnek bir düzenek oluşturalım. JACK'ı, ses sentezleyicisi olan Fluidsynth'i ve klavyeyi bir MIDI klavyesi olarak kullanmamızı sağlayanMidi Virtual Keyboard uygulamalarının iletişimi ve ses oluşturması aşağıdaki şemadaki gibidir:
MIDI sanal klavye ile MIDI müzik olayları (MIDI music events) oluşturulur ve FluidSynth sentezleyicisi aracılığı ile seçilen bir sese eşlenir. FluidSynth bunun dışında çeşitli ses efektlerini de gerçek zamanlı olarak işleme sokar. Örneğin, sese belli özelliklerde yankı eklemek, ses fontunu değiştirmek, hatta gerçek zamanda MIDI müzik olayları göndererek akışı değiştirmek mümkündür. JACK, ses kartı ve sentezleyici program olan FluidSynth arasındadır, sesi FluidSynth'ten alır ve ses kartına gönderir. 

Bu konfigürasyonun detayları için bkz. Ek 2.


Çalıcılar :
Çalmak, bir dosyadaki ses bilgisini okuyup, yorumlayıp analog sese dönüştürülmektir.  GNU/Linux üzerindeki farklı çalıcıları, işledikleri dosya formatları, arabirimleri, işlevleri açısından aşağıdaki gibi sınıflandırmak mümkündür:

Kaydediciler :

arecord -d 10 -f cd -t wav /evdizinim/sesdosyaları/ilk.wav

rec -c 2 -r 44100 -s w -t wav /evdizinim/sesdosyaları/ilk.wav

Sentezleyiciler:

Fluidsynth:

Dosya formatları ve çevrimi :

        sox -v 1.5 dosya.au -r 11000 dosya.wav maske

        soxmix kisim1.wav kisim2.wav ikisesli.wav

Notasyon ve basım :

MusicXML

<?xml version="1.0"?>
  <!DOCTYPE score-partwise SYSTEM "/usr/share/emacs/21.3/lisp/tei-emacs/xml/dtds/music/partwise.dtd" []>
  <score-partwise> 
   <movement-title> Cuccurucucu Paloma (first line of the song) </movement-title>
   <identification>
   <creator type="composer">Caetano Veloso
    </creator>
    <rights>Caetano Veloso</rights>
    <encoding>
     <encoder>Ruhan Alpaydın</encoder>
     <encoding-date>2004-01-26</encoding-date>
    </encoding>
    <miscellaneous>
     <miscellaneous-field name="background information">This song appears in the Almadovar movie 'Hable Con Ella' (Talk to Her). 
     </miscellaneous-field>
    </miscellaneous>
  </identification>
   <part-list>
     <score-part id="P1">
     <part-name>Voice</part-name>
    </score-part>
   </part-list>
   <part id="P1">
    <measure number="1">
     <attributes>
      <time>
       <beats>2</beats>
       <beat-type>4</beat-type>
      </time>
      <clef>
       <sign>G</sign>
       <line>2</line>
  
  ...

Emacs ile MusicXML :

1. Emacs editörü
2. tei (Text Encoding Initiative) kütüphanesi
3. MusicXML DTD (Document Type Definition, belge tipi tanımı) dosyaları

        tar -xzvf tei-emacs.tar.gz

        (setq teidir "/usr/share/emacs/21.3/lisp/tei-emacs")
          (add-to-list 'load-path (concat teidir "/elisp"))
          (load-library "tei-emacs-init")

        M-x load-file /usr/share/emacs/21.3/lisp/tei/tei-emacs/elisp/tei-emacs-init.el

        ( "(XML) Music XML" 
           (concat 
              "<?xml version=\"1.0\"?> 
          <!DOCTYPE score-partwise SYSTEM \n\"" xmldir "/music/partwise.dtd\" []>"))

        M-x byte-compile  /usr/share/emacs/21.3/lisp/tei-emacs/elisp/xml/xmlsgml-setup.el

Lilypond

lilypond the-heart-asks-pleasure-first.ly

the-heart-asks-pleasure-first.tex
  the-heart-asks-pleasure-first.pdf
  the-heart-asks-pleasure-first.ps
  the-heart-asks-pleasure-first.png
  the-heart-asks-pleasure-first.midi

Emacs ile Lilypond

 

Aşağıdaki png dosyası ise yukarıdaki the-heart-asks-pleasure-first.png dosyasıdır:

Referanslar :

Ek 1 : Unix'e giriş:

İşletim Sistemi nedir?

İşletim sistemi sabit bilgisayarda, donanım birimleri ile programlar arasındaki iletişimi sağlarlar. Donanım birimleri, sabit disk, fare, grafik ekran, dinamik bellek vb.dir. İşletim sisteminin kendisi de bir programdır ve bilgisayar açıldığında, bu program bilgisayarın belleğine yüklenir ve çalışmaya başlar. Bu noktadan sonra kullanıcı bilgisayarla iletişirken, aslında işletim sistemi ya da işletim sistemi üzerinde çalışan programlar ile iletişiyordur. Aşağıdaki resim, bu soyutlama tabakalarını gösterir:


Unix'in tarihçesi:
Unix, AT&T laboratuvarlarında 1960'ların sonunda geliştirilmiş bir işletim sistemidir. Solaris, BSD Unix, HP Unix, IBM AIX, SGI Irix Unix'in türevleridir. Ancak, Unix'e gücünü veren işletim sistemi tasarım prensipleri bu türevlerin hepsinde aynıdır. Unix, modüler, çok kullanıcılı ve çok süreçli (multitasking) bir işletim sistemidir.  Süreçlerin, kullanıcıların, dosya sisteminin ve aygıtların yönetimi büyük bir kesinlikle yürütülür.

Unix'den daha yeni olan işletim sistemleri, sözgelimi Windows, olduğu halde Unix halen en iyi işletim sistemidir. Apple bilgisayarlarının işletim sistemi olan MacOS X de Unix-tabanlı çekirdek üzerindedir.

Linux PC üzerindeki Unix'tir

Unix'in modülerliği

Komut satırı mı, grafiksel arayüz mü?

Unix öğrenme eğrisi

• Unix gereçlerini ve kabuk komutlarını kullanmak;
• Rutin işlemlerin otomasyonunu sağlayan kabuk programcıkları (shell scripts) oluşturmak;
• İstenilen uygulama programlarına ulaşmak ve onları kodlamak, derlemek, yüklemek

Kabuk ortamı, bash ve bash komutları

Temel Unix komutları :

• Dosya sisteminde dolaşmak için : ls, cd, pwd.
• Dosya özelliklerini değiştirmek için : chmod, chown, chgrp.
• Dosyanın içeriğini görmek için : more, less, wc.
• Dosyaları silmek/kopyalamak vb. için : cp, mv, rm, ln.
• Dosya sistemini görüntülemek için : df, mount.
• Dosya aramak : find, which.
• Bash'de yönetim : history, exit, bash.
• Bash'deki ortam değişkenleriyle oynamak: printenv, export.
• Sistem güvenlik yönetimi : last, who, w, passwd.
• Süreç yönetimi : ps, kill, nice.
• Sistem kapatması : shutdown, restart, poweroff, halt.

          ruhan@demudi:~$man ls

Editörler :

ruhan@demudi:~$emacs ilkdosya.txt
  ruhan@demudi:~$ls -l

  ruhan@demudi:~$cp ilkdosya.txt ilkdosya-kopya.txt
  ruhan@demudi:~$wc ilkdosya.txt
  ruhan@demudi:~$ls *.txt
  ruhan@demudi:~$more ilkdosya.txt
  ruhan@demudi:~$history
  ruhan@demudi:~$chmod 700 ilkdosya.txt

Pencereleme ortamları : GNOME ve KDE

Referanslar:

1. Graham Glass, UNIX for Programmers and Users, Prentice Hall, 1993.
2. http://www.gnome.org
3. http://www.kde.org

Ek 2 : Sanal MİDİ klavyesi konfigürasyonu:

JACK:

Aşağıda ise MIDI damarları:

Patchbay ise bu damarların bağlantılarını gösterir . JACK'ı kullanan yeni programlar açtıkça bu damarlara yenileri eklenecektir.

Qsynth'ı başlattıktan sonra Patchbay :



Virtual MIDI keyboard programını başlattıktan sonra ise Patchbay :

 

Qsynth:

'Messages' sistemden geri besleme almak ve sorunları görmeye yardımcı olan bir pencere açıyor:


'Setup' dan bir ses fontu ekliyoruz :

Virtual MIDI keyboard :

Aşağıdaki XML dosyası JACK'ın FluidSynth ve Virtual Midi Keyboard ile yaptığı bağlantıları gösterir. Bu dosya , QJackctl'in Patchbay kısmında Virtual MIDI de uygulaması da başlatıldıktan sonraki bağlantılardır (Yukarıdaki Untitled4 olara kaydedilecek XML dosyası.)

<!DOCTYPE patchbay>
  <patchbay version="0.2.15a" name="sanal-midi-konf" >
   <output-sockets>
    <socket exclusive="off" type="midi" client="Virtual Keyboard" name="Virtual Keyboard" >
     <plug>Virtual Keyboard</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="midi" client="ES[0-9]+" name="ES1371" >
     <plug>ES[0-9]+</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="midi" client="Midi Through" name="Midi Through" >
     <plug>Midi Through Port-0</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="audio" client="qsynth" name="qsynth" >
     <plug>left</plug>
     <plug>right</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="audio" client="alsa_pcm" name="alsa_pcm" >
     <plug>capture_1</plug>
     <plug>capture_2</plug>
    </socket>
   </output-sockets>
   <input-sockets>
    <socket exclusive="off" type="midi" client="FLUID Synth\([0-9]+\)" name="FLUID Synth (3976)" >
     <plug>Synth input port \([0-9]+:0\)</plug>
     <plug>Synth input port \([0-9]+:1\)</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="midi" client="ES[0-9]+" name="ES1371" >
     <plug>ES[0-9]+</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="midi" client="Midi Through" name="Midi Through" >
     <plug>Midi Through Port-0</plug>
    </socket>
    <socket exclusive="off" type="audio" client="alsa_pcm" name="alsa_pcm" >
     <plug>playback_1</plug>
     <plug>playback_2</plug>
    </socket>
   </input-sockets>
   <slots/>
   <cables>
    <cable output="qsynth" input="alsa_pcm" />
    <cable output="Virtual Keyboard" input="FLUID Synth (3976)" />
   </cables>
  </patchbay>