PURE DATA圖形化音樂編程技術與應用

總序
前言 編寫方法

第 1 章 初識 Pure Data 001
1.1   什麼是 Pure Data 001
1.2   Pure Data 的特點 007
1.3   Pure Data 的發行版本 013
1.4   Pure Data 的安裝 016
 
第 2 章 Pure Data 的設置與操作介面 036
2.1 Pure Data 的操作介面 036
2.2 Pure Data 的設置 042
2.3 Deken Library Manager 053
 
第 3 章 Pure Data 的基本操作 059
3.1 初次使用 Pure Data 059
3.2Pure Data 的基本操作 066
3.3Pure Data 的其他操作 073
3.4Pure Data 元件應用的基本規則 076
 
第 4 章 Pure Data 的組件 081
4.1 Pure Data 中的基本組件 081
4.2GUI 圖形化使用者介面類組
4.3Array 和 Graph 組件 091
4.4GUI 元件屬性 092
 
第 5 章 Pure Data 中的數學運算 100
5.1 算數運算 100
5.2邏輯運算 111
5.3 list 結構  113
5.4運算順序 118
5.5數學運算的應用 123
 
第 6 章 控制級信號處理 129
6.1 控制相關的 message 129
6.2控制信號相關元件 133
6.3不同類型資料的應用 137
6.4 Pure Data 中時間的操作 140
6.5時間相關的應用 144
66資訊的發送與接收 148
 
第 7 章 資料流程處 153
7.1 Message 消息 153
7.2元件間的無線資訊傳遞 161
7.3 Array，Graph 和 Table 164
7.4 subpatch 設計 170
7.5abstraction 應用 178
7.6＄符號參數聲明 188
 
第 8 章 音訊信號處理基礎 193
8.1 聲學常識 193
8.2 數位音訊基礎 202
8.3基本振盪器 213
8.4其他波形的生成 214
8.5濾波器 222
8.6包絡發生器 224
8.7幅值與頻率控制 228
8.8基於聲學原理的設計 242
 
第 9 章 聲音合成與採樣 256
9.1 聲音的加法合成 256
9.2聲音的減法合成 261
9.3聲音的波塑形 269
9.4波塑形技術的應用 279
9.5調製合成 281
9.6調製合成的應用設計 285
9.7 粒子合成 287
 
第 10 章 聲音的採樣 294
10.1 聲音的採樣 294
10.2 基於 array 的採樣處理 296
10.3 採樣技術的應用設計 309
10.4 採樣技術相關的其他內容 320
 
第 11 章 聲音調製與傅立葉變換 327
11.1 傅立葉分析 327
11.2 傅立葉分析的應用設計 332
11.3 幅度校正 339
 
第 12 章 MIDI 控制技術 349
12.1 MIDI 設置 349
12.2 在 Pd 中處理 Note 事件 352
 
第 13 章 基於 GEM 的影像處理 355
13.1 GEM 與影像處理 355
13.2 GEM 中的基本組件 357
13.3 GEM 視窗屬性 363
13.4 基本圖像操作 364
13.5 影像處理 368
13.6 圖形繪製 373
13.7 lighting 380
13.8 即時影像處理 384
 
第 14 章 網路資料與 OSC 控制 395
14.1 網路資料操作 395
14.2 OSC398
14.3 TouchOSC 405
 
第 15 章 人機介面設備設計應用 420
15.1 人機介面設備（HID）420
15.2 人機介面設備的應用設計 425
 
參考文獻430
後 記 431
致 謝 433
作者簡介434

序

　　Pure Data（通常簡稱為 Pd）是一門專業而高效的用於電子音訊處理的聲音程式設計語言，是一種為音訊、視頻和影像處理專門設計的即時圖形化程式設計環境。Pure Data 通常用於即時音樂表演、VJ、音效設計、作曲、音訊分析、連接感測器、調用攝像頭、控制機器人，甚至與網頁進行交互等場合。Pd 是一個開源專案軟體，可以從互聯網上自由下載。

　　Pure Data 最早由美國軟體工程師 Miller Smith Puckette（後面簡稱 Miller Puckette）所開發，Miller 在開發 Pd 之前還開發出了著名的具有相似結構的 Max／MSP 程式。Pd不是一款商務軟體，因此 Pd並非由公司所開發，也不以銷售的方式進行發佈。相反，Pd是一款開源軟體，其原始程式碼是開放的，不屬於任何公司或集團，也沒有註冊專利，所以所有使用者都可以自由使用開源軟體。開源的唯一麻煩是，其使用者大多是有程式開發經驗 的程式師或工程師，因而 Pd 到目前為止還沒有一本針對缺乏程式設計經驗的普通用戶說明 詳盡的操作手冊。

　　Pd 一個較大的不足是其功能與開發過於專業，Pd 的功能與使用只在特定領域的專 業院校或互聯網上的專業論壇中進行教授或討論，因而很多普通用戶都難於瞭解其功 能並進行應用。由於其中涉及大量複雜的技術術語，對於很多初學者而言就愈發難以 學習和理解。本書嘗試幫助初次接觸 Pd的用戶解決學習中最容易遇到的基本問題。

　　Pd 的主要設計者 Miller Puckette 曾經編寫過一本關於電子音樂理論和技術的使用 Pd 進 行電子音樂處理的專著。當然，沒有比軟件設計者更好的編程語言老師了，但Miller 的主要編寫和研究方法並沒有完整而系統地涵蓋整個Pd的應用與開發，而且 Miller 在專著中所探討的問題和教學的方式對於普通使用者而言也過於晦澀難懂。根據 筆者的教學經驗，Miller 所編著的內容需要讀者具備大量數學、電腦科學、聲學、音樂 學，以及專業術語方面的知識才能很好地學習和理解。

　　相對而言，商業公司在經濟利益的驅使下，會盡力改進使用者操作介面，並提供詳盡 的操作手冊，以使普通使用者在首次使用某個軟體時就能夠快速上手並使用；而開源運動 由於沒有經濟利益的驅動，開發者並沒有太多的動力來進行軟體使用者介面設計的改進 和詳細操作手冊的編寫，以使所開發的軟體能夠被更多使用者快速使用。本書的主要編 寫目標就是要嘗試彌補 Pd 作為開源軟體的這樣一個不足。

　　本 書 不 是 為 了 取 代 Miller Puckette 所 編 寫 的 經 典 的《電 子 音 樂 技 術》（The Theory and Technique ofElectronicMusic）一書，本書是對筆者多年電子音樂技術教學的經驗所進 行的總結，在電子音樂技術的教學與思考中，筆者逐漸瞭解了學生們在學習電子音樂的 過程中所遇到的各種問題，特別是很多母語不是英語的同學遇到的問題。
 
　　本書主要針對那些對電子音樂創作和聲音合成感興趣的用戶而編寫，而且比較適合用於自學。本書首先介紹了基本的程式設計常識和聲學定理，然後循序漸進、由淺入深地 講授最高級的電子音樂處理技術。本書中分析的內容主要集中在聽覺和音響方面，以一種更快捷，且電子音樂家更容易接受的方式來進行學習和理解，避免了對抽象的公式 進行太多空洞地講解。在很多內容的敘述上，都假設讀者已經具備基本物理學知識，並且瞭解相關的物理概念。本書所涉及的內容主要以音樂和音響等聽覺內容為主，在敘述方式上也是用簡短的介紹構建可聽的程式來搭建概念體系，而非使用抽象的公式來 教條地說明。而對於數學方面的內容，也僅僅按照特定聲音處理概念所需的範疇來進行探討和引用。對於很多技術的敘述，也儘量從電子音樂創作的角度進行解釋，而非從 純粹的電腦科學、數學或物理學的角度對處理現象和結構進行敘述。因此，本書中的 很多結論和評論都具有筆者較強的主觀性，也希望與讀者進一步探討。

　　本書的寫作得到了很多老師和朋友的幫助，他們對於本書中所介紹與討論的內容 都給出中肯而實際的建議。本書中使用的很多範例和材料來自 Pd 的官方文檔，以及部 分經典的 Pd 相關論文與專著。還有很多材料來源於 Pd 社區和互聯網上很多熱心的論 壇用戶，沒有開源社區用戶熱心而無私的奉獻，就不會有今天 Pd 的發展，也不會有本書 的出現。對於所使用的材料本書盡可能在參考文獻中加以說明，部分出處不詳沒能詳 細注明的內容還希望得到原作者的理解和支持。