OtoPerl - perl でライブ・サウンド生成しよう。
OtoPerl - live sound generation with Perl.

Haruka Kataoka

Haruka Kataoka 片岡ハルカ

• 東京大学理学部情報科学科 学部卒（五十嵐研究室）
• 株式会社アーキネットにて 1人エンジニア
• 2009年末より自由業
• Webサイト開発や、プラベートでPerlを利用

動機1

• PerlやPythonを使い、音声ファイルを出力して遊んでいた
• →リアルタイムにできないだろうか？
• 「（速度的に）無理じゃない？」と言われて逆にやってみたくなった

動機2

• Dominik Eulberg インタビューから
• テクノやアヴァンギャルド系の、コンピュータを中心に使用したライブに関する定番の批判
• どうしても 演奏が地味になってしまう/何をしているかわからない。

• Propellerhead "The Producers Conference" プロモーションから
• コンピュータ音楽・ライブ向けのソフトを多く販売している Propellerhead までこんな事を（ライブ用のソフトを売るため）

「メールチェックライブ問題」

• 解決策として…
• 生演奏を入れる
• デバイスを使う（センサー, Wiiリモコン...）
• 実際にはPCからの出音に対し、生演奏やデバイス等の操作が「おまけ」「飛び道具」となりがちである。

逆に、キーボードを叩きまくるライブは？

• 「仕事中毒のビジネスマンみたいな」
• 「ソフトウェア開発の修羅場みたいな」
• コーディングのみで即興演奏
• コーディングしている所を見せつける事で、メールチェック…といった批判ができないくらいに
• さらに、コーディングしている画面をプロジェクタで見せれば完璧！？

Max/MSP, pd

• ビジュアルプログラミングは、通常のプログラムに慣れたプログラマーには辛い

csound, Processing

• コンパイルが必要で、コーディングによる即興演奏はできない

SuperCollider, Chuck, Impromptu

• 専用言語を覚える必要があったり、元となっている言語の機能をフルに使えなかったりする
• ライブでコーディングするには、すぐに、早く書けて、なんでもできる単語がよい。そんな便利な言語と言えば…やはり…

perl

• なんでもできる！
• 早い！（書くのが） 
• かっこいい！

• otoperld というサーバを起動すると、テストトーンが鳴ります。
• コードを書いて otoperlc というスクリプトでポストします
• モジュールをロードする際も otoperlc を使います
• コードを編集してポストしなおすと、上書きされます

• 波形を生成する wave という関数を上書きする事で、音色を サイン波 - 矩形波 - ノコギリ波 - 無音 と音を出したまま変更します。

• 様々なシンセサイザー的サウンドを試します ( サイン波 - 矩形波 - AM - PWM - 音階 - エンベロープ - FMシンセ - ローパスフィルター )

• AIFFファイルのサウンドデータを読み込んで再生します。再生位置からサウンドデータを読み取る関数を上書きして、様々なエフェクトをかけます ( ピッチ変調 - コーラス効果 - ショートループ ) ( サンプル元として Akichans / "Dansei Lotion" (100yenLABEL) を使用しています。 )

• 極端なFM変調を利用したノイズ・サウンドの例です。

• github で配布中のサンプルファイル otoperl-sample.pl のサウンドです。

基本的な実装1

• AudioUnit (CoreAudio) で音を出します。
• AudioUnit からコールバックされるC関数からPerlで波形データを作るサブルーチンを呼び出し、波形データを AudioUnit に返します。

基本的な実装2

• 波形データを作るPerlサブルーチンをevalで上書きする
• HTTP::Server になって perl コードの POST を受け取り eval する

最初のotoperld実装

• 結論:上手く行かなかった
• Perl中に AudioUnit を呼び出す C を埋め込む方針
• XS, Inline::C, SWIG を検討
• Inline::C が簡単そうなので開始

ithreadsを使わない場合

• AudioUnit からのコールバックは別スレッドになる
• thread 間で Perl の関数呼び出し stack 等は共有されてしまう

Segmentation Fault

• AudioUnit コールバックからの Perl stack へのアクセスと HTTP Server 側の stack へのアクセスがぶつかる
• 両者の同期を取る方法が見つからず、この実装はできなかった。

ithreadsを使った場合

• thread 間で stack が分離できる
• 所謂(POSIX スレッド等の)スレッドと違い、実行コードも複製されている（インタプリタが複製されている）共有変数以外は、殆ど別プロセス

ithread

• evalしたコードの変更が 別の ithread には反映されない
• 共有変数でもサブルーチンを渡す事はできない
• 殆どプロセスみたいな…
• ithread 間で上書きされたコードを

別の実装案

• AudioUnit駆動部分とPerlからの波形生成部分を別プロセスにして、UDP通信で波形データを送る実装アイデア（これは実装していない）

現在の実装

• C のコードに perl を埋めこむ perlembed
• HTTPサーバ と CoreAudio のコールバック の2スレッド
• コードのevalとCoreAudioのコールバックは同じPerlインタプリタで。

C + embedded perl

• これでうまく実装できた
• 条件変数でコードのevalとAudioUnitからのコールバックを排他
• この方針だと、AudioUnit化してDAWで実行できる様になるかも？

なんでも実行し放題, 危険！

• otoperldはなんでも実行し放題。
• IPフィルタとかの実装が必要
• 複数のユーザが同時に1つのサーバにアクセスできるので、これを使って面白い演奏もできるかも。

use で死ぬ問題

• evalしたコードに use や require が入っているとSegmentation fault で死ぬ。
• モジュールのファイルを1つづつotoperlcで読み込ませる事は可能。
• useできるとCPANモジュールが使えて便利なのに！

CPU利用率を下げたい

• Core i5 MBP で、矩形波（ファミコンチックな音）6音同時再生で途切れだす。
• Cとperl の繋ぎはこれ以上早くならないの？
• Perl側マルチスレッド/プロセスで複数の音源を別々に実行→C側でミックス

実験的な用途に限らず、どんな曲でも作れる様に

• シンセ
• エフェクター
• サンプラー
• シーケンサー(MML風の)

外部との接続

• オーディオ・イン
• MIDI IN/OUT
• デバイスへのアクセス

他言語での OtoX 展開

• 以下の条件が合えば、他言語でも実装可
  • Cへの埋め込みができて
  • evalがある
• OtoRuby とか OtoScheme とか…
• つまり…

音の為の専用言語は不要！

• 全てのプログラマーをサウンド・パフォーマーに！！