自己紹介

名前: notargs

作ったもの

LGTM Shaders

CRT Shader

今回話す内容

?「Game Jamでプログラマーのみのチームになってしまった…」

?「Game Jamでプログラマーのみのチームになってしまった…」
?「音楽素材どうしよう…」

@「それ、シェーダーで作れますよ！！」

メリット

プログラマーだけで楽曲制作が完結できる
OpenGLとPCMにさえ対応していれば動くため、移植性が高い
プロシージャルなので圧縮率が高い

デメリット

高度な知識と実装力が必要
めんどくさい

手法

Transform Feedback

頂点シェーダでの計算結果を頂点バッファオブジェクトに再度格納する機能
CPUからアクセス可能

Transform Feedback

頂点シェーダでの計算結果を頂点バッファオブジェクトに再度格納する機能
CPUからアクセス可能
GPGPUできる！！

シェーダーの中身

gl_vertexIDを元に、そのタイミングでの波形を返す関数
戻り値はステレオに対応したvec2型

void main() 
{
    float time = gl_VertexID / 44100.0;
    out_sample = mainSound(time) * 0.5;
}

再生処理

waveOutOpenとかで適当に流す

waveOutOpen(&h_wave_out, WAVE_MAPPER, &wave_format, reinterpret_cast<DWORD_PTR>(hWnd), 0, CALLBACK_WINDOW);
waveOutPrepareHeader(h_wave_out, &wave_hdr, sizeof(wave_hdr));
waveOutWrite(h_wave_out, &wave_hdr, sizeof(wave_hdr));

音階と周波数

みんな大好きsinカーブ
濁りの無い音

横幅が周波数（音の高さ）で、1秒間の振幅数、hz（ヘルツ）で表す
縦幅が音量に対応している

間隔が狭ければ高い音に

間隔が大きければ低い音になります

音階の計算方法

ラ（A）の音が440hz
周波数が二倍になると、音階が1オクターブ上がる
1オクターブは12音なので、下記の式で特定の音についての周波数が計算できる

float calcHertz(float scale)
{
    return 440.0 * pow(2.0, scale / 12.0);
}

バスドラムの音を作る

低音でちょっとずつ音量を下げていく
音量とともに周波数も下げても面白い

ハイハット

一瞬だけ乱数を鳴らしてフェードアウトさせる

矩形波

サインカーブと比べると少しトゲのある音

ストリングス（和音）

複数の音を鳴らすには単純に足し算すればいい
下の例文はAm7のコードを鳴らすコード

sound += rect(time * calcHertz(24.0)); // ラ(A)
sound += rect(time * calcHertz(28.0)); // ド(C)
sound += rect(time * calcHertz(31.0)); // ミ(E)
sound += rect(time * calcHertz(35.0)); // ソ(G)

ストリングス（和音）

グラフで見るとこんな感じ

ミキシング

それぞれの音を関数として定義
main直下で足し算することでミキシング
0.5などの数値を掛け算してボリュームを変更
vec2を掛けることでパン（音の低位）を振る

vec2 mainSound(float time)
{
    float sound = 0.0;
    sound += bassDrum(time) * 0.5;
    sound += snereDrum(time) * 0.5;
    sound += hiHat(time) * 0.5;
    sound += strings(time) * 0.2;
    sound += bass(time) * 0.2;
    if (abs(sound) > 1.0) sound /= abs(sound);
    return vec2(sound);
}

最終的な曲のグラフ

実演

https://www.shadertoy.com/view/4l3GD2
※ このサンプルで使っているShaderToyではTransform Feedbackを使っていません