JUCEでPCMシンセサイザープラグイン（VSTi）を作る

はじめに

PCMシンセサイザープラグイン（VSTi）を作ってみたいと思い作り方を調べていたところ、JUCEというオーディオアプリケーションを作るためのフレームワークがあることを知りました。

JUCEでPCMシンセサイザープラグイン（VSTi）を作ってみたいと思い作り方を調べていたところ、スタンドアロンのPCMシンセサイザーを作る記事はありましたが、プラグイン（VSTi）形式のPCMシンセサイザーを作る記事があまりありませんでした。

そこで今回は、プラグイン（VSTi）形式のPCMシンセサイザーの作り方について紹介してみようと思います。

作るにあたっては以下の記事を参考にしました。基本的に元記事と流れは同じですが、そのままでは上手くいかない点があったため一部改変・追記しています。
https://vaporsoft.net/creating-a-very-simple-sampler-audio-plugin-in-juce-5/

開発環境

• Visual Studio 2022
• JUCE 7.0.1

プロジェクトの準備

プロジェクトの作成

Projucer.exeを開きメニューバーから File -> New Project...を選びます

左のメニューからPlugin -> Basicを選びます。Project NameにSimpleSamplerを入力しCreate Projectを押します。

保存場所の選択画面が表示されるので、任意のフォルダを選択します。

プロジェクトの設定

左上の歯車マークをクリックしプロジェクトの設定を開きます。
左の一覧のPlugin CharacteristicsのPlugin is a SynthおよびPlugin MIDI Inputにチェックを入れます。

空のソースファイルの追加

左のメニューのFile Explolerを選択しSourceを表示します。
Sourceを右クリックし、Add New CPP & Header File...をクリックします。

ファイル名にSimpleSynthを入力し保存します。

Ctrl+Sを押し、プロジェクトの設定を保存します。

Visual Studio 2022の起動

Select exporterからVisual Studio 2022を選択し、右のVisual Studioのマークをクリックします。

実装

SimpleSynthクラスの実装

以下のように、SimpleSynth.hにjuceのライブラリを読み込むためにJuceHeader.hをincludeします。次にSynthesiserクラスを継承した新しいクラスSimpleSynthを定義します。

SimpleSynth.h

// SimpleSynth.h

#pragma once
#include <JuceHeader.h>

using namespace juce;

class SimpleSynth : public Synthesiser {
public:
	void setup();
private:
	// manager object that finds an appropriate way to decode various audio files.  Used with SampleSound objects.
	AudioFormatManager audioFormatManager;
};

SimpleSynthのsetup()関数に、シンセサイザーの初期設定を行うための処理を実装します。

SimpleSynth.cpp

// SimpleSynth.cpp

#include "SimpleSynth.h"
#define MAX_VOICES 16

void SimpleSynth::setup() {
	// add voices to our sampler
	for (int i = 0; i < MAX_VOICES; i++) {
		addVoice(new SamplerVoice());
	}

	// set up our AudioFormatManager class as detailed in the API docs
	// we can now use WAV and AIFF files!
	audioFormatManager.registerBasicFormats();

	// now that we have our manager, lets read a simple file so we can pass it to our SamplerSound object.
	File* file = new File("file.wav");
	ScopedPointer<AudioFormatReader> reader = audioFormatManager.createReaderFor(*file);

	// allow our sound to be played on all notes
	BigInteger allNotes;
	allNotes.setRange(0, 128, true);

	// finally, add our sound
	addSound(new SamplerSound("default", *reader, allNotes, 60, 0, 10, 10.0));
}

補足として、ファイルfile.wavのパスは、VSTホストアプリケーションのカレントディレクトリからの相対パスになります。

SimpleSamplerAudioProcessorクラスの実装

DAWからMIDIを受け取りSimpleSynthクラスを操作するためのSimpleSamplerAudioProcessorクラスを実装します。
PluginProcessor.hを開き、以下のように追記します。

PluginProcessor.h

/* 前略 */

#pragma once

#include <JuceHeader.h>
#include "SimpleSynth.h" // 追記1

/* 中略 */

private:
    //==============================================================================
    SimpleSynth synth; // 追記2
    JUCE_DECLARE_NON_COPYABLE_WITH_LEAK_DETECTOR (SimpleSamplerAudioProcessor)
};

次に、SimpleSamplerAudioProcessorクラスのprocessBlock関数内の処理を全て削除します。そして、オーディオをレンダリングするために必要な処理をprocessBlock関数に以下の通り定義します。

PluginProcessor.cpp

void SimpleSamplerAudioProcessor::processBlock (juce::AudioBuffer<float>& buffer, juce::MidiBuffer& midiMessages)
{
    juce::ScopedNoDenormals noDenormals;
    auto totalNumInputChannels = getTotalNumInputChannels();
    auto totalNumOutputChannels = getTotalNumOutputChannels();

    for (int i = totalNumInputChannels; i < totalNumOutputChannels; ++i)
        buffer.clear(i, 0, buffer.getNumSamples());

    synth.renderNextBlock(buffer, midiMessages, 0, buffer.getNumSamples());
}

次にSimpleSamplerAudioProcessorクラスの関数prepareToPlayでサンプルレートの設定を行います。以下の通り追記します。

PluginProcessor.cpp

void SimpleSamplerAudioProcessor::prepareToPlay (double sampleRate, int samplesPerBlock)
{
    synth.setCurrentPlaybackSampleRate(sampleRate); // 追記
}

最後にSimpleSamplerAudioProcessorクラスのコンストラクタでシンセサイザーの初期設定を行います。以下の通り追記します。

PluginProcessor.cpp

SimpleSamplerAudioProcessor::SimpleSamplerAudioProcessor()
#ifndef JucePlugin_PreferredChannelConfigurations
     : AudioProcessor (BusesProperties()
                     #if ! JucePlugin_IsMidiEffect
                      #if ! JucePlugin_IsSynth
                       .withInput  ("Input",  juce::AudioChannelSet::stereo(), true)
                      #endif
                       .withOutput ("Output", juce::AudioChannelSet::stereo(), true)
                     #endif
                       )
#endif
{
    synth.setup(); // 追記
}

ビルド

Visual Studio 2022のメニューからビルド -> ソリューションのビルドを実行します。

以下のように出力されたら成功です。

vst3およびwavファイルの配置

1. SimpleSampler\Builds\VisualStudio2022\x64\Debug\VST3にSimpleSampler.vst3ファイルが生成されているので、SimpleSampler.vst3をC:\Program Files\Common Files\VST3にコピーします。
2. シンセサイザーで再生するwavファイルをfile.wavにリネームし、VSTホストアプリケーションのカレントディレクトリにコピーします。通常はVSTホストアプリケーションの.exeファイルが配置されているディレクトリです。

動作確認

VSTホストアプリケーション（DAW）でSimpleSamplerという名前のプラグインを開いて確認します。VSTホストアプリケーションのカレントディレクトリに配置したwavファイルが再生されれば成功です。

おわりに

VSTi形式のPCMシンセサイザーを作成できました。今回のサンプルでは、.vst3ファイルの他に、シンセサイザーが再生する.wavファイルも適切なパスへ配置する必要がありました。
.wavファイルは.vst3にバイナリとして同梱したほうが使い勝手が良いため、次の記事では.wavファイルをバイナリとして組み込む方法を紹介します。

今回作成したプロジェクトは以下リポジトリに置いているので、興味のある人は見てみてください。

リポジトリ