ОС для работы со звуком — что она умеет

Фотография: Adi Goldstein. Источник: Unsplash.com

Сегодня продолжим тему и расскажем об открытой ОС Elk Audio, построенной на базе Linux. Она заточена под обработку звука на встраиваемых системах.

Что еще за Elk Audio

Это — операционная система для разработки музыкальных инструментов, синтезаторов и других аудиоустройств. История проекта уходит корнями в 2014 год. Тогда скрипичный мастер Микеле Бенинкасо с группой единомышленников, в которую вошли музыканты, инженеры, специалисты по беспроводным технологиям, спроектировал smart-гитару Sensus. Устройство меняет звучание «на лету» — достаточно постучать по деке или провести пальцем по грифу.

Главной особенностью нового инструмента стала низкая задержка воспроизведения звука — всего одна миллисекунда. В итоге авторы расширили возможности «гитарного» программного обеспечения и адаптировали его для работы с другими устройствами. Так родилась операционная система Elk Audio.

Что она умеет

В основу ОС положено модифицированное ядро Linux с фреймворком Xenomai для потоковой обработки аудио. В то же время разработчики использовали звуковую подсистему ALSA, которая тесно связана с ядром, заменила собой OSS и поддерживает аппаратный синтез MIDI. Сборку дистрибутива авторы выполнили с помощью проекта Yocto, специализирующегося на кастомных системах (в том числе для встраиваемых устройств).

Разумеется, в состав ОС входят специальные программные компоненты вроде демона Sensei, упрощающего работу с GPIO — интерфейсами для связи процессоров с периферией. Еще есть аудиодвижок Sushi для работы со множеством дорожек и звуковых каналов. Elk Audio разрабатывали в партнерстве с производителем музыкального оборудования Steinberg, поэтому система совместима с отраслевыми форматами VST (стр.5).

Что касается аппаратных платформ, то Elk Audio поддерживает ARM, x86 и Raspberry Pi. Разработчики синтезаторов и муз. инструментов могут отказаться от узкоспециализированных чипов и не проектировать новый «мозг» для каждого устройства.

Кто использует Elk

Энтузиасты делают на её основе музыкальные инструменты и делятся своими разработками в тематических сообществах. Например, один инженер представил педаль для гитары NeuralPi, управляемую нейронной сетью — его творение даже обсуждали на Хабре. Повторить проект могут все желающие — энтузиаст выложил подробную инструкцию по сборке.

Инструментами на базе специализированной операционной системы пользуются и именитые исполнители — например, Muse. Во время мирового турне, посвящённого релизу альбома Simulation Theory, вокалист-гитарист группы Мэттью Беллами исполнил песню «The Dark Side» на гитаре, способной воспроизводить плагины формата VST.

Фотография: Héctor J. Rivas. Источник: Unsplash.com

Компания Elk также разрабатывает программно-аппаратные инструменты. Один из последних — онлайн-платформа для совместного написания треков. Небольшое устройство синхронизирует звук инструментов у исполнителей, которые могут находиться в разных городах и даже странах. С помощью этой системы труппа из оперного театра в Сан-Франциско проводила репетиции на дому во время прошлогодней пандемии.

Какие есть альтернативы

Среди аналогов операционной системы Elk Audio можно выделить проект Sound Open Firmware (SOF). Это — инструментарий разработки прошивок для звуковых чипов. С его помощью можно кастомизировать работу цифровых сигнальных процессоров — например, облегчать их, оставляя лишь необходимую функциональность. В состав SDK входит отладчик для поиска проблем при обработке звука, эмулятор DSP и хост-системы (на основе QEMU), а также утилиты сборки образов.

В перспективе можно ожидать появления новых проектов, подобных SOF и Elk Audio. Это пойдет на пользу музыкантам, которые смогут создавать больше необычных программных и аппаратных инструментов.