Материал из Linuxformat.

Содержание 1 Trinity 1.1 Микшер в полете 1.2 Устройство-прототип 1.3 Специализированный дистрибутив 1.4 Выбор приложений 1.5 Виртуальная клавиатура 1.6 Ссылки 1.7 Будущее проекта

Trinity

Станция по работе с цифровым звуком на базе открытого ПО может перевернуть рынок звукозаписи, которому недавно грозила монополия разорительно-дорогого и беспросветно проприетарного оборудования, как мобильного, так и студийного…

С тех пор, как викторианские изобретатели впервые нанесли музыку на цилиндры и диски, для музыкальной записи и воспроизведения применялось много разных технологий. Механические «резаки» и проволочные рекордеры сменились магнитной лентой как основным носителем, когда американский агент Джек Маллин [Jack Mullin] увел пару магнитофонов из нацистской радиостанции в конце Второй мировой войны. Аналоговые записи на пленке царили в музыкальной индустрии несколько десятков лет, а размеры лент варьировались от двухдюймовых студийных гигантов до крошечных Nagra в одну восьмую дюйма, без которых не обходился ни один шпионский фильм тех лет.

В 1980-х и 1990-х популярность обрели цифровые магнитофонные форматы DASH, DAT и ADAT, а затем их вытеснили портативные устройства на жестких дисках и флэш-картах. Основным преимуществом таких устройств являлась запись в файл, сделавшая возможным компьютерное редактирование и обработку. Для перевода в цифровой формат ленту пропускали через станцию по работе с цифровым звуком (digital audio workstation, DAW), на что уходили часы.

Однако тогдашние «безленточные» устройства предоставляли самые скудные возможности редактирования и крохотные дисплеи, не имея связи с интернетом. Правда, они были очень компактны, но аудиоматериалы для окончательной обработки все равно приходилось физически передавать на компьютер. DAW-звено этой цепи изначально было «приковано» к офису, так как аппаратные требования к аудио-редактированию в реальном времени превышали способности тогдашних ПК или ноутбуков. Для работы необходимы были специализированные проприетарные DSP-карты ценой в тысячи долларов.

С ростом скоростей процессоров в начале текущего десятилетия программы DAW получили возможность работать на центральных процессорах, без помощи звуковых карт. ПО DAW появилось и на ноутбуках, вне студий – звук записывается и редактируется прямо на месте. Главный недостаток такого подхода состоит в том, что аудиоаппаратура ноутбуков далека от профессиональных стандартов. То же относится к наладонникам типа Compaq/HP iPAQ и другим КПК – встроенная аппаратура годится для голосовых заметок, но никак не для качественной записи музыки.

Как выход из положения, инженеры мобильной звукозаписи применяют внешние аудиоинтерфейсы, обычно с подключением через FireWire, для получения сносного входного качества. Этот комплект вполне можно утащить на себе, но размер его отнюдь не карманный: на столе он раскладывается без проблем, а в дорожную сумку уже не влезет. Портативности шпионских Nagra прошлого века нынешняя аппаратура звукозаписи пока не достигла.

Микшер в полете

Рональд Стюарт – режиссер звукозаписи из Сиэтла, ныне живет в Лос-Анджелесе. Он был среди первых пользователей системы ProTools от Digidesign, де-факто стандарта проприетарных DAW с начала 1990-х. В то время Стюарт записывал ремиксы для убыточного какофонистского поп-дуэта The KLF и ему подобных, а через пару лет задумался о создании DAW «под себя»: портативной, простой в использовании и способной долго работать без подзарядки – а главное, обеспечивать первоклассное качество аудио без лишних ящиков и кабелей.

В идеологии «гибкой» (Agile) разработки ПО каждый проект начинается с истории пользователя. История Стюарта была в том, что он – звукорежиссер, проводящий много времени в разъездах. Компьютер его мечты должен был позволять по своим габаритам комфортно устроиться с ним в самолетном кресле, а также обеспечивать ресурсоемкую обработку аудиоданных на время всего рейса без подзарядки. Кроме того, требовалась возможность делать аудиозаметки и редактировать звукозаписи, а по прибытии в аэропорт выгружать результаты в студию через Wi-Fi.

Устройство-прототип

Сперва Стюарт заинтересовался игровой консолью Sony PlayStation Portable. Он рассудил, что такое устройство, гораздо меньше ноутбука по размеру, но с достаточно мощным процессором, вполне может нести на себе профессиональное аудио-ПО, при достаточно качественном аудио-интерфейсе. Так как PSP официально закрыта для сторонних разработчиков, Стюарт собрал прототип, использовав маленькую системную плату VIA x86 и 6,5-дюймовый TFT-дисплей.

Опыта применения свободного ПО в студии у него не было, но он слышал, что платформа GNU/Linux достаточно эффективна в работе со встроенными устройствами с низким энергопотреблением, и обладает набором мультимедиа-приложений. Несколько производителей профессионального аудиосектора уже выпустили встроенные продукты на основе ядра Linux, сократив затраты на разработку и ускорив выход на рынок благодаря изобилию готовых блоков свободного кода. Расчет был также и на независимость от разработчика ОС.

В первом прототипе Стюарта, Xubuntu (вариант Ubuntu с десктопом Xfce) был установлен на миниатюрный жесткий диск в стиле iPod. С помощью Audacity через аудио-интерфейс Echo Audio было сделано несколько пробных записей, результаты которых убедили Стюарта в том, что он на верном пути. Он назвал проект Trinity и организовал группу под названием Trinity Audio Group для коммерческой разработки устройства.

Для второго прототипа у Compulab были заказаны модуль CM-iGLX и макетная плата. CM-iGLX, размером с кредитную карту, оснащен мобильным процессором AMD Geode LX800 с тактовой частотой 500 МГц, 256 МБ DDR ОЗУ и 512-МБ флэш-накопителем, и по составу интерфейсов почти не уступает «настоящим» материнским платам. Процессоры Geode LX используются в проекте One Laptop Per Child; они х86-совместимы и могут выполнять стандартный дистрибутив, а оптимизация для таких процессоров недавно была включена в ядро Linux.

CM-iGLX обладает потребительскими аудиовозможностями, включая кодек AC97, но требования к качеству звука в проекте Trinity вынудили разработчиков заказать специальную плату. К тому же в большинстве студий применяются электростатические микрофоны, с предусилителями для питания цепи, сходными со схемой питания шин USB отсутствием внешнего источника. Потребительские аудиовозможности такого не предусматривают, и это стало второй причиной, побудившей Стюарта заказать специальную плату. В нее был встроен лицензированный у Echo Audio аудиочипсет высшего качества. Модуль CM-iGLX вставляется в гнездо на материнской плате, оснащенной также Neutrik-комбинацией микрофонного/линейного ввода с регулятором уровня, гнездами линейного вывода, выводом для наушников с регулятором громкости, стандартными USB-портами и гнездами питания.

Специализированный дистрибутив

Я встретился с Рональдом Стюартом в Лос-Анджелесе в декабре 2006, узнав о проекте Trinity из пресс-релиза на Linuxdevices.com: Стюарт показал мне второй прототип на основе модуля CM-iGLX и макетной платы, работающий под управлением Xubuntu. Моя компания недавно выпустила дистрибутив 64 Studio 1.0, и я сразу понял, что мы могли бы значительно улучшить ПО устройства. Я ничуть не умаляю достоинств Xubuntu и Ubuntu как дистрибутивов общего назначения, но при профессиональном создании и редактировании музыки неизбежен нестандартный подход. Например, Trinity по умолчанию не оснащается QWERTY-клавиатурой, а дисплей очень мал по меркам ПК или ноутбуков – всего 8 дюймов по диагонали, с разрешением 800х600.

Кроме того, упор на качество звука и недопустимость сбоев требуют наличия ядра реального времени, которое по умолчанию в обычные дистрибутивы не входит. В 64 Studio мы накопили солидный опыт по включению RT-патчей Инго Молнара [Ingo Molnar] в несколько последовательных версий Linux-ядра, а также по использованию технологий типа rtlimits, обеспечивающих безусловный приоритет аудио-процессов. Интерфейс может зависнуть, запись на диск подождет, но на концерте «живой» музыки в присутствии 10 000 зрителей звук не имеет права прерываться при увеличении системной нагрузки. То же справедливо и для важных живых аудиозаписей, когда повторить звук дважды невозможно.

Мы предложили Стюарту создать специальный дистрибутив для Trinity. Как основа, подошел бы Debian ‘Etch’, с рядом модификаций, сделанных нами для дистрибутива 64 Studio и одного OEM-заказчика. Система Custom Debian Distribution, сделанная нашим ведущим разработчиком Фри Эканаяка [Free Ekanayaka], позволяет создавать специализированные Debian-дистрибутивы при высокой степени автоматизации многих рутинных задач и максимальной унификации основных пакетов.

Кроме того, имея в виду привычные для аудоинженеров тумблеры, мы посоветовали предусмотреть особый пользовательский интерфейс, под который приспособили хорошо знакомый нам Fluxbox: он стабилен и чрезвычайно неприхотлив к системным ресурсам. Нам хотелось сберечь каждый такт процессора для обработки аудио: хотя Geode поразительно скор для встроенного процессора с потреблением энергии всего несколько ватт, но одноядерный чип х86 на 500 МГц вряд ли потянет современный рабочий стол, и надо было использовать его эффективно. Анимированные курсоры и 3D-эффекты в подобном случае – пустой перевод ресурсов: не говоря о нагрузке на процессор, к тому же часто отсутствует аппаратное ускорение графики.

Специализированный дистрибутив для Trinity был назван Transmission. Программа установки взята у Debian, но все вопросы уже разрешены, и пользователю незачем знать о существовании Debian или GNU/Linux при установке дистрибутива на чистый или отформатированный диск. Программа установки англоязычная, настроена на US-раскладку клавиатуры (портативная QWERTY-клавиатура подключается к USB) и один из часовых поясов США. Пользователь единственный, trinity, вход без пароля. Пакет gdm включен, и можно добавить несколько учетных записей с паролями. Использовать виртуальную клавиатуру при входе не получится, потому что она активируется уже после входа. Мы планируем авторизацию через USB-ключи для более безопасного многопользовательского входа без клавиатуры.

Выбор приложений

После загрузки Fluxbox появляется девять значков, по числу основных приложений. Они настраиваются инструментом idesk и должны постоянно находиться в четырех рабочих местах, для быстрого запуска приложений без использования меню. В последних версиях интерфейса пакет fbpanel заменил стандартную панель задач Fluxbox рядом мелких значков, предназначенных для запуска вспомогательных приложений, типа xvkbd (экранная QWERTY-клавиатура для ввода названий файлов в аудио-приложениях).

Сердце системы – пакет jackd, Jack Audio Connection Kit (комплект аудио-подключений, известный большинству пользователей как просто ‘Jack’). Jack – очень эффективная виртуальная коммутационная панель, направляющая аудио от одного порта к другому, и в сочетании с ядром реального времени способен обеспечить бесперебойную работу. Эта программа также управляет синхронизацией различных аудио-приложений и перемещением в пределах аудиозаписей (аналог кнопок воспроизведения, паузы и перемотки назад и вперед в обычном магнитофоне). На новейших процессорах Jack может свести время запаздывания аудио в миллисекундах к считанным единицам, неразличимым для человеческого уха. Jack настроен так, чтобы время задержки было не хуже, чем если бы единственное приложение имело монопольный доступ к аудио-интерфейсу.

Потребности Trinity в записи, редактировании и микшировании обеспечивает Ardour – DAW-приложение на основе Jack, исходно созданное для крупных систем с несколькими мониторами с разрешением как минимум 1280х1024. У Audacity интерфейс куда проще и скромнее, но поддержка Jack в нем осуществляется через библиотеку PortAudio, и она является менее «родной» по отношению к Jack, чем Ardour. Ardour также обладает преимуществом DSP-эффектов реального времени, предоставляемых модулями расширения в формате LADSPA. Зная, что Ardour предстоит работа с диском сравнительно малой пропускной способности, из-за миниатюрного и медленного дисковода, Эканаяка так модифицировал интерфейс GTK+, чтобы он выводил на экран лишь наиболее часто используемые органы управления. В результате Ardourino, как мы назвали новую версию, уместился на дисплее 800х600.

Виртуальная клавиатура

В дистрибутив включено приложение amSynth, программная модель аналогового двухосцилляторного синтезатора, и виртуальная MIDI-клавиатура, на которой можно играть курсором мыши. Включен и секвенсор ударных Hydrogen, с набором синтезированных барабанов и сэмплов для них. amSynth может задействовать внешние MIDI-устройства, подключаемые через USB. И Hydrogen, и amSynth способны реагировать на сигналы подключаемых MIDI-устройств, например, портативной USB-клавиатуры на батареях. Поэтому Trinity – прибор, задуманный как инструмент для записи и редактирования – вполне пригоден как инструмент для создания музыки и/или консоль для сочинения и микширования «живых» мелодий.

Одно из приложений, активно эксплуатирующих беспроводные и Ethernet-подключения Trinity – это idjc, Internet DJ Console. На первый взгляд, это обычный медиа-плейер для ди-джея, с двумя списками воспроизведения и кросс-фейдером, но это также и клиент потокового радио Icecast/Shoutcast. У него есть и другие свойства, полезные в среде радиовещания: кнопки наигрышей, микрофонное сжатие и даже интеграция интернет-телефонии VoIP, так что с помощью idjc можно вести собственное телефонное шоу: подключить микрофон и вещать в «живом эфире» из любой точки земного шара (при наличии доступа к Wi-Fi) – не будучи привязанным к месту паутиной кабелей.

В Transmission включены и другие приложения, используемые в процессе обработки звука. Например, Gnome CD Master может прожигать аудиофайлы на CD, при подключении через USB внешнего пишущего CD-привода. Это приложение не очень известно в среде Open Source, но оно обладает некоторыми уникальными функциями – например, помещением маркеров дорожек непосредственно в аудио-сигнал «на слух», очень полезным при разбивке продолжительных записей. При работе с Сетью для выгрузки файлов используются gFTP и легкий браузер Epiphany, а удаленный вход осуществляет openssh-server. Проводные и беспроводные DHCP-подключения контролируются пакетами wifi-radar, wireless-tools и network-manager. LXF

Ссылки

• Домашняя страница Trinity http://www.trinityaudiogroup.com
• Сайт разработки Transmission http://trac.64studio.com/trinity
• Ardour http://www.ardour.org
• amSynth http://amsynthe.sourceforge.net/amSynth/
• Ударная установка Hydrogen http://www.hydrogen-music.org
• Internet DJ Console http://www.onlymeok.nildram.co.uk

Будущее проекта

Первый прототип проекта Trinity, состоявший из специальной платы и прочих частей, помещенных между двумя слоями оргстекла, был впервые представлен публике на 5-й Международной конференции по Linux-аудио в Берлине, в марте 2007. Второй прототип, в более практичном алюминиевом корпусе, дебютировал на выставке Podcast and New Media Expo в Онтарио, Калифорния, шестью месяцами позже. Короткая линейка из семи устройств Ontario отобразила стремление конструкторов уменьшить и облегчить прибор; этот подход будет воплощен в окончательной версии продукта, выпуск которого намечен на 2008 год. Ожидаются также существенный подъем в производительности процессора, пропускной способности диска и количестве памяти, ведь темп прогресса на ультра-мобильном фронте стремителен.

Проект дистрибутива Transmission организован по образу и подобию любой инициативы Open Source, с собственным базовым сайтом и списком рассылки. Подключение к проекту приветствуется, а так как дистрибутив х86-совместимый, то специальное оборудование для участия не требуется. Любой 32- или 64-битный х86-совместимый компьютер сойдет за платформу разработки, только вот двойная загрузка в проекте не предусмотрена, поэтому желательна отдельная машина. Дистрибутив основан на Debian, и его обновление несложно выполнять с помощью скрипта trinit-upgrade (это оболочка для различных APT-вызовов). Мы ждем ваших предложений по поводу Trinity, и надеемся, что этот проект станет не только первым мобильным аудио-компьютером с GNU/Linux и свободным ПО внутри, но и при- знанной платформой для музыкантов, звукорежиссеров и репортеров всего мира.