1. WebAudioAPI
実践的
プログラミング
Practical Web Audio API Programming
藍 圭介 小樽商科大学
Ai Keisuke @aike1000
2013.11.30
CC BY Temari 09 http://www.flickr.com/photos/34053291@N05/4658010136/

2. 誰？

3. 今日話すこと
• Web Audio APIは何がすごいのか？
• 簡単なプログラミング例
• はまりやすい落とし穴
• 楽器アプリ作ってみる

4. Web Audio APIは
何がすごいのか？

5. http://middle-earth.thehobbit.com/

6. http://labs.gooengine.com/mozlod/

7. http://www.modulargrid.net/e/racks/synth

8. WebAudioSynth
アナログモデリングシンセ
http://aikelab.net/websynth

9. PG01Web
メタルギターサンプリング音源
http://aikelab.net/pg01/

10. Beatonica
ソーシャルグラフで音楽自動生成
http://beatonica.com/

11. でも、ウェブで音を
鳴らすのって
前からあったよね？

12. <EMBED SRC="○○.mid">
Flash
Java Applet
<Audio SRC=”○○.mp3”>

13. これらは基本的に、サウンド
再生プログラムをブラックボ
ックス化してHTMLに埋め込
んでいたに過ぎない
CC BY-NC-SA Peter Dutton http://www.flickr.com/photos/joeshlabotnik/7778898726/

14. Web
Audio
API
http://www.w3.org/TR/webaudio/

15. ウェブブラウザが
直接サポートする
音声信号処理API
CC BY-ND Hector Lazo http://www.flickr.com/photos/hector-lazo/3101873296/

16. Web Audio API
•音そのものをJavaScriptで直接操作
•プラグイン不要で環境依存しにくい
•由緒正しい(W3C)
注目度が高く進化が速い
•
CC BY-ND Hector Lazo http://www.flickr.com/photos/hector-lazo/4109744948/

17. モジュール指向
モジュール同士を接続してプログラミング
• オシレーター
• オーディオバッファソース
• ゲイン
• フィルター
• ディレイ
• スクリプトプロセッサー
• パン
• コンプレッサー
• コンボルバー
• アナライザー
• ウェーブシェイパー
等のモジュールが用意されている
CC BY-NC cutwithflourish http://www.flickr.com/photos/26735065@N00/4229039436/

18. これによって
何が変わるの？

19. △
これまでできなかった
何かができるようになる
◎
サウンドプログラミングの
ハードルが飛躍的に下がる！

20. Web Audio API
• 特殊な開発環境不要
• 必要なのは普通のブラウザだけ
• 無料
• コンパイル不要
• 速いデバッグサイクルで試行錯誤しやすい
• 特殊な実行環境不要
• メールやウェブで共有した相手も同じ音が聞ける

21. サウンド
プログラミング
の自由化
Public Domain Eugène_Delacroix http://en.wikipedia.org/wiki/Liberty_Leading_the_People

22. 誰でも今すぐ
サウンド
プログラミングが
始められる！

23. 簡単な
プログラミング例

24. オシレーターで音を出してみる
var ctx = new webkitAudioContext();
var osc = ctx.createOscillator();
osc.type = 1; // 矩形波
osc.connect(ctx.destination);
osc.start(0);
http://aikelab.net/webaudiodemo/osc1/

25. やかましい
CC BY-NC-SA Timothy Hart http://www.flickr.com/photos/tmhart/6229873723/

26. ゲインノードで音量ダウン
var ctx = new webkitAudioContext();
var osc = ctx.createOscillator();
osc.type = 1;
var vol = ctx.createGain();
vol.gain.value = 0.2; // 0.0 ∼ 1.0
osc.connect(vol);
vol.connect(ctx.destination)
osc.start(0);
http://aikelab.net/webaudiodemo/osc2/

27. wavファイルを再生する
BufferSource
CC BY Jason Ralston http://www.flickr.com/photos/jasonrphotography/2885155839/

28. wavファイルを再生(1/2)
XHRでサーバからwavファイルを取得する関数
var loadwav = function(file, callback) {
var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open("GET", file, true);
xhr.responseType = "arraybuffer";
xhr.onload = function() {
ctx.decodeAudioData(xhr.response,function(buf){
callback(buf);
}, function(){});
};
xhr.send();
}

29. wavファイルを再生(2/2)
このloadwav関数でwavをバッファに読み込み
var kacha;
loadwav('kacha.wav', function(buf) { kacha = buf; });
BufferSourceを生成してバッファを指定(毎回必要)
var src = ctx.createBufferSource();
src.buffer = kacha;
src.connect(ctx.destination);
src.start(0);

30. キーを押すたびにwavを再生
window.document.onkeyup = function(evt){
var src = ctx.createBufferSource();
if (evt.keyCode == 13)
src.buffer = tan;
// returnキーは「ターン」
else
src.buffer = kacha; // 他のキーは「カチャ」
src.connect(ctx.destination);
src.start(0);
return false;
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/kachatan/

31. WebRTCで
マイク入力した
音声を加工する
CC BY-NC-ND National Film and Sound Archive Australia http://www.flickr.com/photos/nfsa/4580070895/

32. マイク入力の基本
GetUserMedia()の第２引数に関数を渡す
渡した関数でMediaStreamSourceノード生成
var audioproc = function(stream) {
var mic = ctx.createMediaStreamSource(stream);
mic.connect(delay);
delay.connect(ctx.destination);
};
navigator.webkitGetUserMedia({audio : true},
audioproc,
function(e) { console.log(e); }
);

33. ディレイは
声が遅れて聞こえるよ
でもなんか違くない？
MediaStreamSource
(Mic)
Delay
destination
http://aikelab.net/webaudiodemo/delay1/

34. ディレイとゲインで
フィードバックループを作る
var mic = ctx.createMediaStreamSource(stream);
mic.connect(delay);
mic.connect(ctx.destination);
delay.connect(gain);
gain.connect(delay);
gain.connect(ctx.destination);
Feedback
MediaStreamSource
(Mic)
Delay
Gain
Wet
destination
Dry
http://aikelab.net/webaudiodemo/delay2/

35. コンボルバーで簡単リバーブ
XHRでサーバからIRファイルを取得して設定
var convolver = ctx.createConvolver();
var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open("GET", "ir.wav", true);
xhr.responseType = "arraybuffer";
xhr.onload = function() {
ctx.decodeAudioData(xhr.response,function(buf){
convolver.buffer = buf;
}, function(){});
};
xhr.send();
http://aikelab.net/webaudiodemo/reverb/

36. IRファイルとは、実在の
残響音の特徴をwavファイル
として記録したもの

37. ある日のIR収録風景

38. 波形を直接加工する
ScriptProcessor
CC BY-NC thaths http://www.flickr.com/photos/thaths/5852964925/

39. みんな大好きディストーション
波形をブーストしてからクリップ
var fuzz = ctx.createScriptProcessor(1024, 1, 1);
fuzz.onaudioprocess = function(event) {
var sin = event.inputBuffer.getChannelData(0);
var sout = event.outputBuffer.getChannelData(0);
var limit = 0.2;
for (var i = 0; i < sin.length; i++) {
var sig = sin[i] * 6;
// Boost
if (sig > limit) sig = limit;
// Clip
if (sig < -limit) sig = -limit;
// Clip
sout[i] = sig;
}
};
http://aikelab.net/webaudodemo/fuzz/

40. FFTでピッチチェンジャー
var pshift = function(val, indata) {
this.fft.forward(indata);
for (var i = 0; i < stream_length; i++) {
a_real[i] = 0;
a_imag[i] = 0;
}
for (var i = 0; i < stream_length; i++) {
var index = parseInt(i * val);
var eq = 1.0;
if (i > stream_length / 2) {
eq = 0;
}
if ((index >= 0) && (index < stream_length)) {
a_real[index] += fft.real[i] * eq;
a_imag[index] += fft.imag[i] * eq;
}
}
return this.fft.inverse(this.a_real, this.a_imag);
}
pitchShifter.onaudioprocess = function(event) {
var sin
= event.inputBuffer.getChannelData(0);
var sout
= event.outputBuffer.getChannelData(0);
var data = pshift(2.0, sin);
for (var i = 0; i < sin.length; i++) {
sout[i] = data[i];
}
};
DSP.js by cobanbrook
https://github.com/corbanbrook/dsp.js/
http://aikelab.net/webaudiodemo/pitch/

41. はまりやすい
落とし穴
CC BY-NC-SA @notnixon http://www.flickr.com/photos/sansbury/3274031514/

42. Oscillatorや
BufferSourceは
1音鳴らすごとに使い捨て

43. wav,mp3ファイル
を鳴らすにはWeb
サーバが必要

44. ベンダープレフィックス問題
var ctx = new webkitAudioContext();
var ctx = new AudioContext();
window.AudioContext
= window.AudioContext || window.webkitAudioContext;
var ctx = new AudioContext();

45. 旧API名問題
createJavaScriptNode
createScriptProcessor
createGainNode
createGain
createDelayNode
createDelay

46. Panが３次元
手軽な２次元Panを作るのは
けっこう面倒だったり
pan.setPosition( 1.0, 0, -1.0);
pan.setPosition(-1.0, 0, -1.0);
こうするとそれっぽいけど普通の2次元Panとは微妙に違う
参考 http://www.g200kg.com/jp/docs/webaudio/panner.html

47. テストしづらい
• 上限値、下限値のチェックなど音にな
る前のおおまかな検証は可能
• 本当に意図した音色（波形）になって
いるかの自動チェックは難しい

48. バッドノウハウ集
• ScriptProcessorの入力数0はNG
• 特にiOSの場合ダミーで手前に
BufferSourceを接続する必要あり
• iOSでは音を鳴らす前にユーザーの
アクションが必須
• IRファイルは48kHzステレオのみ
※これらはAPIのバージョンアップによって今後変わる可能性もあります

49. 楽器アプリ
作ってみる

50. マルチトラック
シーケンサー
CC BY-NC-SA Matthew Davidson http://www.flickr.com/photos/stretta/531963218/

51. 簡易シーケンサーの作成 (ドラム音源)
ゲイン生成、wavファイル読み込み
var Drum = function(ctx) {
this.ctx = ctx;
this.vol = ctx.createGain();
this.vol.gain.value = 0.4;
this.vol.connect(ctx.destination);
}
this.kick = null;
this.hat = null;
var self = this;
loadwav('wav/kick.wav', function(buf) { self.kick = buf; });
loadwav('wav/hat.wav', function(buf) { self.hat = buf; });

52. 簡易シーケンサーの作成 (ドラム音源)
16分音符4回ごとにBufferSource生成、キック、ハットを鳴らす
Drum.prototype.play = function(n, tim) {
if (n % 4 == 0) {
var src = ctx.createBufferSource();
src.buffer = this.kick;
src.connect(this.vol);
src.start(tim);
}
if (n % 4 == 2) {
var src = ctx.createBufferSource();
src.buffer = this.hat;
src.connect(this.vol);
src.start(tim);
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq1/
}

53. 簡易シーケンサーの作成 (ベース音源)
ゲインの生成、MIDIノートナンバーでシーケンス設定
var Bass = function(ctx) {
this.ctx = ctx;
this.vol = ctx.createGain(); // Gain Node
this.vol.gain.value = 0.3;
this.vol.connect(ctx.destination);
this.seq = [ 33, 33, 40, 33, 33, 40, 33, 33,
33, 33, 40, 33, 33, 40, 33, 33,
31, 31, 31, 38, 38, 31, 31, 38,
29, 29, 36, 29, 36, 29, 29, 29 ];
}

54. 簡易シーケンサーの作成 (ベース音源)
毎回オシレーターノード生成
MIDIノートナンバーから周波数算出
Bass.prototype.play = function(n, tim) {
var osc = ctx.createOscillator();
osc.type = 2; // ノコギリ波
osc.frequency.value
= 440.0 * Math.pow(2.0, (this.seq[n % 32] - 69.0) / 12.0);
osc.connect(this.vol);
osc.start(tim);
osc.stop(tim + 0.08);
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq2/

55. 簡易シーケンサーの作成 (シンセ音源その1)
シーケンスが違うだけでベース音源とほぼ同じ
this.seq = [69, 72, 76, 74, 71, 69, 72, 76];
}
Synth.prototype.play = function(n, tim) {
var osc = ctx.createOscillator();
osc.type = 2; // ノコギリ波
osc.frequency.value
= 440.0 * Math.pow(2.0, (this.seq[n % 32] - 69.0) / 12.0);
osc.connect(this.vol);
osc.start(tim);
osc.stop(tim + 0.10);
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq3/

56. 簡易シーケンサーの作成 (シンセ音源その2)
ディレイを追加
this.delay = ctx.createDelay();
this.delay.delayTime.value = 0.2;
this.feedback = ctx.createGain();
this.feedback.gain.value = 0.3;
this.vol.connect(ctx.destination);
this.vol.connect(this.delay);
this.delay.connect(this.feedback);
this.feedback.connect(this.delay);
this.feedback.connect(ctx.destination);
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq4/

57. 簡易シーケンサーの作成 (シンセ音源その3)
周波数をずらしたオシレーターを３個重ねる
Synth.prototype.play = function(n, tim) {
for (i = 0; i < 3; i++) {
// 3 Oscillators
var osc = ctx.createOscillator();
osc.type = 2;
var detune = 3 * i;
// 3Hz周波数をずらす
osc.frequency.value
= 440.0 * Math.pow(2.0, (this.seq[n % 8] - 69.0) / 12.0)
+ detune;
osc.connect(this.vol);
osc.start(tim);
osc.stop(tim + 0.10);
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq5/
}

58. 簡易シーケンサーの作成 (シンセ音源その4)
フィルターを追加してLFOでゆっくり動かす
this.lpf = ctx.createBiquadFilter();
this.lpf.type = 0; // LPF
this.lpf.Q.value = 20;
this.lpf.frequency.value = 4000;
this.angle = 0.0;
var self = this;
this.lfo = function() {
self.angle += 0.1;
if (self.angle > 2 * Math.PI)
self.angle -= 2 * Math.PI;
self.lpf.frequency.value
= 4000 + Math.sin(self.angle) * 3000;
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq6/
setInterval(this.lfo, 100);

59. できた。

60. 簡易シーケンサーの作成 (完成版)
全部鳴らす
var drum = new Drum(ctx);
var bass = new Bass(ctx);
var synth = new Synth(ctx);
var play = function() {
var t = ctx.currentTime;
for (var i = 0; i < 128; i++) {
t += 0.1;
drum.play(i, t);
bass.play(i, t);
synth.play(i, t);
}
}
http://aikelab.net/webaudiodemo/seq7/

61. GUIをつけてパターンを
選べるようにすれば
本格的な楽器になります

62. Webrhy
GUIをつけてパターンを選べるようにしたらこんな感じ
http://aikelab.net/webrhy/

63. あとは自由な発想で
音楽をハックするだけ
Public Domain Eugène_Delacroix http://en.wikipedia.org/wiki/Liberty_Leading_the_People

64. Thank You!
@aike1000
http://d.hatena.ne.jp/aike/