peterc/coopiano

来源：https://github.com/peterc/coopiano

coopiano - 物理建模钢琴合成器

https://github.com/user-attachments/assets/aa7c3835-e664-40b2-91cd-c30ee46f2247

一个用 C++17 编写的物理建模钢琴合成器。它能将音符和 MIDI 文件渲染为立体声 WAV 文件，并在 macOS 上支持实时 MIDI 输入。声音由击弦槌、琴弦、音板和共鸣模型合成，并带有房间混响效果。无需钢琴采样、下载或第三方库。

发布此代码还处于非常早期的阶段。钢琴本身运行良好，但还有原型 AU 和 VST 插件等尚未包含在此开源版本中。

构建

你需要一个 C++17 编译器和 Make。在 macOS 上，如果尚未安装 Xcode 命令行工具，请先运行 xcode-select --install，然后执行：

make
./coopiano --help

macOS 构建会链接系统自带的 CoreMIDI、AudioToolbox、CoreFoundation 和 CoreAudio 框架。该源码也支持在其他平台上使用 C++17 编译器和多线程进行离线渲染；实时 MIDI/音频仅限 macOS。本次代码提取是在 macOS 上构建和测试的；其他平台未经验证。

编译器设置可以被覆盖，例如 make CXX=clang++ CXXFLAGS=-O3。更改编译器设置前请先运行 make clean。make clean 仅删除可执行文件，不会删除已渲染的音频和预设文件。

运行

# 音符、力度、时长、可选按键保持时间（秒）
./coopiano A4 0.5 8
# 输出 A4_gp.wav；升号音名需加引号，例如 'G#3'。

# 内置音乐演示；输出 demo_piano.wav
./coopiano demo

# 渲染你自己的 MIDI 文件；未附带任何 MIDI 文件
./coopiano performance.mid 1.0 performance.wav

# 从已连接的 MIDI 源或虚拟 coopiano MIDI 目标播放
./coopiano live
# 仅限 macOS；Ctrl-C 停止

不带参数运行 ./coopiano 会以力度 0.5 渲染 A4 音符，时长八秒。离线命令会输出 44.1 kHz、16 位立体声 WAV 文件，不会自动播放。在 macOS 上，可以使用 afplay A4_gp.wav 来收听。每次离线渲染会独立进行峰值归一化。

预设

内置默认设置无需任何配置文件即可使用。default.ini 文档记录了可用的音色和混响控制参数及其取值范围。复制它，编辑副本，然后通过参数明确指定：

cp default.ini my-piano.ini
./coopiano --preset my-piano.ini live
./coopiano --preset my-piano.ini audition --output audition.wav

audition 命令会以递增的力度演奏一个和弦。使用 --help 查看其和弦、力度和时序选项。仅修改 default.ini 不会改变内置音色；需要通过 --preset 参数传入并重启播放来加载更改。

GP_NO_REVERB=1 ./coopiano A4 0.5 8
GP_SAVE_SETTINGS=1 ./coopiano --preset my-piano.ini A4 0.5 8

GP_SAVE_SETTINGS=1 会在 WAV 文件旁写出解析后的预设文件，如 A4_gp.wav.ini。环境变量覆盖优先于预设文件设置。

源码结构

• coopiano.cpp：CLI、MIDI 文件解析器、WAV 写入器和 macOS 实时宿主。
• piano.hpp：位于 piano 命名空间的头文件式合成库。
• instrument.hpp：语音池、音符/踏板调度和乐器效果。
• streaming_soundboard.hpp：流式音板卷积。
• preset.hpp 和 reverb.hpp：INI 配置和立体声房间效果。
• piano_host.hpp 和 piano_resampler.hpp：宿主采样率适配和重采样。
• live_diagnostics.hpp 和 live_bench.hpp：编译进 macOS 宿主的辅助模块。

C++ 源文件/头文件来源于开发项目。历史注释可能引用了该更大项目中的文档。原始的测试和基准测试集合未包含在此处。

许可证

MIT 许可证。详见 LICENSE。