C# 从头开始创建DSP系统

我喜欢电子音乐，我对它的节奏感兴趣。 我发现了很多关于库中堆栈溢出的有用问题，这些库可以用来播放音频、过滤器等。但我真正好奇的是，究竟是什么在产生幻觉：数据是如何在效果和振荡器之间传递的？我已经对dsp的数学方面进行了研究，我已经找到了问题的答案，但我不确定使用什么样的缓冲系统等。最终目标是建立一个简单的对象，即相互传递数据的效应和振荡器（如果我最终没有拿出所有的头发来实现它，可能会使用多线程）。这不是下一个Problerhead原因，但我感兴趣的是它是如何工作的，这更多的是一个练习，而不是最终产品

目前我使用.net和C#，最近我学习了F#（这可能会或可能不会导致一些有趣的数据处理方法），但如果这些不适合这份工作，我可以在必要时学习另一种系统

问题是：通过使用缓冲区的程序获取大量信号数据的最佳方法是什么？例如，使用队列、数组、链表等是否更好？我应该使样本不可变，并在每次对系统应用效果时创建一组新数据，还是只编辑缓冲区中的值？我应该有一个组织传递数据的dispatcher/thread pool样式的对象，还是效果函数应该直接在彼此之间传递数据

谢谢

编辑：另一个相关的问题是，接下来我将如何使用windows API来播放此阵列？我真的不想使用DirectShow，因为Microsoft现在几乎让它死掉了

EDIT2：谢谢你的回答。在看了所有的技术之后，我会选择使用XNA 4（我花了一段时间在互联网上搜索，找到了解释如何使用XNA 4的方法）或者NAudio来输出音乐…还不确定是哪一个，这取决于系统的先进程度。当C#5.0问世时，我将使用它的异步功能在上面创建一个特效架构。我几乎平等地使用了每个人的答案，所以现在我有一个难题，该给谁赏金…

从阅读一篇文章开始d

这会让你知道你必须做什么

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然后，学习DirectShow体系结构-并学习如何不这样做，而是尝试创建简化的版本。

您看过VST.NET吗(http://vstnet.codeplex.com/这是一个用C语言编写VST的库，它有一些例子。你也可以考虑编写一个VST，这样你的代码就可以从任何主机应用程序中使用。（但即使您不想，查看他们的代码也会很有用）

信号数据通常很大，需要大量处理。不要使用链表！我知道的大多数库都使用数组来放置所有音频数据（毕竟，这是声卡所期望的）

从VST.NET示例中：

    public override void Process(VstAudioBuffer[] inChannels, VstAudioBuffer[] outChannels)
    {
        VstAudioBuffer audioChannel = outChannels[0];

        for (int n = 0; n < audioChannel.SampleCount; n++)
        {
            audioChannel[n] = Delay.ProcessSample(inChannels[0][n]);
        }
    }

public override void进程（VstAudioBuffer[]在通道中，VstAudioBuffer[]在通道外）
{
VST音频通道=输出通道[0]；
用于（int n=0；n

audioChannel是非托管浮点*缓冲区的包装器

您可能将样本存储在一个不可变的数组中。然后，当您想要播放它们时，您可以将数据复制到输出缓冲区（如果需要，可以更改频率）并在该缓冲区中执行效果。注意，您可以使用多个输出缓冲区（或通道）并在最后将它们相加

编辑

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我知道播放阵列的两种低级方法：Windows API中的DirectSound和WaveOut…但是，您可能更喜欢使用外部高级库，例如.NAudio便于.NET音频操作-请参见此向声卡发送正弦波。您可以看到，它们还使用浮点数组，这是我推荐的（如果使用字节进行计算，最终会在声音中产生大量锯齿）.

关于缓冲和异步/线程/同步问题，我建议您看看新的TPL数据流库。它有块原语、并发数据结构、数据流网络、异步消息处理和TPL基于任务的抽象（可与异步/等待C#5功能一起使用），非常适合这种类型的应用。

F#可能是一个不错的选择，因为它非常适合操作函数。函数可能是信号创建和处理的良好构建块

由于Array模块中的高阶函数，F#通常也擅长处理集合，尤其是数组

这些品质使得F#在金融行业很受欢迎，我想，它对信号处理也很有用

有一节专门介绍傅里叶变换，这可能与你想做的事情有关。不过，我想网上有很多关于傅里叶变换的免费信息

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最后，要播放示例，您可以使用。我认为最新版本的API（4.0）也允许录音，但我从未使用过。Xbox上有一个著名的音乐编辑应用程序，名为XNA，所以这绝对是可能的。

我不知道这是否真的是你想要的，但这是我在大学期间的一个个人项目。直到我实现了它，我才真正理解声音和DSP是如何工作的我自己。我试着尽可能接近演讲者，所以我只使用libsndfile来处理复杂的文件格式

基本上，我的第一个项目是创建一个大的double数组，用正弦波填充它，然后使用sf_writef_double（）将该数组写入一个文件，以创建我可以播放的内容，并在wav中查看结果