Wave Generator Synth

Přehled & Pozadí

Wave Generator (Synth) je polyfonní softwarový syntetizér se zaměřením na:

• Vizuální hudbu: Generování Lissajousových figurek přes XY osciloskop na základě frekvencí
• Audio signály: Čisté sinusové, pilovité a obdélníkové signály pro testování a edukaci
• Polyfonní MIDI: Až 16 hlasů s plným CC mappingem a MIDI keyboard ovládáním
• Real-time DSP: Oscilátory s polyBLEP anti-aliasem, per-voice ADSR, soft-clip limitérem
• Flexibilní routing: 2× busy (A=X, B=Y) s 2×2 maticí pro L/R výstup

Use-cases: Generace geometrických obrazců pro ambient hudbu, testování audio zařízení, edukační demonstrace DSP konceptů, generování kalibrační sinusovky, MIDI synth ovládaný hardwarovou klávesnicí.

Účel & Use-Cases

Use-Case A: Lissajousovy figury (DEMO režim)

• Automatické generování progresivně se měnících geometrických obrazců
• X oscilác (BUS A) a Y oscilác (BUS B) vytváří zajímavé křivky v XY osciloskopu
• Ideální pro ambient hudbu, video pozadí, edukaci o sinusoídách

Use-Case B: Polyfonní MIDI synth

• Připojení MIDI hardwarové klávesnice
• Alokace hlasů (max 8–16), každý hlas má vlastní ADSR obálku a fázi
• CC mapování (Volume, Modulation, Rotate angle, Bus gains)

Klíčové vlastnosti

Oscillator Engine

• ✓ 16× VCO (Voltage Controlled Oscillators) s 3 waveformami (SIN, SAW, RECT)
• ✓ Frekvence: 0.01 Hz – 40 kHz
• ✓ Per-VCO gain (0–2.0), pan (-1 až +1)
• ✓ Coarse (±96 semitony) + Fine (±200 centů) tuning
• ✓ Pulse Width Modulation (RECT waveform)
• ✓ PolyBLEP anti-aliasing na SAW/RECT

Voice Allocation & Polyphonie

• ✓ 1–16 hlasů (default 8, konfigurovatelné)
• ✓ First-free voice allocator (starý hlas se ukradne pokud všechny obsazené)
• ✓ Per-voice ADSR (Attack, Decay, Sustain, Release)
• ✓ Per-voice phase tracking

MIDI & Control

• ✓ MIDI Note-On/Off reception
• ✓ CC mapování (10× CC sloty, CC Learning)
• ✓ Pitch Bend support
• ✓ Výběr MIDI input portu (seznam dostupných zařízení)

Routing & Mixing

• ✓ BUS A (výchozí X) a BUS B (výchozí Y)
• ✓ 2×2 matice (A→L, A→R, B→L, B→R pro výstup)
• ✓ Transformace: Rotate angle, Width (L/R spacing)
• ✓ Mode: Swap L/R, Flip X/Y, M/S decode

Osciloskopy

• ✓ Mix XY Scope (L=X, R=Y) s režimy Dot/Line, Normal/Enhanced/Precise
• ✓ Mini scopes (per-VCO, tabbované)
• ✓ Barvy: Accent color, Hue mode, Preset colors
• ✓ Persistence & opacity control (10–100%)
• ✓ Real-time refresh sync'd s audio blokem

Presets & Persistence

• ✓ SQLite DB storage (portable, vedle aplikace)
• ✓ Snapshot images (PNG) pro každý preset
• ✓ Favorite marking, noty k presetu
• ✓ Export/Import batch (JSON format)
• ✓ Persist UI geometrie a stav oken

UI & Graphics

• ✓ Borderless okno (custom header) s OS-level resizem
• ✓ Dark theme + customizable accent color
• ✓ Tray ikona (Minimize/Close to tray)
• ✓ Multi-language: CZ/EN/SK (external .localize)
• ✓ Settings dialog (UI, MIDI, Audio, Presets, About)

Uživatelské rozhraní

Hlavní okno

• Menu bar (File, Tools, Help)
• VCO Tabs: [VCO 0] [VCO 1] ... [VCO 9] s per-VCO sliders (freq, coarse, fine, waveform, gain, pan)
• MatrixPanel: 2×2 bus routing controls
• ScopeTransformPanel: Rotate, Width, Swap, Flip, M/S controls
• BulkAssignPanel: Hromadné úpravy VCO (All Gain, All Freq)
• ClickableOscilloscopeXYWidget: Mix XY scope vizualizace
• MeterBar: Master level visualization
• StatusBar: MIDI messages, step counter

Dialogy

• SettingsDialog: UI, MIDI, Audio, Presets, About tabs
• MixScopeWindow: Large XY scope (mode, color, opacity, persistence)
• DbPresetPickerDialog: Preset browser, save, load, preview

Presets & Management

• SQLite storage:
• Per-preset: All VCO states, bus matrix, routing config
• Preview PNG: snapshot Mix XY scope per preset
• Metadata: Name, Notes, Created timestamp, Favorite flag
• Export/Import: JSON batch operace

Workflow Scénáře

Scénář 1: Lissajousovy figury (interaktivně)

Scénář 2: Polyfonní MIDI synth

Scénář 3: Kalibrační signál

Klávesové zkratky

Troubleshooting

Bez zvuku

• Zkontroluj speaker/headphone připojení
• Master Gain slider není 0
• Settings → Audio tab → vyber správné zařízení
• Zkontroluj OS mixer (Windows Volume, macOS Sound)

MIDI keyboard neodpovídá

• Zkontroluj MIDI kabel
• Settings → MIDI → Enable [x], select port
• Zahrát notu → status bar by měl ukázat Note-On
• Windows: Device Manager → Sound devices (MIDI v seznamu?)

Audio je deformovaný/clipping

• Snižuj Master Gain, VCO gains, Bus gains
• Settings → Audio → check Limiter Drive (default 1.2)
• Snižuj počet aktivních VCO nebo hlasů

CPU vysoký, lagy

• Snižuj Visible VCO (Settings → UI → 10 → zdim na 5)
• Redukuj Polyphony (8 → 4)
• Vypni mini scopes (Settings → UI)
• Zavři ostatní aplikace

FAQ

Q: Lze exportovat zvuk do WAV?

A: Zatím ne (v plánu). Momentálně lze nahrávat přes OS audio rozhraní (Stereo Mix, Loopback).

Q: Jaký je rozdíl mezi DEMO režimem a manuálním nastavením?

A: DEMO automaticky mění frekvence a fáze VCO na vytvoření progresivně se měnících Lissajous figur. Manuální režim umožňuje plnou kontrolu.

Q: Kolik VCO je min/max?

A: Engine: max 16. UI: zobrazování je konfigurovatelné (default 10 viditelných, lze zvýšit na 16 pro CPU penalty).

Q: Jak mapovat CC na vlastní parametr?

A: Settings → MIDI tab → CC Mapping → [Learn] button, posílej CC z MIDI zařízení, vyber Destination z dropdown.

Q: Jak zálohovat presets?

A: Settings → Presets tab → [Export] → JSON file. Pro import: [Import] → vyber JSON.