Max 7で本格的なアプリケーションを作成します。パート1-問題の説明、ビジュアルプログラミング

情報の視覚化の問題を解決するとき、明らかに、考えられたことの実際的な実装の問題が生じます。 この一連の記事は、Cycling '74のMax 7でビジュアルプログラミングを使用してアプリケーションを設計するプロセスに専念しています。 単純なものから複雑なものまで、問題の研究を始めましょう。 アマチュアの準備から本格的な「単一ファイル」アプリケーション（スタンドアロン.exe）に進みます。

レベル：簡単

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最終結果

確かに誰かがプログラムを使用していて、それがMaxを使用して作成されたことに気付いていません。 このようなプログラムは、たとえば、 DAW Ableton Liveです。 Max for Liveのためだけでなく、オブジェクトのインターフェイスによって推測できます。 もちろん、このような深刻なプロジェクトでは、Maxだけでなく、追加のライブラリ、ファイル、スクリプトなども使用されます。 iPadには、サウンドを操作するための最新のプログラムもあります。 このシリーズの記事では、最も単純な例から始めて、このような複雑なアプリケーションの設計プロセスを理解しようとします。

目次

1.ビジュアルプログラミング
→1.1。 コンセプト
2.最大7インターフェース
3. Maxでプログラムを構築する原理
→3.1。 入力と出力を備えたモジュラーオブジェクト
→3.2。 カプセル化[pパッチ名]
→3.3。 日曜大工パッチ
→3.4。 [bpatcher]
4.プログラム構造
→4.1。 デザインスペース
→4.2。 最初のステップ
→4.3。 バング、メトロ、カウンター、ナンバー
→4.4。 過剰を取り除く
→4.5。 その他のオブジェクト
→4.6。 論理演算子、正規表現
→4.7。 論理式
5.便利なモジュール
添付ファイル
便利なリンク
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§1.ビジュアルプログラミング

ビジュアルプログラミングは、テキストを書く代わりにグラフィックオブジェクトを操作してコンピュータープログラムを作成する方法です。 [1]

このプログラミング方法により、読者はC / C ++のような言語でコード行を書くことから離れることができ、すべてがモジュールとそれらの関係の形で提示されます。 開発プロセスはより視覚的かつ高速になり、プログラムは実行中にリアルタイムで実行されます。 構造の変更については、コンパイルなしで結果がすぐに表示されます。 実際、プログラムの論理フローチャートを作成しています。

視覚化の問題を解決するには、ビジュアルプログラミング言語であるMax（MSP）を使用します。 基本的に、Maxはインタラクティブなアートオブジェクトを作成するように設計されていますが、膨大な数の問題を解決するためにも使用できます。 多くの分野で、美しく視覚化できるものを見つけることができます。 未知のプログラムのさまざまな美しいインターフェイスがヒーローのコンピューターに描かれているこれらのスパイ映画を思い出してください。 そして実際には-たとえば、センサーからの情報の視覚化。 さらに、WindowsマシンとMac OSコンピューターの両方で開発を行うことができます。

§1.1。 コンセプト

実装プロセスを説明するために、次の概念を紹介します。

• オブジェクトは、操作を実行したり情報を表示したりするプログラムの要素です。 入力値と出力値がある場合とない場合があります。
• モジュールは、特定のタスクを実行するためにサブパッチに結合されたオブジェクトのグループです。
• パッチ、サブパッチ-Max 7では、開発中のプログラムのソースファイルは.maxpatch、.maxhelpまたは.jsonの形式で保存され、パッチと呼ばれます。 同様に、サブパッチはパッチの子であり、個別のファイルとパッチ内の両方に保存できます。
• インレット -モジュールの相互切り替えを作成するオブジェクト。 これは、モジュールの入力パラメーターです。
• アウトレット[アウトレット] -スイッチングモジュールを相互に作成するオブジェクト。 これは、モジュールの出力値です。
• モジュール入力 -外部オブジェクトとモジュールの接続場所、入力パラメーター。
• モジュール出力 -外部オブジェクトとモジュールの接続場所で、モジュールの出力を出力に送信します。

電気通信に関しては、モジュールはスイッチとして機能し、スイッチは指定された機能を実行し、結果を出力ポートに送信します。

§2.インターフェイス最大7

ご注意 この記事では、明白なことを掘り下げないようにします。 オブジェクトおよびモジュールの操作に関する多くの追加情報がヘルプで利用可能です-オブジェクトを右クリックし、「object_nameヘルプを開く」。 したがって、プログラム要素を説明する場合、構文または構造ではなく、主にその目的が優先されます。

基本的に、モードを使用します：コンストラクターとプレゼンテーション、およびコンソールウィンドウ（最大コンソール）、オブジェクトインスペクター（インスペクター、CTRL + I）およびパッチインスペクター（インスペクターウィンドウ、CTRL + SHIFT + I）を確認します。

1. プログラムのメインメニュー
2. [インレット]オブジェクト。 モジュール入力
3. モジュールのコンポーネント（オブジェクト）、実行可能部分。
4. [アウトレット]オブジェクト。 モジュール出力。
5. 検査官。 選択したオブジェクトのパラメーター。
6. パッチ編集のロック/ロック解除。
7. デザインモードとプレゼンテーションモードを切り替えます。
8. オン/オフグリッド。
9. プログラム領域。

§3. Maxでプログラムを構築する原理

§3.1。 入力と出力を備えたモジュラーオブジェクト

プログラムを作成するプロセスは、モジュールとモジュール間の関係のブロック図を作成することになります。 Maxに組み込まれているモジュールを使用できますが、最も興味深いのは自分でモジュールを作成することです。 これは、プログラム内から呼び出す場合と、プログラミングプロセス全体で使用する場合の両方で非常に便利です。 通常のプログラミングでは、このモデルはOOPの形式で提示されます。または、1つのモジュールを1つの関数として想像できます。そのパラメーターはモジュールの入力[インレット]、戻りは出力であり、多くの出力[アウトレット]があります。

注：パッチにオブジェクトを追加するには、空のスペースでマウスを2回クリックするか、Nキーを押して名前を入力し、Enterキーを押すと、既に他のオブジェクトと接続できます。

カスタムモジュールを追加するには、いくつかの方法があります。

-カプセル化[pパッチ名]、
-スタンドアロンパッチ、
-[bpatcher]。

§3.2。 カプセル化[pパッチ名]

この概念は、通常のプログラミング言語でのカプセル化の概念に似ています。 この場合、すべてが基本です。グループ/モジュール/ファイルに結合するオブジェクトを選択し、CTRL + E（編集-カプセル化）を押します。 この方法でカプセル化が完了すると、出力はモジュール-[p patchname]になります。patchnameは英語のフレーズです。 数字も使用できます。

このプロセスの完了後、マージされるオブジェクトはMaxパッチウィンドウから消えます。 実際、元のパッチ内のMaxは、サブパッチャーを作成し、選択したすべてのオブジェクトとその接続を転送します。 外部接続の存在に応じて、カプセル化装置は自動的にオブジェクトのインレットとアウトレットを挿入し、それらを外部オブジェクトに接続できます。 これは、オブジェクトを積み上げることを考えずにプログラムを開発する場合に非常に便利です。特定の量に達すると、プログラムの構造が読みにくくなり、自分で混乱するためです。 Encapsulation in Maxは、プログラムの構造を整理する問題を解決するように設計されています。

機能 ：これは、さまざまな基準に従ってオブジェクトをグループ化/区切るツールです。 このモジュール作成方法は、各モジュールの一意性を暗示しています。 つまり この方法で1つのモジュールを作成して複製すると、これらはすでに2つの異なるモジュールになります。 それらの1つを変更しても、残りの重複は変更されません。

アプリケーション ：オブジェクトの一意のグループ、1つの場所でのみプログラムで使用される単純または複雑な計算。

§3.3。 日曜大工パッチ

モジュールを作成するには、別の方法を使用できます。 新しいファイルを作成し、必要なブロックを追加して接続し、入力[inlet]を受け入れ、出力-[outlet]に送信するオブジェクトを配置し、任意のフォルダーにファイルを保存します（たとえば、別のフォルダー「tools」を作成し、そこにパッチをスローしますそのプレフィックス）。 次に、作業パッチで、[file_name]という名前のオブジェクト（.maxpatファイルの許可なし）を追加します。

この方法は、上記のカプセル化と組み合わせて使用​​できます。 さらに便利です。 必要なオブジェクトをカプセル化し、結果のモジュールを開き（ロックモードで、マウスの左ボタンでブロックをダブルクリック）、独立したパッチとして保存できます。

機能 ： 「ブラックボックス」タイプのモジュールを作成するのに便利なもの-モジュールを作成したら、その構造などを必要とせずに戻ることはできません。 入力、モジュール名、出力の3種類の情報のみが表示されます。 そのようなモジュールを複製するとき、それらのコンテンツが一意にならないことが重要です。 複製の1つでの変更は、それらすべての変更を伴います。 より正確には、この場合、重複したモジュールではなく、元のモジュールファイル自体が編集されます。

アプリケーション ：個々の計算用のモジュールを作成するときにこのメソッドを使用すると便利です。 機能により、複数のモジュールを複製できます。

良い例は、メッセージを10進数から2進数に変換するモジュールです。 この場合、メインパッチ内の翻訳者の抽象化オブジェクトの単純なコピーアンドペーストは、トーンが悪い兆候です。 モジュールに変更が必要であることが判明する場合があります。 1つのファイルを変更する方が、このコピーアンドペーストを繰り返すよりも簡単です。

§3.4。 [bpatcher]

前の方法で「ブラックボックス」を作成した場合、構造を編集せずにモジュールの一部を開いた状態で表示する必要がある場合があります。 さまざまな数値の視覚化、サービスメッセージの表示などが可能です。 さらに興味深いのは、モジュールのプレゼンテーション部分を追加するプロセスです。

この方法は、独立したパッチの適用範囲を拡大します。 作業パッチにモジュールを追加するには、オブジェクト[bpatcher]を作成し、そのプロパティのインスペクターでモジュールファイルへのパスを指定します。

特徴 ：プレゼンテーションの部分だけでなく、モジュールの構造と接続も確認できます。

アプリケーション ：プログラム構造の最上位レベルの編成に適しています 。 実際、グループ化されたモジュールを1つのオブジェクトで表示します。これは非常に便利です。不要なワイヤのヒープと補助オブジェクトを取り除きます。 必要な部分のみが表示されます。

§4.プログラム構造

プログラムを書くプロセス全体は、多数のカプセル化と作業パッチへのサブパッチの追加に削減されます。 これは非常に論理的で便利です。特に、さまざまなアプリケーションの多くのモジュールがある複雑なプログラムを設計する場合に便利です。 実際、プログラムの「主力製品」をどんどん深く掘り下げていくだけで、出口ではほんの数個のオブジェクトの基本構造になります。 モジュールのいずれかを変更する必要がある場合は、そのファイルを開いて問題なく実行します。

個人的には、このプログラムの設計方法はより視覚的です。 また、大量の文字コードを複製する必要はなく、場合によっては非常に面倒です。

上記のメソッドによって作成されたモジュールの視覚的な例は、tut01_subpatches.maxpatファイルで提供されます

§4.1。 デザインスペース

多数のライブラリを持つ複雑なプログラムを作成するために、Max 7はプロジェクトを作成する機能を提供します。 この機能は、プロジェクトで使用されるパッチおよびその他のファイルのリストとして表示されます。 右側のサムネイルは、デジタル信号処理を視覚化するための既に完了した主要プロジェクトの内容を示しています。 ご覧のとおり、リストには.maxpatパッチファイル自体だけでなく、他の種類のファイルも含まれています。

将来的には、このプロジェクトのどこにどのモジュールが使用されているかを知るために、「自分用に」そのようなリストを使用することが可能になります。 ただし、メインパッチからでも、プロジェクトのメニューからでもプログラムをコンパイルできます。 違いは、プロジェクトを開くときに、デフォルトのパッチを開くように設定できることです。プロジェクトを開くと、割り当てられたパッチがファイルのリストとともに開きます。

§4.2。 最初のステップ

新しいプロジェクトを作成することにより、Max 7環境でのプログラミングについて学ぶという厄介な旅を始めます。 ファイル→新規プロジェクト。 たとえば、すべてのプロジェクトを別のフォルダーに保存することをお勧めします-C：\ Max Projects \ ...ディスクのルートにあるプロジェクトフォルダーの場所は、特にプログラムまたはOSのバージョンを変更する場合に非常に便利です。

プロジェクトを保存すると、プロジェクトパッチのリストを含むウィンドウが開きますが、現在のところ空です。 プロジェクトに新しいファイルを追加します。
+→Add New File ...プロジェクトファイルがあるディレクトリにファイルを保存すると、Maxはパッチファイルが実際に保存されるパッチフォルダをそこに作成します。

§4.3。 バング、メトロ、カウンター、ナンバー

時計付きのカウンターなど、単純なものから始めましょう。 カウンターは、クロックジェネレーター（メトロノーム）からのバングメッセージがカウンター入力に到着したときにのみ、1ずつ値を追加します。

バングは、モジュール/オブジェクトを開始する特別なメッセージです。 モジュールの出力に対する操作が完了すると、何らかの値が得られますが、モジュールから出力にデータを送信するという事実には、bangメッセージが伴います。 Bangは、どこかにメッセージを送信する必要があるときに使用されます。 彼は、いわば、オブジェクトからオブジェクトへのパスに沿ってメッセージを「プッシュ」します。

右の画像のように、パッチにオブジェクトとリンクを追加します。

ご注意 パッチはテキスト形式で簡単に交換できるため、Maxも優れています。 これは次のように発生します-CTRL + Aを押してパッチ内のすべての要素とリンクを選択し、CTRL + Cをコピーしてから、サイト上のテキストエディターまたはフォームを開き、クリップボードからテキストを貼り付けます。 実際、プログラムの状態（構造、データ）の説明は、コピーしたJSONテキストの形式で表示されます。 そのような情報を読むことはそれほど難しくありません：メインメニューで、Max 7 Files→New from Clipboard ...一般に、新しいファイルを作成する必要さえありません。すでに開いているパッチにコピーを直接貼り付けることができます。 したがって、Maxはクリップボードからテキストを読み取り、それをモジュールとそれらの間の関係に解釈します。

以下のプログラムコードをコピーして、Maxに貼り付けてみてください。


順番に見てみましょう。 このパッチの主なオブジェクトは次のとおりです。
3つのクロック（[トグル] + [メトロ]）と3つのカウンター[カウンター]。

[トグル]
スイッチ。 ボタン（ボタン）とスイッチ（トグル）の2つの操作モードがあります。 [toggle]をクリックすると、オブジェクトはその状態の値[0、1]を出力に送信します。 「ボタン」を押すと、短いユニットが出力に送信されます。 スイッチは、以前の状態を記憶しているという点で異なります。 1回押すと、出力0で、もう一度-1、もう一度-0などになります。

[メトロ500]
このオブジェクトは、出力にNミリ秒ごとに強打メッセージを送信するメトロノームです。 この場合、500ミリ秒ごとにバングが生成されます。

[逆方向最小値最大値]
入力に到着する各強打メッセージに1つの値を追加するカウンター。 参照方向では、カウンターは昇順（a）、降順（b）、および往復（c）に分けられます。

したがって、オブジェクトの名前[counter 1 0 3]は、0から3までの境界を持つ降順のカウンターを示しています。最大値に達すると、カウンターがリセットされ、カウントダウンがminから始まります。 値。 オブジェクトには2つのインレットがあり、カウンターをリセットできます。 それらの1つは即座に値をリセットし、もう1つは次のカウントから開始してリセットします。

[番号]
入力した情報を保存できるデータ入力オブジェクト。 整数にのみ使用され、浮動小数点数にはオブジェクト[flonum]があります。

§4.4。 過剰を取り除く

プログラム作成の重要なスキルは、不必要な詳細を取り除く能力です。 好奇心reader盛な読者は、上記のパッチでは3つのクロックジェネレーターと3つのスイッチを使用していることに気付くでしょうが、それぞれ1つのコピーしか使用できません。 今後は、追加する[メトロ]タイプのオブジェクトが多くなるほど、プログラムによる他の情報の処理が遅くなる可能性があります。 良好なパフォーマンスのプログラムを取得するには、初期段階でそれについて考える必要があります。

過剰を取り除き、プログラムから冗長な計算を削除します。

3つのクロックを1つに置き換え、カウンターの入力をオブジェクトの出力に接続します[メトロ500]。 それは良いです。 最初からこれをしなければならなかったと言うことができますが、実際にはジェネレータブロックと他のオブジェクトの座標は非常に異なる場合があり、ためらうことなく別のメトロノームを追加します。 その結果、オブジェクトの接続が絡み合ったWebに変わりますが、これは操作が非常に困難です。 これらの問題に対する適切なアプローチにより、目的に応じてグループ化することで、モジュール内のオブジェクトの複数のカプセル化を回避できます。 これは、記事のサイクルを通じて達成することです。

§4.5。 その他のオブジェクト

[印刷]
何らかの理由でコンソールに情報を表示したい場合、[print line_name]オブジェクトがこれに使用されます。 オブジェクトの名前[print b]は、入力[print]にメッセージが届くと、コンソールにフォームb：textのメッセージが表示されることを示しています。

§4.6。 論理演算子、正規表現

基本操作

[+ i / f] -オブジェクトの入力パラメーターの2つの値を加算し、結果をアウトレットに返します。
注：[+ 1]、[+ 1.06]。 i -int-整数、f-float-浮動小数点数。

[* i / f] -乗算
[/ i / f] -除算

[+〜1.] -2つの信号の追加
[*〜1.] -2つの信号の乗算

[if condition then 1 else 0] -条件が満たされた場合、出力に1を送信し、そうでない場合は0を送信します。
[if condition then 1 else out2 0] -条件が満たされた場合、最初の出力に1を送信し、そうでない場合は2番目の出力に0を送信します。

[regexp] -正規表現を使用する
[expr $ i1 + $ i2 * $ i3] -モジュールの入力で受け取った値の間で式を実行します。

残りの操作はドキュメントに記載されており、すべてが従来のプログラミングに似ています。

上記のコードを、プロジェクトのパッチフォルダーにtobit.maxpatおよびfrombit.maxpatという名前の2つの異なるファイルとして保存します。 将来、数値のエンコード/デコードの実装には、これらのモジュールを使用します。

§4.7。 論理式

[vexpr]オブジェクトを使用して、さまざまな論理演算を定義できます。

tut_bitlogic.maxpat-この例では、マルチビットメッセージのビットごとの論理演算が考慮されます。

§5.便利なモジュール

ここでは、最も頻繁に使用するモジュールをリストします。 私は自分自身をゼロから書いたものもあれば、テクニカルサポートフォーラムで見つけたものもありました。 そこで、ほとんどすべての問題の解決策を見つけることができますが、めったに何かを見つけられなかったときは。

[toBit]
このモジュールは、8ビットのビットコードで0から255の数値を変換します。

[fromBit]
入力として8ビットのビットコードを受け取り、出力で0〜255の数値を出力します。

[tut_dynamicInlets N]
与えられた数Nの入力と出力の編成の例。

添付ファイル

tut_lesson01.maxpat
tut_bitlogic.maxpat
tut_encapsulation.maxpat
tut_dynamicInlets.maxpat

toBit.maxpat
fromBit.maxpat

一度に（.zip）+ tutorial_all.maxpatディレクトリ

便利なリンク

Max MSPに関するhabraの記事を確認する

Cycling '74 -メーカーのウェブサイト/最大7ページ。
Max Objects Databaseは、さまざまなオブジェクトのリポジトリです。 車輪が既にあるのに、なぜ再発明するのか。
Cycling '74-プロジェクト -他の開発者のプロジェクト。
Cycling '74-フォーラム -多くの問題の解決策を見つけることができるフォーラムです。正しいことを尋ねてください。
Pattr.ru-ここでは、Max MSPに役立つパンや記事を見つけることができます。
maxmsp vk-ロシア語を話すユーザーのグループ。

次号で

リストは変更される場合があります。オプションの例：

• §情報を入力するためのフォームと方法
• §チャート、GUI
• §HTMLページを開く
• §外部リンクの作成
• §方法。 PATH =？
• §ボタンを使用して外部モジュール（ウィンドウ）を呼び出す

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著者：ヴァレリー・ジムネフ