bytebeat.md

   1 # Bytebeat
   2
   3 Bytebeat is a [procedural](procgen.md) [chiptune](chiptune.md)/8bit style [music](music.md) generated by a short expression in a [programming language](programming_language.md); it was discovered/highlighted in 2011 by [Viznut](viznut.md) (author of [countercomplex](countercomplex.md) blog) and others, and the technique capable of producing quite impressive music by single-line code has since caught the attention of many programmers, especially in [demoscene](demoscene.md). There has even been a [paper](https://arxiv.org/abs/1112.1368) written about bytebeat. Bytebeat can produce music similar (though a lot simpler) to that created e.g. with [music trackers](music_tracker.md) but with a lot less complexity and effort. These techniques can also be used to produce non-musical sounds, one may imagine for example imagine a racing game where the sound of car engine is created this way.
   4
   5 This is a [beautiful](beauty.md) [hack](hacking.md) for [LRS](lrs.md)/[suckless](suckless.md) programmers because it takes quite a tiny amount of code, space and effort to produce nice music, e.g. for [games](game.md) (done e.g. by [Anarch](anarch.md)).
   6
   7 8bit samples corresponding to `unsigned char` are typically used with bytebeat. The formulas take advantage of [overflows](overflow.md) that create rhythmical patterns with potential other operations such as multiplication, division, addition, squaring, bitwise/logical operators and conditions adding more interesting effects.
   8
   9 Bytebeat also looks kind of cool when rendered as an image (outputting pixels instead of audio samples).
  10
  11 ## How To
  12
  13 Quick experiments with bytebeat can be performed with online tools that are easy to find on the [web](www.md), these usually use [JavaScript](javascript.md).
  14
  15 Nevertheless, traditionally we use [C](c.md) for bytebeat. We simply create a loop with a *time* variable (`i`) and inside the loop body we create our bytebeat expression with the variable to compute a char that we output.
  16
  17 A simple "workflow" for bytebeat "development" can be set up as follows. Firstly write a C program:
  18
  19 ```
  20 #include <stdio.h>
  21
  22 int main(void)
  23 {
  24   for (int i = 0; i < 10000; ++i)
  25     putchar(
  26       i / 3 // < bytebeat formula here
  27     );
  28
  29   return 0;
  30 }
  31 ```
  32
  33 Now compile the program and play its output e.g. like this:
  34
  35 ```
  36 gcc program.c && ./a.out | aplay
  37 ```
  38
  39 Now we can just start experimenting and invent new music by fiddling with the formula indicated by the comment.
  40
  41 General tips/tricks and observations are these:
  42
  43 - Outputting the variable `i` creates a periodical saw-shaped beat, **multiplication/division decreases/increases the speed, addition/subtraction shifts the phase backward/forward**.
  44 - Squaring (and other powers) create a **wah-wah effect**.
  45 - Crazier patterns can be achieved by **using the variable in places of numerical constants**, e.g. `i << ((i / 512) % 8)` (shifting by a value that depends on the variable).
  46 - Modulo (`%`) increases the frequency and **decreases volume** (limits the wave peak).
  47 - So called **Sierpinski harmonies** are often used melodic expressions of the form `i*N & i >> M`.
  48 - Bitwise and (`&`) can add distortion (create steps in the wave).
  49 - A **macro structure** of the song (silent/louds parts, verse/chorus, ...) can be achieved by combining multiple patterns with some low-frequency pattern, e.g. this alternates a slower and faster beat: `int cond = (i & 0x8000) == 0;`, `cond * (i / 16) + !cond * (i / 32)`
  50 - **Extra variables** can add more complexity (e.g. precompute some variable `a` which will subsequently be used multiple times in the final formula).
  51
  52 ## Copyright
  53
  54 It is not exactly clear whether, how and to what extent [copyright](copyright.md) can apply to bytebeat: on one hand we have a short formula that's uncopyrightable (just like mathematical formulas), on the other hand we have music, an artistic expression. Many authors of bytebeat "release" their creations under [free](free_culture.md) [licenses](license.md) such as [CC-BY-SA](cc-by-sa.md), but such licenses are of course not applicable if copyright can't even arise.
  55
  56 We believe copyright doesn't and SHOULDN'T apply to bytebeat. To ensure this, it is good to stick [CC0](cc0.md) to any released bytebeat just in case.
  57
  58 ## Examples
  59
  60 A super-simple example can be just a simple:
  61
  62 - `i / 16`
  63
  64 The following more complex examples come from the [LRS](lrs.md) game [Anarch](anarch.md) (these are legally safe even in case copyright can apply to bytebeat as Anarch is released under [CC0](cc0.md)):
  65
  66 - distortion guitar rhythmical beat: `~((((i >> ((i >> 2) % 32)) | (i >> ((i >> 5) % 32))) & 0x12) << 1) | (i >> 11)`
  67 - electronic/techno: `((0x47 >> ((i >> 9) % 32)) & (i >> (i % 32))) | (0x57 >> ((i >> 7) % 32)) | (0x06 >> ((i >> ((((i * 11) >> 14) & 0x0e) % 32)) % 32))`
  68 - main theme, uses an extra variable: `(((i) & 65536) ? (a & (((i * 2) >> 16) & 0x09)) : ~a)`, where `uint32_t a = ((i >> 7) | (i >> 9) | (~i << 1) | i)`
  69
  70 Here is an [ASCII](ascii_art.md) visualization of the first track:
  71
  72 ```
  73 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
  74 M'''''''''''''''M'''''''''''''''k'M'''''''''''''k'M'''''''''''''
  75 c;xxxxxxxxxxxxxxc;cxxxxxxxxxxxxx,;xxxxxxxxxxxxxx,;cxxxxxxxxxxxxx
  76 . ;.:;;;;;;;;;;;. ;.:;;;;;;;;;;;0 . :;;;;;;;;;;;0 . :;;;;;;;;;;;
  77 okokokkkkkkkkkkklklkokkkkkkkkkkkokokokkkkkkkkkkklklkokkkkkkkkkkk
  78 xkX0000000000000ckX0000000000000xkXK000000000000ckXK000000000000
  79 oMKMKMMMMMMMMMMMlMkMKMMMMMMMMMMMoMKMKMMMMMMMMMMMlMkMKMMMMMMMMMMM
  80 xK00KWWWWWWWWWWWcKX0KWWWWWWWWWWWxK0KKWWWWWWWWWWWcKXKKWWWWWWWWWWW
  81 xMWMWMWWWWWWWWWWxMWMWMWWWWWWWWWWx0W0WMWWWWWWWWWWx0W0WMWWWWWWWWWW
  82 xMWMWMWWWWWWWWWWxMWMWMWWWWWWWWWWx0W0WMWWWWWWWWWWx0W0WMWWWWWWWWWW
  83 xMMMMMWWWWWWWWWWxMMMMMWWWWWWWWWWx0M0MMWWWWWWWWWWx0M0MMWWWWWWWWWW
  84 xMMMMMWWWWWWWWWWxMMMMMWWWWWWWWWWx0M0MMWWWWWWWWWWx0M0MMWWWWWWWWWW
  85 xMWcWWWWWWWWWWWWxlWcWWWWWWWWWWWWxMWcWWWWWWWWWWWWxlWcWWWWWWWWWWWW
  86 xMccWWWWWWWWWWWWxlccWWWWWWWWWWWWxMccWWWWWWWWWWWWxlccWWWWWWWWWWWW
  87 xMWcWWWWWWWWWWWWxlWcWWWWWWWWWWWWxMWcWWWWWWWWWWWWxlWcWWWWWWWWWWWW
  88 xMccWWWWWWWWWWWWxlccWWWWWWWWWWWWxMccWWWWWWWWWWWWxlccWWWWWWWWWWWW
  89 xMWWWWWWWWWWWWWWxMWWWWWWWWWWWWWWxMXWWWWWWWWWWWWWxMXWWWWWWWWWWWWW
  90 xMWWWWWWWWWWWWWWxMWWWWWWWWWWWWWWxMXWWWWWWWWWWWWWxMXWWWWWWWWWWWWW
  91 xMWXWWWWWWWWWWWWxMWXWWWWWWWWWWWWxMXXWWWWWWWWWWWWxMXXWWWWWWWWWWWW
  92 xMWXWWWWWWWWWWWWxMWXWWWWWWWWWWWWxMXXWWWWWWWWWWWWxMXXWWWWWWWWWWWW
  93 xMWW00WWWWWWWWWWxM0W00WWWWWWWWWWxMWW00WWWWWWWWWWxM0W00WWWWWWWWWW
  94 xMW000WWWWWWWWWWxM0000WWWWWWWWWWxMW000WWWWWWWWWWxM0000WWWWWWWWWW
  95 xMWW00WWWWWWWWWWxM0W00WWWWWWWWWWxMWW00WWWWWWWWWWxM0W00WWWWWWWWWW
  96 xMW000WWWWWWWWWWxM0000WWWWWWWWWWWWW000WWWWWWWWWWWW0000WWWWWWWWWW
  97 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWMWWWWWWWWWWWWWMWMWWWWWWWWWWWWWMWMWWWWWWWWWW
  98 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWMWWWWWWWWWWWWWMWMWWWWWWWWWWWWWMWMWWWWWWWWWW
  99 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWMMWWWWWWWWWWWWWMMMWWWWWWWWWWWWWMMMWWWWWWWWWW
 100 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWMMWWWWWWWWWWWWWMMMWWWWWWWWWWWWWMMMWWWWWWWWWW
 101 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 102 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 103 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 104 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 105 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
 106 MM''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
 107 ccccxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
 108 ..::::;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
 109 ooookkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk
 110 xxKKKK0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
 111 ooKKMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
 112 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 113 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 114 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 115 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 116 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 117 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 118 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 119 xxKKMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 120 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 121 xxxxxxxxKKKKKKKKMMMMMMMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 122 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 123 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 124 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 125 xxxxxxxxKKKKKKKKMMMMMMMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 126 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 127 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 128 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 129 xxxxxxxxKKKKKKKKMMMMMMMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 130 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 131 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 132 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 133 xxxxxxxxKKKKKKKKMMMMMMMMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 134 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 135 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 136 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
 137 ```
 138
 139 ## See Also
 140
 141 - [music tracker](music_tracker.md)
 142 - [databending](databending.md)
 143 - [MIDI](midi.md)
 144 - [beatbox](beatbox.md)
 145 - [animalese](animalese.md) / [beep speech](beep_speech.md)