supernova: fix for small audio vector sizes
[supercollider.git] / HelpSource / Tutorials / A-Practical-Guide / PG_02_Basic_Vocabulary.schelp
blob51a0a5a78e4d6bdd1b0766af2ecbe32748d9346c
1 title:: PG_02_Basic_Vocabulary
2 summary:: Common patterns to generate streams of single values
3 related:: Tutorials/A-Practical-Guide/PG_01_Introduction, Tutorials/A-Practical-Guide/PG_03_What_Is_Pbind
4 categories:: Streams-Patterns-Events>A-Practical-Guide
6 section::Basic Vocabulary: Generating values
8 Before getting to the really cool things patterns can do, we need to build up a basic vocabulary. We'll start with some words, then move into phrases in the next tutorial.
10 Some of the patterns will be demonstrated with a Pbind construct. This is a taste of things to come -- sequencing sonic events using patterns. Don't worry about how Pbind works just yet... all in good time.
12 Let's start with a very quick reference of some basic patterns. More complete descriptions follow this list. The list might seem long at first, but concentrate your attention on patterns marked with a star. Those are the most basic, and commonly used. Again, the purpose is to start learning the vocabulary of patterns -- like learning new words when studying a human language.
14 This document describes a lot of patterns, but what I call "primary patterns" are the most important. If you are new to patterns, concentrate on these first. You can always come back and look at the rest later.
16 For more information on any of these patterns, select the class name and use the help key for your editor to open its help file.
18 section::Quick reference
20 subsection::Primary Patterns
22 definitionList::
23 ## code::Pseq(list, repeats, offset):: || Play through the entire list code::repeats:: times. Like code::list.do::.
24 ## code::Prand(list, repeats):: || Choose items from the list randomly (same as code::list.choose::).
25 ## code::Pxrand(list, repeats):: || Choose randomly, but never repeat the same item twice in immediate succession.
26 ## code::Pshuf(list, repeats):: || Shuffle the list in random order, and use the same random order code::repeats:: times. Like code::list.scramble::.
27 ## code::Pwrand(list, weights, repeats):: || Choose randomly, according to weighted probabilities (same as code::list.wchoose(weights)::).
29 ## code::Pseries(start, step, length):: || Arithmetic series (addition).
30 ## code::Pgeom(start, grow, length):: || Geometric series (multiplication).
32 ## code::Pwhite(lo, hi, length):: || Random numbers, equal distribution ("white noise"). Like code::rrand(lo, hi):: .
33 ## code::Pexprand(lo, hi, length):: || Random numbers, exponential distribution. Like code::exprand(lo, hi):: .
34 ## code::Pbrown(lo, hi, step, length):: || Brownian motion, arithmetic scale (addition).
36 ## code::Pfunc(nextFunc, resetFunc):: || Get the stream values from a user-supplied function.
37 ## code::Pfuncn(func, repeats):: || Get values from the function, but stop after code::repeats:: items.
38 ## code::Proutine(routineFunc):: || Use the function like a routine. The function should return values using code::.yield:: or code::.embedInStream::.
41 subsection::Additional List Patterns
43 definitionList::
44 ## code::Pser(list, repeats, offset):: || Play through the list as many times as needed, but output only code::repeats:: items.
45 ## code::Pslide(list, repeats, len, step, start, wrapAtEnd):: || Play overlapping segments from the list.
47 ## code::Pwalk(list, stepPattern, directionPattern, startPos):: || Random walk over the list.
49 ## code::Place(list, repeats, offset):: || Interlace any arrays found in the main list.
50 ## code::Ppatlace(list, repeats, offset):: || Interlace any patterns found in the main list.
51 ## code::Ptuple(list, repeats):: || Collect the list items into an array as the return value.
54 subsection::Additional Random Number Generators
56 definitionList::
57 ## code::Pgbrown(lo, hi, step, length):: || Brownian motion, geometric scale (multiplication).
59 ## code::Pbeta(lo, hi, prob1, prob2, length):: || Beta distribution, where code::prob1 = α :: (alpha) and code::prob2 = β :: (beta).
60 ## code::Pcauchy(mean, spread, length):: || Cauchy distribution.
61 ## code::Pgauss(mean, dev, length):: || Guassian (normal) distribution.
62 ## code::Phprand(lo, hi, length):: || Returns the greater of two equal-distribution random numbers.
63 ## code::Plprand(lo, hi, length):: || Returns the lesser of two equal-distribution random numbers.
64 ## code::Pmeanrand(lo, hi, length):: || Returns the average of two equal-distribution random numbers, i.e., code::(x + y) / 2 ::.
65 ## code::Ppoisson(mean, length):: || Poisson distribution.
67 ## code::Pprob(distribution, lo, hi, length, tableSize):: || Arbitrary distribution, based on a probability table.
70 section::Functional descriptions of patterns
72 subsection::List Patterns
74 The most obvious thing one would want to do with a pattern is to give it a list of values and have it read them out in order. You have a couple of choices, which differ in their handling of the code::repeats:: parameter.
76 definitionList::
77 ## code::Pseq(list, repeats, offset):: || Play through the entire list code::repeats:: times.
78 ## code::Pser(list, repeats, offset):: || Play through the list as many times as needed, but output only code::repeats:: items.
80 code::
81 Pseq(#[1, 2, 3], 4).asStream.all;       // 12 items = 4 repeats * 3 items
82 Pser(#[1, 2, 3], 4).asStream.all;       // 4 items only
85 link::Classes/Pseq:: is an obvious choice for streaming out known pitch and rhythm values.
87 Before playing a Pbind pattern such as this, make sure the server is booted.
89 code::
90 s.boot;
93 p = Pbind(
94         \degree, Pseq(#[0, 0, 4, 4, 5, 5, 4], 1),
95         \dur, Pseq(#[0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 1], 1)
96 ).play;
100 To stop the examples in this file, use the "stop" keyboard shortcut (cmd-. on Mac OSX, alt-. on Windows, check documentation for other editors). Or:
102 code::
103 p.stop;
106 A variation, link::Classes/Pslide::, plays overlapping segments of the input list.
108 ## code::Pslide(list, repeats, len, step, start, wrapAtEnd):: || Play overlapping segments from the list.
109 definitionList::
110 ## code::repeats:: || number of segments
111 ## code::len:: || length of each segment
112 ## code::step:: || is how far to step the start of each segment from previous.
113 ## code::start:: || what index to start at.
114 ## code::wrapAtEnd:: || if true (default), indexing wraps around if goes past beginning or end. If false, the pattern stops if it hits a nil element or goes outside the list bounds.
117 If code::step == 1 ::, then the first segment is at code::start::, the second at code::start + 1 ::, and so on.
119 code::
120 Pslide(#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], 10, 3, 1, 0, false).asStream.all;
122 // or, to show the segments as separate arrays
123 Pslide(#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], 10, 3, 1, 0, false).clump(3).asStream.all;
125 // Flock of Seagulls!
127 p = Pbind(
128         \degree, Pslide((-6, -4 .. 12), 8, 3, 1, 0),
129         \dur, Pseq(#[0.1, 0.1, 0.2], inf),
130         \sustain, 0.15
131 ).play;
136 subsection::Random-order list patterns
138 definitionList::
139 ## code::Prand(list, repeats):: || Choose items from the list randomly (same as code::list.choose::).
141 code::
142 // Prand: given scale degrees (pentatonic) with equal probability of each
144 p = Pbind(
145         \degree, Prand([0, 1, 2, 4, 5], inf),
146         \dur, 0.25
147 ).play;
151 ## code::Pxrand(list, repeats):: || Choose randomly, but never repeat the same item twice in immediate succession.
153 code::
154 // Pxrand: same as above but never repeats a pitch twice in a row
156 p = Pbind(
157         \degree, Pxrand([0, 1, 2, 4, 5], inf),
158         \dur, 0.25
159 ).play;
163 ## code::Pshuf(list, repeats):: || Shuffle the list in random order, and use the same random order code::repeats:: times. Like code::list.scramble::.
165 code::
166 // Pshuf: randomly ordered once and repeated
168 p = Pbind(
169         \degree, Pshuf([0, 1, 2, 4, 5], inf),
170         \dur, 0.25
171 ).play;
175 ## code::Pwrand(list, weights, repeats):: || Choose randomly, according to weighted probabilities (same as code::list.wchoose(weights)::).
177 code::
178 // Pwrand: these probabilities favor triadic notes from scale degrees
180 p = Pbind(
181         \degree, Pwrand((0..7), [4, 1, 3, 1, 3, 2, 1].normalizeSum, inf),
182         \dur, 0.25
183 ).play;
187 ## code::Pwalk(list, stepPattern, directionPattern, startPos):: || Random walk over the list. This pattern is a bit more complicated; see its link::Classes/Pwalk##help:: file for details.
190 subsection::Interlacing values and making arrays
192 These are opposing operations: interlacing means splitting arrays and merging them into a stream of single values, and arrays can be made out of single-value streams as well.
194 definitionList::
195 ## code::Place(list, repeats, offset):: || Take one from each item in the main array item in succession. Hard to explain, easier to see:
197 code::
198 Place([0, [1, 2], [3, 4, 5]], 3).asStream.all;
199 --> [ 0, 1, 3, 0, 2, 4, 0, 1, 5 ]
202 If we turn this into a matrix and read vertically, the original arrays are clearly visible:
204 code::
205 Place([0, [1, 2], [3, 4, 5]], 3).clump(3).do(_.postln);
207 [ 0, 1, 3 ]     // leftmost column: 0 from first Place item
208 [ 0, 2, 4 ]     // second column: alternates between 1 and 2, from second Place item
209 [ 0, 1, 5 ]     // third column: 3, 4, 5 from third Place item
212 ## code::Ppatlace(list, repeats, offset):: || Take one value from each sub-pattern in order.
214 code::
215 // Hanon exercise
217 p = Pbind(
218         \degree, Ppatlace([
219                 Pseries(0, 1, 8),       // first, third etc. notes
220                 Pseries(2, 1, 7)        // second, fourth etc. notes
221         ], inf),
222         \dur, 0.25
223 ).play;
227 That's also a taste of things to come: Patterns can be nested.
229 ## code::Ptuple(list, repeats):: || Get one value from each item in the array, and return all of them as an array of values.
231 code::
232 // Chords
233 // \degree receives [7, 9, 4], then [6, 7, 4] successively, expanded to chords on the server
235 p = Pbind(
236         \degree, Ptuple([
237                 Pseries(7, -1, 8),
238                 Pseq([9, 7, 7, 7, 4, 4, 2, 2], 1),
239                 Pseq([4, 4, 4, 2, 2, 0, 0, -3], 1)
240         ], 1),
241         \dur, 1
242 ).play;
247 subsection::Arithmetic and geometric series
249 Now, let's move to patterns that produce values mathematically, without using a predefined list.
251 definitionList::
252 ## code::Pseries(start, step, length):: || Arithmetic series, successively adding code::step:: to the starting value, returning a total of code::length:: items.
253 ## code::Pgeom(start, grow, length):: || Geometric series, successively multiplying the current value by code::grow::.
255 code::
256 // Use Pseries for a scale and Pgeom for an accelerando
258 p = Pbind(
259         \degree, Pseries(-7, 1, 15),
260         \dur, Pgeom(0.5, 0.89140193218427, 15)
261 ).play;
265 strong::Third-party extension alert:: : If you want an arithmetic or geometric series to start at one number and end at another specific number, the step size/multiplier must be calculated from the endpoints and the number of items desired. The strong::ddwPatterns:: quark includes a convenience method, code::fromEndpoints::, for both Pseries and Pgeom that performs this calculation. It's necessary to give an exact number of repeats, at least two and less than infinity.
267 code::
268 p = Pgeom.fromEndpoints(0.5, 0.1, 15);  // error if ddwPatterns not installed
269 p.postcs;
272 Prints:
274 code::
275 Pgeom(0.5, 0.89140193218427, 15)
279 subsection::Random numbers and probability distributions
281 definitionList::
282 ## code::Pwhite(lo, hi, length):: || Produces code::length:: random numbers with equal distribution ('white' refers to white noise).
283 ## code::Pexprand(lo, hi, length):: || Same, but the random numbers have an exponential distribution, favoring lower numbers. This is good for frequencies, and also durations (because you need more notes with a shorter duration to balance the weight of longer notes).
284 ## code::Pbrown(lo, hi, step, length):: || Brownian motion. Each value adds a random code::step:: to the previous value, where the code::step:: has an equal distribution between code::-step:: and code::+step::.
285 ## code::Pgbrown(lo, hi, step, length):: || Brownian motion on a geometric scale. Each value multiplies a random code::step:: factor to the previous value.
287 ## code::Pbeta(lo, hi, prob1, prob2, length):: || Beta distribution, where code::prob1 = α :: (alpha) and code::prob2 = β :: (beta).
288 ## code::Pcauchy(mean, spread, length):: || Cauchy distribution.
289 ## code::Pgauss(mean, dev, length):: || Guassian (normal) distribution.
290 ## code::Phprand(lo, hi, length):: || Returns the greater of two equal-distribution random numbers.
291 ## code::Plprand(lo, hi, length):: || Returns the lesser of two equal-distribution random numbers.
292 ## code::Pmeanrand(lo, hi, length):: || Returns the average of two equal-distribution random numbers, i.e., code::(x + y) / 2 ::.
293 ## code::Ppoisson(mean, length):: || Poisson distribution.
295 ## code::Pprob(distribution, lo, hi, length, tableSize):: || Given an array of relative probabilities across the desired range (a histogram) representing an arbitrary distribution, generates random numbers corresponding to that distribution.
298 To see a distribution, make a histogram out of it.
300 code::
301 Pmeanrand(0.0, 1.0, inf).asStream.nextN(10000).histo(200, 0.0, 1.0).plot;
304 subsection::Catchall Patterns
306 Not everything is pre-written as a pattern class. These patterns let you embed custom logic.
308 definitionList::
309 ## code::Pfunc(nextFunc, resetFunc):: || The next value is the return value from evaluating code::nextFunc::. If code::.reset:: is called on a stream made from this pattern, code::resetFunc:: is evaluated. The stream will run indefinitely until code::nextFunc:: returns code::nil::.
311 ## code::Pfuncn(func, repeats):: || Like Pfunc, output values come from evaluating the function. Pfuncn, however, returns exactly code::repeats:: values and then stops. The default number of repeats is 1.
313 ## code::Proutine(routineFunc):: || Use the code::routineFunc:: in a routine. The stream's output values are whatever this function code::.yield::s. Proutine ends when it yields code::nil::.
316 Next, we'll look at the central pattern for audio sequencing: link::Classes/Pbind::.
318 Previous:       link::Tutorials/A-Practical-Guide/PG_01_Introduction::
320 Next:           link::Tutorials/A-Practical-Guide/PG_03_What_Is_Pbind::