Préambule

Ce tutoriel a été créé à partir de tests et de la traduction de la spécification soundfont SF2. cette norme est destinée à fournir un format d'échange universel, portable et extensible pour les synthétiseur à base d'échantillons; Elle est portable et universelle grace à l'utilisation d'une définition précise des paramètres indépendants du matériel, ainsi que par des pratiques spécifiques conçues pour être supportées par un large éventail de technologies.
Dans ce mémo, j'ai utilisé le langage de programmation C++ ( QT4 ) pour illustrer les exemples. J'ai créé un fichier soundfont SF2 avec Swami sur un seul échantillon stéréo (un signal LA de 1 seconde), un seul intrument, et un seul preset.

Voir terminologie en annexe A.

Le format du fichier SF2

Un fichier SF2 est stocké en format RIFF (Resource Interchange File Format) qui est une structure de fichier balisé, développée pour les fichiers de ressources multimédia. La structure de fichier balisé est intéressante car elle permet d'éviter les problèmes de compatibilité qui pourraient se produire dans des changements de définition de fichier au fil du temps, par le fait que chaque élément de données du fichier est identifié par un entête standard, une application qui ne reconnaîtrait pas un de ces éléments de données peut éluder cette information inconnue.
Un fichier RIFF est construit à partir de blocs et sous-blocs stratifiés en niveaux, la lecture doit se faire séquentiellement, bloc par bloc, afin de récupérer la taille de ces blocs et de pouvoir lire les données "en paquet" d'octets ou par une structure de donnée (struct), ou passer au bloc suivant.

Principe des blocs

Les blocs sont "balisés" par des chaines de 4 octets ( ex: snbk, INAM, ifil, LIST ... ), la spécification n'impose pas si ces caractères doivent être majuscules, minuscules ou les deux.
La valeur "taille" du bloc est écrite sur 4 octets le premier est celui de poids faible, le quatrième de poids fort, ce qui implique que le calcul de cette valeur s'effectuera après la lecture des octets de la façon suivante :
octet1 + octet2*256 + octet3*(256²) + octet4*(256³) etc...
ex : 44 F1 02 00 => 192836

Les informations concernant d'autres données techniques sont en annexe A .

Le premier bloc

Dans ce bloc, nous récupérons le type de structure, la taille du bloc de données et le type de fichier RIFF. Il a une taille invariable de 12 octets

struct entete{
    DWORD   typestructure;// RIFF   = #52494646
    DWORD   taillefichier;
    DWORD   typefichier;//sfbk      = #7366626b
};

Ce premier bloc est commun à tous les fichier RIFF, il fournit les informations sur le fichier à traiter, dans notre cas, nous avons à faire avec un fichier RIFF de type soundfont. Quant à la donnée taillefichier, elle renseigne sur la taille du bloc de donnée, c'est à dire que sa valeur = (taille réelle du fichier) - 8 octets (RIFF et taillefichier).

Les blocs suivants

Ces blocs peuvent être organisés dans le RIFF dans n'importe quel ordre, puisqu'il commence toujours par des balises pour les décrire. De plus, ces blocs ne sont pas obligatoirement prèsents, ainsi que certaines de leurs données peuvent être absentes. Il est aussi possible que des blocs écrits dans le fichier ou des données ne soient pas utilisable dans le logiciel. C'est ce qui fait la souplesse et fiabilité dans le temps des fichier RIFF (sous réserve que le logiciel qui les utilise soit doté des contrôles nécessaires).
Mais, il est plus judicieux de se conformer à une organisation "standard" lors de la création d'un fichier RIFF ( c'est à dire, l'ordre dans lequel la spécification décrit ces blocs ).
Un bloc commence toujours par la balise LIST suivie de la taille du bloc et des quatre octets décrivant le nom du bloc, ce qui permet (si le bloc n'est pas traitable par le logiciel) d'aller immédiatement au bloc suivant en utilisant la valeur taille_du_bloc (ici des exemples de sauts de bloc).

struct baliseLIST{
    DWORD   balise;// LIST
    DWORD   taille_du_bloc_qui_suit;
    DWORD   nom_balise_bloc;//INFO
};

Chaque donnée contenue dans une balise_bloc à une structure simple, elle est composée d'un nom, d'une taille et de la valeur de la donnée.

struct balise_donnee{
    DWORD  nom_de_balise;// ex: ifil -> N° de version de la norme SF2 utilisée
    DWORD  taille_de_la_donnee;// ex: 04 00 00 00
	.........		//valeur = octet*taille_de_la_donnée
};

Pour récupérer la valeur de la donnée il suffit d'utiliser "taille_de_la_donnee".
On procéde de cette façon jusqu'à la limite finale du bloc donnée par "taille_du_bloc". Après quoi, un nouveau bloc, commençant par une balise LIST commence.

Description des blocs et de leurs données

Les données de type chaines de caractères ASCII finissent par un ou deux octets à 0, de manière à obtenir éventuellement, la longueur de la chaine ; Donc la taille concernant ces chaines (taille_de_la_donnee) comprend les valeurs 0 finales. Les caractères ASCII doivent être considérés comme sensible à la casse, en d'autres termes "abc" n'est pas la même chose que "ABC". Les chaines acceptées sont de 256 octets ou moins, sauf indication contraires. Dans le cas des chaines dont la longueur est fixée (ex : noms des preset 20cars ), les octets non-utilisés doivent être mis à 0.

Le bloc INFO

Il contient les données générales de la soundfont : 11 balises de données sont actuellement définies :

Le bloc des presets et instruments : pdta

Les données d'articulation au sein d'un fichier compatible SF2 sont décrites dans 9 sous-blocs obligatoires. La structure a été conçue à des fins d'échange et n'est pas optimisé que ce soit pour une synthèse d'exécution ou une édition on-the-fly.
Bien faire la différence entre le terme preset et instrument : le preset est l'élément utilisé et dont le nom est visible dans les patches par les séquenceurs et synthétiseurs, alors que l'instrument est un élément paramètré, intermédiaire entre le preset et le sample.

• Un preset est généralement constitué de plusieurs instruments superposés et/ou adjacents, avec des réglages différents, pour générer les notes tout le long du clavier.
• Un instrument peut être constitué d'une série de samples différents et/ou identiques.
• Un sample, peut-être utilisé par plusieurs instruments réglés différemment pour obtenir des variations dans le jeu du sample.

• balise

  phdr

C'est une liste sous-blocs décrivant tous les Presets dans le fichier SF2. La taille du bloc est toujours multiple de 38 octets, et contient

• un enregistrement pour chaque Preset.
• un enregistrement final vide pour terminer la liste.

Si aucun preset n'est décrit, il n'y a que l'enregistrement final dans la liste.

struct sfEntetePreset
{
  CHAR	NomDuPreset[20];  // contient le nom du preset en ASCII
  WORD	NumSelectMidi;            // numéro de présélection MIDI
  WORD	NumBanque;              // numéro de banque MIDI qui s appliquent à cette présélection
  WORD  IdxPbag;             // indice de la liste de zone du préréglage dans le sous-bloc pbag
/*Les trois valeurs suivantes sont reservées pour la mise en œuvre future
d une fonction de gestion de la bibliothèque de presets ellse doivent exister et être = 0 */
	DWORD 	Librairie;
	DWORD	Genre;
	DWORD	Morpho; 
};

{FANCYTABLE(head="nom|description", sortable=n)}
NomDuPreset | Les caractères du champ ASCII inutilisés doivent être mis à 0. Les noms prédéfinis sont sensibles à la casse. Un nom unique doit toujours être attribué à chaque preset pour permettre l'identification. Toutefois, si une banque contient des noms identiques, les presets doivent être soit conservés comme lisible ou de préférence renommés avec un nom unique.
Notez que les presets ne sont pas ordonnés dans la banque, ils doivent avoir un ensemble unique de numéros NumSelectMidi et NumBanque. Toutefois, si deux presets ont ces deux valeurs identiques, le premier de ces presets se connectant dans le bloc phdr devient le preset actif ; Tous les autres avec des valeurs identiques seront maintenus afin qu'ils puissent être renumérotés et utilisés ultérieurement. Le cas particulier de la banque de percussion General MIDI est traitée de manière classique par une valeur NumBanque=128.
IdxPbag | Comme la liste de la zone preset est dans le même ordre que la liste phdr, les pbag seront réguliers et croissants suivant l'incrémentation des phdr.
Le dernier enregistrement sfEntetePreset ne doit jamais être accessible (ou être lu), et n'existe que pour fournir un IdxPbag final permettant de terminer le nombre de zones du dernier Preset. Toutes les autres valeurs de cet enregistrement final sont mises à 0, à l'exception de NomDuPreset, qui peut éventuellement être "EOP" indiquant la fin des Presets.

• balise

  pbag

C'est une liste de sous-blocs contenant les index des zones de valeurs décrivant les Presets. Il a toujours une taille multiple de 4 octets, et contient un enregistrement pour chaque Preset zone, plus un enregistrement vide pour clore la liste.

struct sfPresetBag 
{ 
WORD  IdxGen; // indice dans la liste de zone presets des générateurs dans le sous-bloc pgen
WORD  IdxMod; // indice dans la liste des modulateurs dans le sous-bloc pmod.
};

La première zone de donnée pour un Preset est située à l'indice IdxPbag dans la zone de données pbag. Le nombre de zones de ce Preset est déterminé par la différence entre le IdxPbag du Preset en cours et le IdxPbag du Preset suivant.
Comme les listes de génerateurs et modulateurs sont dans le même ordre que le phdr les indices IdxGen et IdxMod seront incrémenter de façon régulière avec l'augmentation des zones de Preset.

• balise

  pmod

C'est une liste sous-bloc décrivant tous les modulateurs des zones d'un Preset. Sa taille est toujours un multiple de 10 octets. Elle contient zéro, un ou plusieurs modulateurs, plus un enregistrement vide de clôture.

struct sfModList 
{
  SFModulator   SfModSrcOper; // valeur de l une des énumérations SFModulator
  SFGenerator   sfModDestOper; // indique la destination du modulateur.
  SHORT      modAmount; // valeur signée indiquant le degré auquel la source module la destination.
  SFModulator   sfModAmtSrcOper; // valeur de l une des énumérations SFModulator
  SFTransform  sfModTransOper; // valeur de l une des énumérations SFTransform
} ;

Le IdxMod de sfPresetBag pointe vers le premier modulateur pour le Preset, et le nombre de modulateurs présents pour un Preset est déterminé par la différence entre la IdxMod du Preset suivant et le IdxMod du Preset en cours. Une différence égale à 0 indique qu'il n'y a pas de modulateurs pour ce Preset. Tous les éléments de cette structure sont de 2 octets.

• SfModSrcOper : Cette valeur indique la source de données pour le modulateur. Les valeurs inconnues ou indéfinies seront ignorées. Les Modulateurs avec sfModAmtSrcOper fixés par un «lien» qui n'aboutit pas sont ignorés.
• sfModDestOper : la destination est soit une valeur du type d'énumération SFGenerator , soit un lien vers le sfModSrcOper d'un autre bloc modulateur. Celle-ci est indiquée par le bit haut du champ sfModDestOper, les 15 autres bits désigne la valeur de l'indice du modulateur dont la source doit être la sortie du modulateur en cours par rapport au premier modulateur dans la zone instrument. Les valeurs inconnues ou indéfinies sont ignorées. Des modulateurs avec des liens qui pointent vers un indice modulateur qui dépasse le nombre total de modulateurs pour une zone donnée sont ignorées. Des modulateurs liés qui font partie de liens circulaires sont ignorés.
• modAmount : Une valeur de zéro indique qu'il n'y a pas de modulation fixée.
• sfModAmtSrcOper : Cette valeur qui indique le degré auquel la source module la destination doit être commandé par la source de modulation spécifié. les valeurs inconnues ou indéfinies sont ignorées. Des modulateurs avec sfModAmtSrcOper fixé à un «lien» sont ignorés.
• sfModTransOper : Cette valeur indique qu'une transformée du type spécifié est appliqué à la source de modulation avant l'application sur le modulateur. Les valeurs inconnues ou indéfinies sont ignorées.

L'enregistrement de clôture qui sera toujours ignoré contient, par convention, 0 dans tous les champs.
Un modulateur est défini par son sfModSrcOper, son sfModDestOper, et son sfModSrcAmtOper.
Des modulateurs du sous-bloc pmod peuvent être utilisés comme modulateurs additionnels en respectant ceux du sous-bloc imod. En d'autres termes, un modulateur pmod peut augmenter ou diminuer l'action d'un modulateur de imod.
En SoundFont 2.00, aucun modulateurs n'a encore été défini, et le sous-bloc pmod sera toujours composé de 10 octets de valeur 0.

• balise

  pgen

Ce bloc contient une liste de générateurs pour chaque preset. sa taille est toujours multiple de 4 octets, et contient un ou plusieurs générateurs pour chaque preset (à l'exception d'une zone globale contenant uniquement des modulateurs) plus un enregistrement vide pour clore la zone.

typedef struct { BYTE byLo, byHi; } rangesType; 
typedef union
{
 rangesType  ranges; 
 SHORT       shAmount; 
 WORD        wAmount; 
} genAmountType; 

struct sfGenList 
{
  SFGenerator    sfGenOper; // une des valeurs de type énumération SFGenerator
  genAmountType  genAmount; // valeur à attribuer au Generator spécifié
};

• sfGenOper

Cette valeur indique le type de Generator utilisé. Notez que cette énumération est de deux octets.

• genAmount

Peut être de trois formats :

• Certains générateurs spécifient une plage de numéros de clé MIDI de vélocité MIDI, avec une valeur minimum et maximum.
• D'autres générateurs spécifient une valeur WORD non signé.
• Mais la plupart des générateurs, spécifient une valeur WORD 16 bits signé.

Le IdxGen du preset pointe au premier générateurs pour ce preset.
Sauf si la zone est une zone globale : le dernier générateur de la liste est un générateur Instrument, dont la valeur est un pointeur vers le générateur associé à cette zone.

• Si un générateur key range existe pour un preset, il est toujours le premier générateur dans la liste pour ce preset.
• Si un générateur velocity range existe pour un preset, il devra n'être précédé que par un générateur de «keyrange ».

Un générateur est défini par sfGenOper. Tous les générateurs dans une zone doivent avoir un énumérateur sfGenOper unique.
Les générateurs dans le sous-bloc pgen sont appliqués par rapport aux générateurs dans le sous-bloc igen d'une manière additionnelle. En d'autres termes : les générateurs pgen augmentent ou diminuent la valeur d'un générateur igen.

• balise

  inst

C'est une liste décrivant tous les instruments dans le fichier. Sa taille est toujours multiple de 22 octets, et contient au moins deux enregistrements, un enregistrement pour chaque instrument et un enregistrement vide de cloture.

struct sfInst
{
CHAR  NomInstrument[20]; // contient le nom de l instrument exprimé en ASCII
WORD  IdxIbag; // indice de la liste de la zone de l instrument dans ibag
};

L'enregistrement sfInst de cloture ne doit jamais être accessible, et n'existe que pour fournir un IdxIbag de fin permettant de déterminer le nombre de zones dans le dernier instrument. Toutes les autres valeurs sont par convention à 0, à l'exception de NomInstrument, qui devrait être "EOI" indiquant la fin des instruments.
Tous les instruments présents dans le sous-bloc inst sont généralement référencés par au moins un Preset. Toutefois, un fichier ne contenant que des instruments «orphelins» peut être traité.

• balise

  ibag

C'est un sous-bloc dont la liste d'éléments décrit les zones des instrument. Sa taille est toujours multiple de 4 octets, et contient un enregistrement pour chaque zone instrument plus un enregistrement de fermeture.

struct sfInstBag
{ 
  WORD  wInstGenNdx; // indice de la liste des zone de générateurs igen
  WORD  wInstModNdx; // indice de la liste des zonez de modulateurs imod
};

La première zone, dans un instrument donné est placée à l'indice IdxIbag de cet instrument. Le nombre de zones de cet instrument est déterminé par la différence entre le IdxIbag de l'instrument suivant et le IdxIbag courant.
Comme les listes de générateurs et les listes de modulateurs sont dans le même ordre que les listes d'instrument et de zone, ces indices wInstGenNdx et wInstModNdx seront incrémenter régulièrement avec l'ajout de zones.

• balise

  imod

Ce sous-bloc décrit toutes les zones modulateur de l'instrument. Sa taille est toujours multiple de 10 octets, et contient 0, un ou plusieurs modulateurs en plus d'un enregistrement de cloture.

struct sfModList 
{ 
  SFModulator  sfModSrcOper; // valeur du type d énumérateur SFModulator
  SFGenerator  sfModDestOper; // indique la destination du modulateur.
  SHORT        modAmount; // valeur signée indiquant le degré avec lequel la source module la destination
  SFModulator  sfModAmtSrcOper; // valeur du type d énumérateur SFModulator
  SFTransform  sfModTransOper; // valeur du type d énumérateur SFTransform
};

L'index WInstModNdx pointe sur le premier modulateur de cette zone, et le nombre de modulateurs présents pour une zone est déterminée par la différence entre la wInstModNdx de la zone suivante et le wModNdx de la zone courante. Un résultat à zéro indique qu'il n'y a pas de modulateurs dans la zone. Notez que ces énumérateurs sont de 2 octets.


Par convention, l'enregistrement de cloture contient 0 dans tous ses champs, et est toujours ignoré.
Un modulateur est défini par ses sfModSrcOper, sfModDestOper, et sfModSrcAmtOper. Tous les modulateurs dans une zone doivent disposer d'un ensemble unique de ces trois énumérateurs. Si un second modulateur est rencontré avec les trois mêmes énumérateurs comme modulateur précédent dans cette même zone, le premier modulateur sera ignoré.
Des modulateurs du sous-bloc imod sont absolus, cela signifie qu'un modulateur de imod remplace, plutôt que de s'ajouter, à un modulateur par défaut. Toutefois, l'effet d'un modulateur sur un générateur est additif, à savoir la sortie d'un modulateur s'ajoute à une valeur de générateur.

• balise

  igen

C'est un sous-bloc décrivant une liste de zone générateurs pour chaque zone instrument dans le fichier SoundFont. Sa taille est toujours multiple de 4 octets, et contient un ou plusieurs générateurs pour chaque zone (à l'exception d'une zone globale contenant uniquement des modulateurs) plus un enregistrement de cloture.

structure où les types sont définis comme dans la zone pgen ci-dessus.
struct sfInstGenList 
{ 
  SFGenerator  sfGenOper; // 
  genAmountType genAmount; // valeur à attribuer au Generator spécifiée
};

genAmount peut être de trois formats

• générateur qui spécifie une plage de numéros de key MIDI, de vélocité MIDI, avec une valeur minimum et maximum.
• générateur qui spécifie une valeur WORD non signé.
• cependant la plupart des générateurs spécifie une valeur 16 bits signé.

Le champs WInstGenNdx pointe le premier générateur de cette zone.
A part le cas où la zone est une zone globale, le dernier générateur de la liste est un générateur sampleID, dont la valeur est un pointeur vers le sample associé à cette zone. Si un générateur "key range" existe pour la zone, il est toujours le premier générateur dans la liste de cette zone. Si un générateur "velocity range" existe pour la zone, il ne sera précédé que par un générateur de « key range ». Si des générateurs suivent un générateur sampleID, ils seront ignorés.
Un générateur est défini par sa sfGenOper. Tous les générateurs dans une zone doivent avoir un énumérateur de sfGenOper unique. Si un second générateur est rencontré avec le même énumérateur sfGenOper comme un des générateurs précédent dans la même zone, le premier générateur sera ignoré.
Des générateurs du sous-bloc igen sont absolus. Cela signifie qu'un générateur igen remplace, plutôt que s'ajoute, à la valeur par défaut du générateur.

• balise

  shdr

C'est une liste de sous-blocs décrivant tous les échantillons du sous-blocs smpl et les samples référencés dans la ROM. Sa taille est toujours un multiple de 46 octets et contient un enregistrement pour chaque échantillon, plus un enregistrement de cloture.

struct sfSample
{ 
 CHAR  NomDuSample[20]; // contient le nom de l échantillon
 DWORD  dwStart;
 DWORD  dwEnd;
 DWORD  dwStartloop;
 DWORD dwEndloop;
 DWORD  dwSampleRate;
 BYTE  byOriginalPitch;
 CHAR  chPitchCorrection;
 WORD  wSampleLink;
 SFSampleLink  sfSampleType;
};

dwStart,dwEnd,dwStartloop et dwEndloop doivent avoir une valeur dans l'intervalle du champs de données de l'échantillon inclu dans la banque compatible SoundFont ou référencés dans la ROM. Aussi, pour permettre à une variété de plates-formes matérielles de reproduire ces données, les échantillons auront une longueur minimale de 48 datapoints, une taille minimale de boucle de 32 datapoints et un minimum de 8 points valides avant dwStartloop et après dwEndloop. Ainsi dwStart doit être inférieure à dwStartloop-7, dwStartloop doit être inférieure à dwEndloop-31, et dwEndloop doit être inférieure à dwEnd-7. Si ces contraintes ne sont pas remplies, le son peut éventuellement ne pas être lisible si le matériel ne prend pas en charge la lecture concernant les paramètres indiqués.
L'enregistrement de cloture n'est jamais référencé, et est entièrement mis à 0, à l'exception de NomDuSample, qui devrait être "EOS" indiquant la fin des échantillons.
Tous les échantillons présents dans le sous-bloc smpl sont généralement référencés par un instrument, mais un fichier contenant des échantillons «orphelins» ne doit pas être rejeté. Des applications compatibles SoundFont pouvant éventuellement ignorer ou filtrer ces orphelins selon les choix de l'utilisateur.

Le bloc LIST des échantillons : sdta

Les échantillons stockés dans la SF2 peuvent être du format 16 bits OU 24 bits, c'est le créateur de la banque qui définit le format de stockage des échantillons suivant le format des fichiers échantillonés à stocker.
Le bloc sdta contient un seul sous-bloc optionnel : smpl. Celui-ci contient toutes les données de sons 16 bits qui seront placées en mémoire et liées à la banque. Sa taille est variable, et contient obligatoirement un nombre pair d'octets. Quant au sous-bloc sm24, si les données stockées sont au format 24 bits, il fait exactement la moitié de la taille du smpl, plus 1 octet, si nécessaire pour satisfaire l'alignement sur 16 bits (nombre pair d'octets).
Si le bloc sdta est absent ça signifie que soit il n'y a pas de sons joués, soit la banque fait référence aux échantillons d'une ROM.

struct bloc_sdta{
    smpl;// bloc d échantillon 16 bits
    sm24;// bloc d échantillons 24 bits
};

Le bloc smpl

S'il est présent, il contient un ou plusieurs «échantillons» de l'information audio numérique sous la forme d'un code seize bits, signés, little endian (octet le moins significatif en premier). Chaque échantillon est suivi d'un minimum de 46 datapoints égaux à 0 qui sont nécessaires pour garantir la possibilité de faire une boucle sur des données 0 à la fin du son avec des valeurs raisonnables de pitch en une interpolation raisonnable.

Le bloc sm24

S'il est présent, il contient les octets les moins significatifs correspondants à chacun des data_points contenu dans le bloc smpl. Notez que cela signifie pour chaque paire d'octets dans le smpl il y a obligatoirement un octet supplèmentaire dans le sm24.
Ces points de forme d'onde de l'échantillon doivent être combinées avec les points de forme d'onde des échantillons correspondants smpl, pour créer ensemble un seul pool de données de l'échantillon avec une résolution de 24 bits.

• Si la version ifil du format est inférieur à la version 2.04 la SM24 doit être ignorée.

L'utilisation des boucles dans les échantillons

Au sein de chaque échantillon, une ou plusieurs paires de points de boucles peuvent exister. Les emplacements de ces points sont définis dans le bloc pdta, mais dans les échantillons, les data_points doivent se conformer à certains critères pour que la boucle soit compatible sur de multiples plateformes.
Les boucles sont définies par des «points équivalents» dans l'échantillon. Cela signifie qu'il y a deux data_points qui sont logiquement équivalents, et une boucle se produit lorsqu'un de ces points est raccordé à l'autre. En théorie, le point de fin de boucle n'est jamais joué au cours du bouclage ; A la place, le point de départ de la boucle suit le point juste avant le point de fin de boucle. Une boucle doit montrée des données pratiquement identiques autour des 2 points équivalents pour avoir la meilleure transition possible.
En réalité, à cause des divers algorithmes d'interpolation utilisés par des synthétiseurs d'échantillons, les données entourant à la fois le début de la boucle et les points d'extrémité peuvent affecter le son de la boucle. Ainsi les points à la fois le début et la fin de la boucle doivent être entourés par des données audio continue. Par exemple : même si le son est programmé pour continuer à boucler pendant le decay, les data_points doivent être fournis au-delà du point de fin de boucle. Ces données seront généralement identiques aux données au début de la boucle. Un minimum de 8 points de données valides doivent être présents avant le début de la boucle et après la fin de la boucle.
Ces huit points de données (quatre de chaque côté) entourant les deux points équivalents doivent être équivalents si possible.
En forçant les données à être identiques, tous les algorithmes d'interpolation garantissent la reproduction correcte d'une boucle sans articulations. Voir notions de boucle dans Swami - créer une banque SF2 pour plus de détails.

Les énumérateurs

Les générateurs et modulateur destinataire.

Un générateur et un modulator destinataire sont deux termes signifiant la même chose, des paramètres de synthétiseurs. le générateur est utilisé dans les listes igen et pgen, et le modulateur destinataire est utilisé dans les listes imod et pmod.
Cinq types d'énumérateurs de générateur existent :

• Index Generators : c'est un index de générateur dans une structure de données. il y a deux index de générateur
  • Instrument : définition d'un instrument dans la zone instrument
  • sampleID : définition d'un échantillon dans la zone sample.
• Range Generators : définit un intervalle où les note-on extérieures à cette zone sont ignorées. Il y a deux générateurs actuellement définis :
  • keyRange : la plage de touche qui produiront un son quand elle seront appuyées.
  • velRange : la plage de vélocité (force d'appui sur une touche) dans laquelle la touche produira un son si la force d'appui est dans l'intervalle.
• Substitution Generators : ce sont des générateurs qui remplacent une valeur pour un note-on. 2 Generateurs sont actuellement définis :
  • overridingKeyNumber
  • overridingVelocity.
• Sample Generators : ces générateurs affectent directement les propriètés d'un échantillon. Ils ne sont pas définissables au niveau du preset.
  • générateur : sampleMode
  • générateur : Overriding Root Key
  • générateur : Exclusive Class
• Value Generators : ce sont des générateurs qui affectent directement un paramètre de traitement du signal. La plupart des générateurs font partie de ce type. Les modulateur-destinataires font aussi partie de la liste Value Generators.

Définition des énumateurs de générateur.

Ce qui suit est une liste exhaustive des générateurs de la SoundFont 2.00 et leurs définitions.
Voir tableau annexe A pour la terminologie des unités utilisées.
Voir tableau annexe A pour la terminologie des éléments de synthése sonore utilisés.
Les énumérateurs manquants sont des énumérateurs utilisés en interne ou en attente d'affectation.

Paramètres et modèle de synthèse

La norme SoundFont2 a été créé avec l'intention de fournir un soutien à une base croissante de modèles de synthètiseur basé sur l'échantillonage. Le modèle utilisé par la spécification SoundFont2 est produit par la puce EMU8000. La description qui suit du modèle de synthèse sous-jacent et des paramètres associés sont prévus pour permettre de greffer ce modèle de synthèse sur d'autres plates-formes matérielles.

Modèle de synthèse

La spécification du modèle de synthèse comprend un oscillateur-échantilloneur, un filtre passe-bas dynamique, un amplificateur d'enveloppe, une sortie paramètrable stéréophonique, et des unités d'effets de chorus et réverbération. Un moteur à modulation sous-jacent comprend deux oscillateurs basse fréquence (LFO) et les deux générateurs d'enveloppe avec leurs amplificateurs d'acheminement appropriés.

Oscillateur échantilloneur

Le modèle de l'oscillateur échantilloneur SF2 est capable de jouer un sample à un taux d'échantillonnage quelconque avec un pitch-shift quelconque.
Dans la pratique, l'élévation du pitch sera limité à une valeur maximale d'au moins deux octaves.
Le pitch est décrit en termes d'un pitch initial qui est basé sur :

• le taux d'échantillonage
• la root key' (touche de base) sur laquelle l'échantillon est calé sur le clavier
• les coarse, fine, et correction tuning.
• la touche key number MIDI effective,
• le facteur d'échelle du clavier.

Toutes les modulations de hauteurs sont en octaves, demi-tons, et en cents.

Boucle d'échantillon

L'oscillateur joue un échantillon numérique qui est décrit par un point de départ, point final, et deux points décrivant une loop. Le son peut être marquée comme non-bouclé (unlooped), dans ce cas, les points de boucle sont ignorés.
Si le son est bouclé, il peut être lu de deux façons.

• boucle "during release " : le son est joué à partir du point de départ de la boucle, et bouclé jusqu'à ce que la note devienne inaudible.
• le son est joué à partir du point de départ de la boucle, et bouclé jusqu'à ce que la touche soit relâchée ; Dans ce cas, si le point de fin de boucle n'est pas atteint au relachement, le son se poursuit jusqu'au le point de fin de boucle et joue jusqu'à ce que le point final soit atteint pour terminer le son.

Filtre passe-bas

Le modèle de synthèse contient un filtre passe-bas à résonance, qui est caractérisé par une fréquence de coupure dynamique et une résonance fixe (Q).Le filtre est initialisé à la résonance 0 comme ayant une bande passante plate à la fréquence de coupure, puis une pente de diminution à 6 dB par octave au-dessus de cette fréquence.La résonance, si différente de 0, comprenant un pic à la fréquence de coupure, superposée à la réaction ci-dessus. La résonance est mesurée en tant que rapport en dB du pic de résonance pour le gain DC. Le gain en courant continu à une résonance correspond à la moitié de la valeur de résonance en dessous du gain en courant continu à résonance nul, d'où la hauteur de pic est la moitié de la valeur de résonance au-dessus le gain en courant continu à résonance zéro.
Toutes les modulations de fréquence de coupure sont en octaves, demi-tons, et en cents.

Amplificateur de gain final

L'amplificateur final de gain agit sur la sortie du filtre, il est ajouté à l'enveloppe de volume. Une modulation supplémentaire peut également être ajouté. Le gain est toujours spécifié en dB.

Acheminement des Effets

La sortie del'amplificateur de gain final peut être acheminé vers l'unité d'effets. Cette unité implique que le son soit dans un contexte stéréo, et qu'un effet de réverbération et de chorus puissent être ajoutés. Le panoramique est spécifiée en termes de pourcentage de gauche et de droite, qui pourrait également être considéré comme un angle d'azimut. Les valeurs de réverbération et chorus sont exprimées en pourcentage appliqués sur l'amplitude du signal reçu par ces unités de 0% à 100%.

Oscillateurs basse fréquence LFO

Le modèle de synthèse prévoit deux oscillateurs basse fréquence (LFO) pour moduler le pitch, filtre cutoff, et l'amplitude.

• Le vibrato LFO qui module le pitch.
• La modulation LFO qui module l'un de ces trois paramètres.

Un LFO est défini comme ayant une période de retard au cours de laquelle sa valeur reste à zéro, suivie par une forme d'onde triangulaire en rampe linéaire démarrant vers le positif +1, puis tendant vers -1, ensuite inversant vers +1 etc..
Chaque paramètre peut être modulé de diverses valeurs, quelles soient positives ou négatives, par le LFO associé. Les modulations de pitch et cutoff sont en octaves, demi-tons, et en cents, tandis que les modulations d'amplitude sont en dB. La valeur de modulation LFO est exprimé en cents ou dB positif pour la totalité de la montée.

Générateurs d'enveloppe.

Le modèle de synthèse prévoit deux générateurs d'enveloppe :

• Le générateur d'enveloppe de volume qui contrôle l'amplificateur final de gain et par conséquent détermine le contour de volume du son.
• La modulation d'enveloppe qui peut contrôler le pitch et/ou le filtre cutoff.

Une enveloppe génère un signal de commande à six phases. Lorsqu'un key-on (message MIDI d'appui de touche) a lieu :

1. une période de retard commence au cours de laquelle la valeur d'enveloppe est égale à zéro.
2. L'enveloppe s'élève alors en une courbe convexe par rapport à une valeur 1 au cours de la phase d'attaque.
3. Lorsque la valeur 1 est atteinte, l'enveloppe entre dans une phase de maintien au cours de laquelle elle reste à 1.
4. Lorsque la phase d'attente se termine, l'enveloppe entre dans une phase de décroissance au cours de laquelle sa valeur diminue de manière linéaire à un niveau de maintien.
5. Lorsque le niveau de maintien est atteint, l'enveloppe entre en soutien de la phase au cours de laquelle l'enveloppe reste au niveau de maintien.

Quand le key-off (message MIDI de relachement de touche) se produit, l'enveloppe passe immédiatement une phase de libération au cours de laquelle la valeur décroit linéairement depuis sa valeur et tend vers 0. Lorsque le 0 est atteint, l'enveloppe reste à 0.

Les modulation de pitch et de filtre cutoff sont en octaves, demi-tons, et en cents. Ces paramètres peuvent être modulés à des degrés divers en positif ou négatif, par l'enveloppe de modulation. Le degré de modulation est exprimé en cents pour la totalité de l'échelle du pic d'attaque.
L'enveloppe de volume fonctionne en dB, avec un pic d'attaque fournissant une sortie à pleine échelle, adapté de manière appropriée par le volume initial. La valeur zéro, cependant, est en fait un gain nul. La mise en œuvre du EMU8000 prévoit 96 dB de commande d'amplitude. Lorsque 96 dB d'atténuation est atteint dans le dernier amplificateur de gain, un saut brusque à zéro le gain (dB d'atténuation infinie) se produit. Dans un système 16-bit, ce saut est inaudible.

Résumé de l'interconnexion des modulateurs

Le schéma suivant montre l'interconnexion exprimé dans la spécification du modèle de synthèse SoundFont2:

Fonctions MIDI

La réponse à certaines commandes MIDI est définie dans la norme MIDI, et n'est donc pas considérée comme faisant partie de la spécification SF2. Ces commandes MIDI ne peuvent pas être utilisés comme sources pour la mise en œuvre de modulateur.
Par souci d'exhaustivité, des réponses sont donnés ici pour la spécification version 2.00b :

• Pitch key number MIDI : dans la version 2.00a de cette spécification, c'est le paramètre "Scale Tune" dans la liste de générateur, est également considéré comme un véritable modulateur et est donc retiré de cette liste.
• MIDI Pitch Bend : dans la version 2.00a de cette spécification, il est considéré comme un véritable modulateur et est donc éliminé de cette liste.

Dans ce qui suit, le terme RPN désigne les valeurs de paramètres validés par la norme MIDI, alors que le terme NRPN désigne des paramètres spécifiques aux destinataires des signaux MIDI.

Le modèle de générateur SoundFont

Voir la terminologie et les unités utilisées en annexe A.

Cinq types d'énumérateur de générateurs existent:

• Index Generators
• Range Generators
• Substitution Generators
• Sample Generators
• Value Generators.

Ce qui suit est la priorité des générateurs dans la hiérarchie de format de fichier SoundFont.

• Un ensemble de générateurs ou de compensateurs de la valeur d'une destination ou d'un paramètre de synthèse. Dans des cas exceptionnels : il définit les plages (Range Generators), ou fixe des valeurs et jamais de valeurs de décalages (Index Generators, Sample Generators, et Substitution Generators).
• Un générateur est défini comme étant identique à un autre générateur si son opérateur générateur est le même dans les deux générateurs.
• Un générateur dans une global instrument zone qui est identique au générateur par défaut remplace le générateur par défaut.
• Un générateur dans une locale instrument zone qui est un générateur par défaut ou identique à un générateur dans une global instrument zone remplace ce générateur.

Les points ci-dessous (jusqu'à note) s'appliquent aux Value Generators uniquement.

• Un générateur du niveau Preset s'ajoute à un générateur du niveau Instrument si les deux générateurs sont identiques.
• Un générateur dans une global Preset Zone" qui est un générateur par défaut ou identique à un générateur dans instrument'' s'ajoute à ce générateur.
• Un générateur dans une global Preset Zone qui n'est pas identique à un Value Generators par défaut et n'est pas identique à un générateur dans instrument ajoute son effet au paramètre de synthèse proposé.
• Un générateur dans une locale Preset Zone qui est identique à un générateur dans une global Preset Zone remplace le générateur de la global Preset Zone. Ce générateur ajoute ses effets au nœud de sommation-destination de toutes les zones de l'instrument donné.
• Un générateur dans une locale Preset Zone qui n'est pas identique à un générateur par défaut ou à un générateur global Preset Zone, ajoute ses effets au noeud de sommation-destination de toutes les zones de l'instrument donné.
• Si le générateur en opération est un Range Generator , les valeurs du générateur ne sont pas ajoutés à ceux du niveau instrument ; Ils servent plutôt comme un filtre intersection aux key number ou velocity ranges dans l'instrument qui est utilisé dans la Preset Zone.
• Si le générateur en opération est un Substitution Generator ou un Sample Generator , ils sont illégaux au niveau Preset. Le seul Index Generator légal à ce niveau est instrumentID, alors que le seul Index Generator légal au niveau Instrument est sampleID.

Le modèle de contrôle de modulateur Soundfont

Les modulateurs sont utilisés pour permettre le contrôle en temps réel sur le son suivant le concepteur du son programmé. Chaque instance d'une structure de modulateur SoundFont définit un effet en temps réel additionnable à appliquer à une destination donnée ou un paramètre de synthétiseur. Pour information : le schéma suivant montre la fonction générale du modèle de contrôleur SoundFont.



Le modèle de commande de modulateur SoundFont est un mécanisme polyvalent destiné à permettre un contrôle souple et complexe en temps réel sur les paramètres de synthèse fournis. Alors que SoundFont 2.00 fournit un mécanisme pour fixer les conditions initiales pour une grande variété de paramètres de synthèse ou des générateurs à plusieurs niveaux de la hiérarchie (niveau de l'instrument, les zones global/local, Preset etc...), l'ajout du contrôleur de modulateur SoundFont fournit un mécanisme pour permettre en temps réel de contrôler ces mêmes paramètres sur les mêmes niveaux de la hiérarchie.
Le modèle de commande de modulateur SoundFont est nécessaire pour transformer le modèle de synthèse à base de générateurs plutôt simplistes dans un modèle de synthèse plus complexe et beaucoup plus intéressant.

La spécification décrit en détail les interactions et le fonctionnement de ces modulateurs.

Annexe A :

Dans les exemples de codes qui suivent, tous les contrôles de validité ont été éludés pour faciliter la lecture.

type de données

Types de données utilisés dans ces exemples :

typedef unsigned char BYTE; // 1 oct 0 à 255
	typedef char CHAR;          // 1 oct -128 à +127
	typedef unsigned int DWORD; // 4 oct 0 à 4.294.967.295
	typedef short SHORT;        // 2 oct  -32.768 à +32.767.
	typedef unsigned short WORD;// 2 oct 0 à 65.535

Terminologie utilisée

Structures de données

Synthétiseur

Paramètres

Unités utilisées :

Unités des paramètres de générateur

Les unités avec lesquelles les générateurs SoundFont sont décrits sont strictement définies.

Annexe B

exemples

lecture d'un bloc de fichier RIFF.

struct enrg_de_bloc{    DWORD   A,B,C;};// taille enrg : 12 octets
enrg_de_bloc donnee;
    QFile fichierRIFF( "banqueson.sf2" );
    fichierRIFF.open( QIODevice::ReadOnly ); 
    int nb_octet_retourne = fichierRIFF.read( (char *) &donnee, 12 );
    fichierRIFF.close();

Décryptage d'un fichier SF2

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Exemple de lecture d'un fichier SF2

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Liens et commentaires

La version anglaise des spécifications techniques de la soundfont 2.04 se trouvent ici