AudioKit v5实现复音的最优方案：28键合成器开发问询

针对你的28键合成器需求，**自定义基于PolyphonicNode的复音语音（Voice）**是兼顾高效性与多音色灵活性的最优方案，完全可以复刻SynthOne的结构，同时避免你提到的两种方案的缺陷：

核心思路 #

不用预先运行28个振荡器，也不用受限于封装死的Synth类，而是让每个按键对应一个按需激活的Voice实例：按键按下时创建/唤醒Voice并启动发声组件，释放后触发包络并回收资源，既节省性能，又能完全自定义音色结构。

具体实现步骤 #

1. 自定义复音Voice类 #

每个Voice对应一个完整的发声单元，你可以在内部组合SynthOne的所有组件：2个主振荡器、副振荡器、FM模块、噪声源，再加上滤波器、振幅包络等效果。示例代码如下：

import AudioKit

class SynthOneStyleVoice: Voice {
    // 核心发声组件
    private let osc1: Oscillator
    private let osc2: Oscillator
    private let subOsc: Oscillator
    private let fmModulator: Oscillator
    private let noise: WhiteNoise
    
    // 音色处理组件
    private let mixer: Mixer
    private let filter: MoogLadderFilter
    private let ampEnv: AmplitudeEnvelope
    
    override init() {
        // 初始化振荡器，支持自定义波形
        osc1 = Oscillator(waveform: Table(.sine))
        osc2 = Oscillator(waveform: Table(.sawtooth))
        subOsc = Oscillator(waveform: Table(.square))
        fmModulator = Oscillator(waveform: Table(.triangle))
        noise = WhiteNoise()
        
        // 配置FM调制：用调制器控制主振荡器频率
        osc1.frequencyModulator = fmModulator
        
        // 混音所有发声源
        mixer = Mixer(osc1, osc2, subOsc, noise)
        
        // 添加滤波器和振幅包络
        filter = MoogLadderFilter(mixer, cutoffFrequency: 800, resonance: 0.2)
        ampEnv = AmplitudeEnvelope(filter, attackDuration: 0.01, decayDuration: 0.1, sustainLevel: 0.7, releaseDuration: 0.3)
        
        super.init()
        connect(ampEnv)
    }

    // 按键按下时触发
    override func start(note: MIDINoteNumber, velocity: MIDIVelocity) {
        let baseFreq = note.midiNoteToFrequency()
        let velocityGain = Double(velocity) / 127.0
        
        // 设置各振荡器频率
        osc1.frequency = baseFreq
        osc2.frequency = baseFreq * 1.002 // 微小失谐增加厚度
        subOsc.frequency = baseFreq / 2
        fmModulator.frequency = baseFreq * 0.4
        
        // 根据力度设置振幅
        osc1.amplitude = velocityGain * 0.4
        osc2.amplitude = velocityGain * 0.3
        subOsc.amplitude = velocityGain * 0.2
        noise.amplitude = velocityGain * 0.05
        
        // 启动所有组件
        osc1.start()
        osc2.start()
        subOsc.start()
        fmModulator.start()
        noise.start()
        ampEnv.start()
    }

    // 按键释放时触发
    override func stop(note: MIDINoteNumber) {
        // 触发包络释放，延迟后停止组件避免爆音
        ampEnv.stop()
        DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + ampEnv.releaseDuration) {
            self.osc1.stop()
            self.osc2.stop()
            self.subOsc.stop()
            self.fmModulator.stop()
            self.noise.stop()
        }
    }
}

2. 用PolyphonicNode管理复音资源 #

通过PolyphonicNode创建Voice池，设置最大复音数为28，确保每个按键都能独立发声：

// 初始化复音合成器，指定Voice类型和最大复音数
let polySynth = PolyphonicNode(voice: SynthOneStyleVoice.self, count: 28)

// 连接到AudioKit输出并启动引擎
AudioKit.output = polySynth
try? AudioKit.start()

// 按键触发示例：播放C4（MIDI音符60）
polySynth.play(note: 60, velocity: 100)
// 停止播放
polySynth.stop(note: 60)

3. 扩展音色灵活性 #

• 波形切换：通过osc1.waveform = Table(.square)或加载自定义波形表Table(named: "CustomWave")来修改振荡器波形
• 参数调节：给Voice添加公开接口，动态调整滤波器 cutoff、FM调制深度、包络参数等
• LFO调制：在Voice中加入LowFrequencyOscillator，用来调制振幅、滤波器或音高，增加音色动态

方案优势 #

• 高效节能：仅在按键按下时激活对应Voice的组件，避免28个振荡器持续运行
• 完全自定义：不受Synth类的限制，可自由组合振荡器、效果器，完全复刻SynthOne的音色结构
• 灵活扩展：后续可轻松添加滤波器、延迟、混响等全局效果，或扩展Voice的参数调节功能

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Evan Aaron Escobar