PROGRESS REPORT - 05_13_00_engine_architecture¶

FECHA: 2025-10-14¶

ESTADO: 🟢 EN PROGRESO (Semana ¼ de Fase 1)¶

RESUMEN EJECUTIVO¶

Se ha completado la implementación inicial de la arquitectura base del subsistema 05_13_ENGINES_L3. Se han creado las interfaces fundamentales, el primer pattern arquitectónico (SynthesizerEngine), ejemplos de uso, y tests unitarios.

✅ COMPLETADO¶

1. Estructura del Proyecto¶

Directorios creados: src/, include/, tests/, examples/, docs/, benchmarks/
CMakeLists.txt configurado con opciones de build
Sistema de build listo para desarrollo

2. Interfaces Fundamentales¶

IEngine.h (Base Interface)¶

Interface base para todos los Engines
Lifecycle management (init, process, shutdown, reset)
Performance metrics (CPU, memory, latency, voices)
Engine information (type, name, version, strategy)
Component management (state provider, component loader)
Callback system para eventos

Características clave: - Thread-safe design - Real-time safe process() method - Soporte para AudioBuffer y ProcessContext - EngineType enum (SYNTHESIZER, EFFECT, SAMPLER, DRUM_MACHINE) - ProcessingStrategy enum (PUSH, PULL, HYBRID)

IStateProvider.h¶

Interface para gestión de estado jerárquico
4 niveles de estado: PERSISTENT, SESSION, TRANSIENT, VOLATILE
State value types: FLOAT, DOUBLE, INT32, INT64, BOOL, STRING, BLOB
Hierarchical path system (e.g., "oscillator/1/pitch")
State change listeners
Serialization (Binary y JSON)
Validation system

Características clave: - Thread-safe access - Lock-free structures donde posible - Batch operations support - Change notification system

IComponentLoader.h¶

Interface para carga dinámica de componentes L0-L2
Component discovery y search
Version compatibility checking
Dependency resolution automática
Performance contracts
Load statistics

Características clave: - ComponentLevel enum (KERNEL_L0, ATOM_L1, CELL_L2) - ComponentVersion con semantic versioning - SearchCriteria con patterns y tags - LoadOptions configurables - Reference counting para loaded components

3. SynthesizerEngine Pattern¶

SynthesizerEngine.h¶

Implementación completa del pattern Synthesizer
Architecture: Voice Management → Synthesis → Effects → Output
SynthConfig con parámetros específicos de synth
MIDI event handling (NOTE_ON, NOTE_OFF, CC, PITCH_BEND, etc.)
Lock-free MIDI queue (ring buffer 1024 eventos)
Master volume control
Component access (VoiceManager, SynthCore, Effects, Output)

Características clave: - Lock-free MIDI queue (1024 events) - Control-rate updates - Multi-threading support - SSE/AVX optimization flags - Oversampling support

SynthesizerEngine.cpp¶

Implementación del lifecycle (init, process, shutdown, reset)
MIDI event processing pipeline
Voice processing orchestration
Effects chain processing
Output stage processing
Performance tracking (CPU usage calculation)
Thread-safe parameter access

Arquitectura implementada:

MIDI Input → Voice Management → Synthesis Core → Effects Chain → Output

4. Ejemplos de Uso¶

basic_synth_example.cpp¶

Ejemplo completo de uso del SynthesizerEngine
Configuración de synth y engine
Setup de callbacks
Inicialización del engine
Envío de eventos MIDI (C major chord)
Processing loop con estadísticas
Shutdown limpio

Demuestra: - Engine initialization - MIDI note on/off - Audio processing loop - Performance monitoring - Proper cleanup

5. Tests Unitarios¶

test_synthesizer_engine.cpp¶

Coverage: - Basic construction (6 tests) - Initialization (7 tests) - Configuration (4 tests) - MIDI events (4 tests) - Audio processing (5 tests) - Performance metrics (5 tests) - Reset (3 tests) - Component access (6 tests)

6. Build System¶

CMakeLists.txt¶

📊 MÉTRICAS ACTUALES¶

Código Generado¶

Headers: 4 archivos (IEngine.h, IStateProvider.h, IComponentLoader.h, SynthesizerEngine.h)
Source: 1 archivo (SynthesizerEngine.cpp)
Tests: 1 archivo (test_synthesizer_engine.cpp) con 40+ casos
Examples: 1 archivo (basic_synth_example.cpp)
Build: 1 CMakeLists.txt completo

Líneas de Código (Estimado)¶

Headers: ~1,500 líneas (con documentación)
Source: ~450 líneas
Tests: ~450 líneas
Examples: ~250 líneas
Total: ~2,650 líneas de código C++

Documentación¶

Inline comments: ✅ Completos en todos los archivos
Function documentation: ✅ Todos los métodos públicos
Architecture diagrams: 🟡 Incluidos como ASCII art
API reference: ✅ En headers

🔄 EN PROGRESO¶

Actualmente¶

Documentando el progreso en este archivo
Preparando siguiente pattern (EffectEngine)

📋 PENDIENTE (Resto de Tarea 1)¶

Patterns Arquitectónicos Restantes¶

EffectEngine (Input → Processing Chain → Output)
SamplerEngine (Sample Management → Voice → Effects → Output)
DrumMachineEngine (Pattern → Voices → Mixer → Output)

Implementaciones de Interfaces¶

StateProvider implementación concreta
ComponentLoader implementación concreta

Tests Adicionales¶

Documentación¶

API reference completa (Doxygen)
Architecture guide
Migration guide entre patterns
Performance tuning guide

🎯 PRÓXIMOS PASOS INMEDIATOS¶

Esta Semana (Semana 1)¶

Implementar EffectEngine pattern (1-2 días)
Header EffectEngine.h
Implementation EffectEngine.cpp
Example effect_example.cpp
Tests test_effect_engine.cpp
Implementar SamplerEngine pattern (1-2 días)
Header SamplerEngine.h
Implementation SamplerEngine.cpp
Example sampler_example.cpp
Tests test_sampler_engine.cpp
Comenzar DrumMachineEngine (1 día)
Header DrumMachineEngine.h
Basic implementation

Semana 2¶

Completar DrumMachineEngine
Implementar StateProvider concrete class
Implementar ComponentLoader concrete class

Semana 3-4¶

Integration testing
Performance benchmarks
Documentation completa
Code review y cleanup

🚀 LOGROS DESTACADOS¶

Diseño de Arquitectura Sólida¶

Interface IEngine flexible y extensible
State management jerárquico sofisticado
Component loading con dependency resolution
Thread-safety desde día 1

Real-time Safety¶

Lock-free MIDI queue
No allocations en process()
Atomic operations para shared state
CPU usage tracking preciso

Extensibilidad¶

Pattern-based design permite nuevos engine types
Component loading dinámico de L0-L2
State system permite cualquier estructura
Callback system para eventos

Testing desde Día 1¶

40+ test cases en primera iteración
Test fixture reusable
Coverage de todos los aspectos críticos

⚠️ CONSIDERACIONES TÉCNICAS¶

Decisiones de Diseño¶

Lock-free MIDI Queue:
Implementado como ring buffer (1024 eventos)
Atomic read/write positions
Zero-copy design
Tradeoff: Puede perder eventos si queue lleno
Control-rate Updates:
Separación de audio-rate (every sample) y control-rate (every N samples)
Default: 128 samples (~2.6ms @ 48kHz)
Beneficio: Reduce CPU para modulación/LFOs
Component Architecture:
Ownership via unique_ptr
Interfaces via raw pointers (no ownership transfer)
Beneficio: Clear ownership semantics

Riesgos Mitigados¶

Thread Safety: ✅ Atomics y lock-free structures desde día 1
RT-Safety: ✅ No allocations en process(), clear documentation
Extensibility: ✅ Interface-based design permite evolution
Testing: ✅ Test framework desde inicio

📈 PROGRESO CONTRA PLAN¶

Tarea 1: Engine Architecture - Semana ¼

[████░░░░░░░░░░░░] 25% completado

✅ Semana 1: IEngine interface, SynthesizerEngine, Tests básicos
🔄 Semana 2: Resto de patterns (Effect, Sampler, DrumMachine)
⏳ Semana 3: ComponentLoader, StateProvider implementations
⏳ Semana 4: Integration testing, documentation, review

Fase 1 Total: Semana 1/12

[██░░░░░░░░] 8% completado de Fase 1

🎓 LECCIONES APRENDIDAS¶

Documentation First:
Escribir interfaces con documentación completa ayuda a clarificar diseño
ASCII art diagrams son útiles para comunicar arquitectura
Test Fixtures:
Crear fixtures reusables ahorra tiempo en tests posteriores
Separar setup/teardown mejora legibilidad
CMake Modern:
Interface libraries para headers-only es limpio
Target_link_libraries con PRIVATE/PUBLIC clarifica dependencies
Lock-free is Hard:
Ring buffer requiere pensamiento cuidadoso
Atomic operations necesitan memory_order correcto

👥 CRÉDITOS¶

Implementado por: AudioLab Development Team Fecha inicio: 2025-10-14 Framework: C++17, CMake 3.15+, Catch2 Arquitectura: Pattern-based Engine L3

📞 CONTACTO¶

Issues: GitHub Issues (cuando esté configurado) Discussions: Team Slack Channel Documentation: docs/ directory

Este documento se actualiza al final de cada sesión de desarrollo.

Última actualización: 2025-10-14 23:55 UTC