Σε αυτόν τον οδηγό, θα φτιάξουμε ένα πρόγραμμα που παίζει μουσικούς τόνους και μπορεί να συντονίσει μια κιθάρα. Θα μάθετε να:
Ρυθμίζετε το κύριο έργο στο Anjuta
Δημιουργείτε απλό GUI με τον σχεδιαστή UI του Anjuta
Χρησιμοποιείτε το GStreamer για να παίζετε ήχους
Θα χρειαστείτε τα παρακάτω για να μπορέσετε να ακολουθήσετε αυτό το μάθημα:
Ένα εγκατεστημένο αντίγραφο του Anjuta IDE
Βασική γνώση της γλώσσας προγραμματισμού C
Πριν ξεκινήσετε να προγραμματίζετε, πρέπει να δημιουργήσετε ένα καινούργιο έργο στο Anjuta. Έτσι θα δημιουργηθούν όλα τα απαραίτητα αρχεία που χρειάζονται για την εκτέλεση του κώδικα αργότερα. Επίσης θα ήταν χρήσιμο να τα κρατάτε όλα μαζί.
Ξεκινήστε το Anjuta και πατήστε
Επιλέξτε
Βεβαιωθείτε ότι το
Πατήστε
#include <config.h>
#include <gtk/gtk.h>
Η C είναι μια μάλλον αναλυτική γλώσσα, έτσι μην εκπλαγείτε που το αρχείο περιέχει πολύ κώδικα. Ο περισσότερος κώδικας είναι πρότυπο κώδικα. Φορτώνει ένα (κενό) παράθυρο από την περιγραφή διεπαφής χρήστη και το εμφανίζει. Περισσότερες λεπτομέρειες δίνονται πιο κάτω· προσπεράστε αυτή τη λίστα αν καταλαβαίνετε τα βασικά:
Οι τρεις γραμμές #include στην κορυφή περιλαμβάνουν τον config (ορίζει χρήσιμη κατασκευή του autoconf), gtk (διεπαφή χρήστη) και βιβλιοθήκες gi18n (διεθνοποίηση). Συναρτήσεις από αυτές τις βιβλιοθήκες χρησιμοποιούνται στον υπόλοιπο κώδικα.
Ο συνάρτηση create_window δημιουργεί ένα νέο παράθυρο ανοίγοντας ένα αρχείο GtkBuilder (
Σύνδεση σημάτων είναι πώς καθορίζετε τι συμβαίνει όταν πατάτε ένα κουμπί, ή όταν συμβεί κάποιο άλλο συμβάν. Εδώ, καλείται η συνάρτηση destroy (και τερματίζει την εφαρμογή) όταν κλείνετε το παράθυρο.
Η συνάρτηση main τρέχει από προεπιλογή όταν ξεκινάτε μια εφαρμογή C. Καλεί λίγες συναρτήσεις που ρυθμίζουν και έπειτα εκτελούν την εφαρμογή. Η συνάρτηση gtk_main ξεκινά τον κύριο βρόχο του GTK, που εκτελεί τη διεπαφή χρήστη και ξεκινά την απάντηση για συμβάντα (όπως κλικ και πατήματα κουμπιών).
Ο υπό όρους ορισμός ENABLE_NLS εγκαθιστά gettext, που είναι ο σκελετός για μετάφραση εφαρμογών. Αυτές οι συναρτήσεις ορίζουν πώς τα εργαλεία μετάφρασης θα χειριστούν την εφαρμογή σας όταν τις εκτελείτε.
Αυτός ο κώδικας είναι έτοιμος να χρησιμοποιηθεί, οπότε μπορείτε να τον μεταγλωττίσετε με κλικ
Πατήστε
Μια περιγραφή της διεπαφής χρήστη (UI) περιέχεται στο αρχείο GtkBuilder. Για να επεξεργαστείτε τη διεπαφή χρήστη, ανοίξτε το
Η διάταξη κάθε διεπαφής χρήστη σε Gtk+ οργανώνεται σε κουτιά και πίνακες. Ας χρησιμοποιήσουμε εδώ ένα κάθετο
Διαλέξτε ένα
Τώρα, διαλέξτε ένα
Έχοντας το κουμπί ακόμα επιλεγμένο, αλλάξτε την
Πηγαίνετε στην καρτέλα clicked του κουμπιού. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να συνδέσετε έναν χειριστή σημάτων που θα καλείται όταν πατηθεί το κουμπί από τον χρήστη. Για να το κάνετε αυτό, πατήστε πάνω στο σήμα και πληκτρολογήστε on_button_clicked στη στήλη
Επαναλάβετε τα παραπάνω βήματα για τα υπόλοιπα κουμπιά, προσθέστε τις επόμενες 5 χορδές με τα ονόματα A, D, G, B, και e.
Αποθηκεύστε τη σχεδίαση UI (πατώντας
Στον σχεδιαστή διεπαφών χρήστη, κάνατε όλα τα κουμπιά να καλούν την ίδια συνάρτηση,
Για να το κάνετε αυτό, ανοίξτε το
void on_button_clicked (GtkWidget* button, gpointer user_data)
{
}
Αυτός ο χειριστής σήματος έχει δύο ορίσματα: ένα δείκτη στο GtkWidget που κάλεσε τη συνάρτηση (στην περίπτωση μας, πάντοτε ένα GtkButton) και ένα δείκτη στο κάποια "δεδομένα χρήστη" που μπορείτε να ορίσετε, αλλά τα οποία δεν θα χρησιμοποιήσουμε εδώ. (Μπορείτε να ορίσετε τα δεδομένα χρήστη καλώντας gtk_builder_connect_signals; χρησιμοποιείται κανονικά για το πέρασμα ενός δείκτη σε μια δομή δεδομένων που ίσως χρειαστείτε να προσπελάσετε στο χειριστή σήματος.)
Για την ώρα, θα αφήσουμε το χειριστή σημάτων άδειο καθώς θα ασχοληθούμε με το γράψιμο του κώδικα που θα παράγει τους ήχους.
Το Gtreamer είναι ο σκελετός πολυμέσων του GNOME — μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να αναπαράγετε, ηχογραφήσετε, και να επεξεργαστείτε βίντεο, ήχο, ροές βίντεο και τα λοιπά. Εδώ, θα το χρησιμοποιήσουμε για να παράγουμε μονές-συχνότητες τόνων.
Εννοιολογικά, το GStreamer λειτουργεί ως εξής: δημιουργείς μια διοχέτευση που περιέχει διάφορα επεξεργαζόμενα στοιχεία που πηγαίνουν από την πηγή στην έξοδο. Η πηγή μπορεί να είναι ένα αρχείο εικόνας, βίντεο, ή και μουσικής, για παράδειγμα, και η έξοδος μπορεί να είναι ένα γραφικό στοιχείο ή η κάρτα ήχου.
Ανάμεσα στην πηγή και στην έξοδο, μπορείτε να εφαρμόσετε διάφορα φίλτρα και οι μετατροπείς να χειριστούν εφέ, μετατροπές μορφών και λοιπά. Κάθε στοιχείο της διοχέτευσης έχει ιδιότητες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν τη συμπεριφορά τους.
Ένα παράδειγμα διοχέτευσης GStreamer.
Σε αυτό το απλό παράδειγμα θα χρησιμοποιήσουμε μια πηγή παραγωγής τόνων, την audiotestsrc και θα στείλουμε την έξοδο στην προεπιλεγμένη συσκευή ήχου του συστήματος, autoaudiosink. Πρέπει μόνο να ρυθμίσουμε την συχνότητα της παραγωγής τόνου· αυτό είναι εφικτό μέσα από την ρύθμιση freq του audiotestsrc.
Εισάγετε την παρακάτω γραμμή στο #include <gtk/gtk.h>:
#include <gst/gst.h>
Αυτό περιλαμβάνει τη βιβλιοθήκη του GStreamer. Χρειάζεται επίσης να προσθέσουμε μια γραμμή για αρχικοποίηση του GStreamer· βάλτε τον παρακάτω κώδικα στην γραμμή πάνω από την κλήση gtk_init στη συνάρτηση main:
gst_init (&argc, &argv);
Μετά, αντιγράψτε την ακόλουθη συνάρτηση στην on_button_clicked:
static void
play_sound (gdouble frequency)
{
GstElement *source, *sink;
GstElement *pipeline;
pipeline = gst_pipeline_new ("note");
source = gst_element_factory_make ("audiotestsrc",
"source");
sink = gst_element_factory_make ("autoaudiosink",
"output");
/* set frequency */
g_object_set (source, "freq", frequency, NULL);
gst_bin_add_many (GST_BIN (pipeline), source, sink, NULL);
gst_element_link (source, sink);
gst_element_set_state (pipeline, GST_STATE_PLAYING);
/* stop it after 500ms */
g_timeout_add (LENGTH, (GSourceFunc) pipeline_stop, pipeline);
}
Οι τρεις πέντε γραμμές δημιουργούν τα στοιχεία πηγή και έξοδος του GStreamer (GstElement) και ένα στοιχείο διοχέτευσης (το οποίο θα χρησιμοποιηθεί ως περιέκτης για τα δυο άλλα στοιχεία). Δίνουμε το όνομα "note" στη διοχέτευση· ονομάζουμε την πηγή "source" και το ρυθμίζετε στην πηγή audiotestsrc· και ονομάζουμε την έξοδο "output" και την ρυθμίζετε στην έξοδο autoaudiosink (προεπιλεγμένη έξοδος κάρτας ήχου).
Το κάλεσμα του g_object_set ορίζει την ιδιότητα freq του στοιχείου πηγή σε frequency, η οποία έχει περαστεί ως όρισμα στη συνάρτηση play_sound. Αυτή είναι μόνο η συχνότητα της νότας σε Hertz· μερικές χρήσιμες συχνότητες θα οριστούν αργότερα.
Ο gst_bin_add_many βάζει την πηγή και την έξοδο στη διοχέτευση. Η διοχέτευση είναι ένας GstBin, που είναι μόλις ένα στοιχείο που μπορεί να περιέχει πολλαπλά άλλα στοιχεία GStreamer. Γενικά, μπορείτε να προσθέσετε όσα στοιχεία θέλετε στη διοχέτευση προσθέτοντας περισσότερα ορίσματα στον gst_bin_add_many.
Κατόπιν, ο gst_element_link χρησιμοποιείται για σύνδεση των στοιχείων μαζί, έτσι η έξοδος του source (ένας τόνος) πηγαίνει στην είσοδο της sink (που είναι έπειτα έξοδος στην κάρτα ήχου). Το gst_element_set_state χρησιμοποιείται έπειτα για έναρξη αναπαραγωγής, ορίζοντας την κατάσταση της διοχέτευσης να παίξει (GST_STATE_PLAYING).
Δεν θέλουμε να παίζουμε έναν ενοχλητικό ήχο για πάντα, οπότε το τελευταίο πράγμα που κάνει η play_sound είναι να καλεί το g_timeout_add. Αυτό ορίζει ένα χρονικό περιθώριο που θα σταματήσει τον ήχο· περιμένει για LENGTH ms πριν καλέσει τη συνάρτηση pipeline_stop, και θα συνεχίσει να την καλεί μέχρι η pipeline_stop να επιστρέψει False.
Τώρα θα γράψουμε τη συνάρτηση pipeline_stop, η οποία καλείται από το g_timeout_add. Προσθέστε τον ακόλουθο κώδικα πάνω από τη συνάρτηση play_sound:
#define LENGTH 500 /* Length of playing in ms */
static gboolean
pipeline_stop (GstElement* pipeline)
{
gst_element_set_state (pipeline, GST_STATE_NULL);
g_object_unref (pipeline);
return FALSE;
}
Η κλήση σε gst_element_set_state σταματά την αναπαραγωγή της διοχέτευσης και ο g_object_unref σταματά την αναφορά στη διοχέτευση, καταστρέφοντας την και ελευθερώνοντας τη μνήμη της.
Θέλουμε να παίζουμε το σωστό ήχο όταν ο χρήστης πατά ένα κουμπί. Πρώτα από όλα, θέλουμε να ξέρουμε τις συχνότητες για τις έξι χορδές της κιθάρας, οι οποίες ορίζονται (στην αρχή του
/* Frequencies of the strings */
#define NOTE_E 329.63
#define NOTE_A 440
#define NOTE_D 587.33
#define NOTE_G 783.99
#define NOTE_B 987.77
#define NOTE_e 1318.5
Για να δούμε τον χειριστή σημάτων που ορίσαμε πριν, on_button_clicked. Θα μπορούσαμε να είχαμε συνδέσει όλα τα κουμπιά σε διαφορετικό χειριστή σημάτων, αλλά αυτό θα οδηγούσε σε πολλές επαναλήψεις του κώδικα. Αντί αυτού, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις ετικέτες στα κουμπιά για να δούμε ποιο πατήθηκε:
/* Callback for the buttons */
void on_button_clicked (GtkButton* button,
gpointer user_data)
{
const gchar* text = gtk_button_get_label (button);
if (g_str_equal (text, _("E")))
play_sound (NOTE_E);
else if (g_str_equal (text, _("A")))
play_sound (NOTE_A);
else if (g_str_equal (text, _("G")))
play_sound (NOTE_G);
else if (g_str_equal (text, _("D")))
play_sound (NOTE_D);
else if (g_str_equal (text, _("B")))
play_sound (NOTE_B);
else if (g_str_equal (text, _("e")))
play_sound (NOTE_e);
}
Ο δείκτης στο Gtk.Button που πατήθηκε περνά ως όρισμα (button) στο on_button_clicked. Μπορούμε να πάρουμε το κείμενο αυτού του κουμπιού χρησιμοποιώντας gtk_button_get_label.
Το κείμενο έπειτα συγκρίνεται με τις νότες που έχουμε χρησιμοποιήσει g_str_equal και play_sound καλείται με την κατάλληλη συχνότητα για αυτήν την νότα. Αυτό παίζει τον τόνο· ο συντονιστής κιθάρας είναι έτοιμος!
Όλος ο κώδικας πρέπει να είναι έτοιμος τώρα. Κλικ
Εάν δεν το έχετε ήδη κάνει, επιλέξτε την εφαρμογή
Αν αντιμετωπίσετε προβλήματα με το μάθημα, συγκρίνετε τον κώδικά σας με αυτόν τον κώδικα αναφοράς.
Εδώ είναι κάποιες ιδέες για το πώς μπορείτε να επεκτείνετε αυτή την απλή παρουσίαση:
Βάλτε το πρόγραμμα να περνάει αυτόματα μέσα από τις νότες.
Κάντε το πρόγραμμα να αναπαράγει ηχογραφήσεις από αληθινές χορδές κιθάρας που έχουν εισαχθεί.
Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να ρυθμίσετε μια πιο περίπλοκη διοχέτευση GStreamer που θα σας επιτρέπει να φορτώνετε και να αναπαράγετε αρχεία ήχου. Θα πρέπει να διαλέξετε τα στοιχεία GStreamer decoder και demuxer με βάση τον τύπο του αρχείου των ηχογραφημένων ήχων — για παράδειγμα το MP3 χρησιμοποιεί διαφορετικά στοιχεία από το Ogg Vorbis.
Ίσως χρειαστεί να συνδέσετε τα στοιχεία με πιο περίπλοκους τρόπους. Αυτό μπορεί να συμπεριλαμβάνει τη χρήση Εννοιών GStreamer που δεν καλύπτουμε σε αυτόν τον οδηγό, όπως και pad. Ίσως βρείτε χρήσιμη και την εντολή
Αυτόματη ανάλυση νότων που παίζει ο χρήστης.
Μπορείτε να συνδέσετε μικρόφωνο και να ηχογραφήσετε από αυτό χρησιμοποιώντας την πηγή εισόδου. Ίσως κάποια μορφή της ανάλυσης φάσματος θα σας βοηθούσε να καταλάβετε ποια νότα παίζει;