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 Python
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
Πατήστε
from gi.repository import Gtk, GdkPixbuf, Gdk
import os, sys
Ο περισσότερος κώδικας στο αρχείο είναι πρότυπο κώδικα. Φορτώνει ένα (κενό) παράθυρο από το αρχείο περιγραφής της διεπαφής χρήστη και το εμφανίζει. Περισσότερες πληροφορίες υπάρχουν πιο κάτω· προσπεράστε αυτή τη λίστα αν καταλαβαίνετε τα βασικά:
Οι γραμμές import
στην αρχή λένε στην Python να φορτώσει τις βιβλιοθήκες του συστήματος και της διεπαφής χρήστη που χρειάζονται.
Μια κλάση δηλώνεται ότι θα είναι η κύρια κλάση για το πρόγραμμά μας. Στην μέθοδο __init__
το κύριο παράθυρο φορτώνεται από το αρχείο GtkBuilder (
Συνδέοντας σήματα είστε σε θέση να καθορίζετε τι θα συμβεί όταν ένα κουμπί πατηθεί, ή όταν συμβεί κάποιο άλλο σήμα. Εδώ, καλείται η μέθοδος destroy
όταν κλείνετε το παράθυρο (και τερματίζει την εφαρμογή).
Η συνάρτηση main
εκτελείται προκαθορισμένα μόλις τρέξετε ένα πρόγραμμα σε Python. Δημιουργεί ένα στιγμιότυπο της κύριας κλάσης και ξεκινάει τον κύριο βρόχο για να εμφανίσει το παράθυρο.
Ο κώδικας είναι έτοιμος να χρησιμοποιηθεί, οπότε μπορείτε να τον εκτελέσετε πηγαίνοντας
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
def on_button_clicked (self, button):
Ο χειριστής σημάτων έχει δυο παράμετρους: τον τυπικό δείκτη κλάσης της Python και το Gtk.Button
που καλεί την συνάρτηση.
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
.
Αλλάξτε τη γραμμή import στο αρχείο
from gi.repository import Gtk, Gst, GObject
Το Gst
περιέχει τη βιβλιοθήκη GStreamer. Επίσης πρέπει να αρχικοποιήσετε σωστά το GStreamer το οποίο γίνεται στη μέθοδο main()
με την προσθήκη αυτής γραμμής πάνω από την γραμμή app = GUI()
:
Gst.init_check(sys.argv)
Μετά, αντιγράψτε την ακόλουθη συνάρτηση κάπου στην κλάση στο
def play_sound(self, frequency):
pipeline = Gst.Pipeline(name='note')
source = Gst.ElementFactory.make('audiotestsrc', 'src')
sink = Gst.ElementFactory.make('autoaudiosink', 'output')
source.set_property('freq', frequency)
pipeline.add(source)
pipeline.add(sink)
source.link(sink)
pipeline.set_state(Gst.State.PLAYING)
GObject.timeout_add(self.LENGTH, self.pipeline_stop, pipeline)
Οι τρεις πρώτες γραμμές δημιουργούν τα στοιχεία πηγή, έξοδος και διοχέτευση (το οποίο θα χρησιμοποιηθεί σαν υποδοχέας 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 κάρτα ήχου).
Το κάλεσμα της source.set_property
ορίζει την ιδιότητα freq
του στοιχείου πηγή σε frequency
, η οποία έχει περαστεί σαν παράμετρος στη συνάρτηση play_sound
. Αυτή είναι η συχνότητα της νότας σε Hertz· πολλές χρήσιμες συχνότητες θα οριστούν αργότερα.
Οι επόμενες δύο γραμμές καλούν το pipeline.add
, βάζοντας την πηγή και την έξοδο στη διοχέτευση. Η διοχέτευση μπορεί να περιέχει διάφορα στοιχεία του GStreamer. Γενικά, μπορείτε να προσθέσετε όσα στοιχεία θέλετε στη διοχέτευση καλώντας συνεχόμενα τη μέθοδο add
.
Μετά η pipeline.set_state
χρησιμοποιείται για να ξεκινήσει η αναπαραγωγή, αλλάζοντας την κατάσταση της διοχέτευσης σε αναπαραγωγή (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 GObject.timeout_add
. Αυτό ορίζει ένα χρονικό περιθώριο που θα σταματήσει τον ήχο· περιμένει για LENGTH
χιλιοστά του δευτερολέπτου 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 GObject.timeout_add
. Προσθέστε τον ακόλουθο κώδικα πάνω από τη συνάρτηση play_sound
:
def pipeline_stop(self, pipeline):
pipeline.set_state(Gst.State.NULL)
return False
Πρέπει να ορίσετε τη σταθερά LENGTH
μέσα στην κλάση, οπότε προσθέστε αυτόν τον κώδικα στην αρχή της κύριας κλάσης:
LENGTH = 500
Η κλήση στη pipeline.set_state
σταματά την αναπαραγωγή της διοχέτευσης.
Θέλουμε να παίζουμε το σωστό ήχο όταν ο χρήστης πατάει ένα κουμπί. Πρώτα από όλα, χρειαζόμαστε να ξέρουμε τις συχνότητες για τις έξι χορδές της κιθάρας, οι οποίες είναι ορισμένες (στην αρχή της κύριας κλάσης) μέσα σε ένα λεξικό ώστε να μπορούμε εύκολα να τις απεικονίσουμε στα ονόματα των χορδών:
# Frequencies of the strings
frequencies = {
'E': 329.63,
'A': 440,
'D': 587.33,
'G': 783.99,
'B': 987.77,
'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:
def on_button_clicked(self, button):
label = button.get_child()
text = label.get_label()
self.play_sound (self.frequencies[text])
Το κουμπί που πατήθηκε περνάει σαν παράμετρος (button
) στο on_button_clicked
. Μπορούμε να πάρουμε την ετικέτα του κουμπιού χρησιμοποιώντας το button.get_child
, και το κείμενο από την ετικέτα χρησιμοποιώντας το label.get_label
.
Το κείμενο της ετικέτας χρησιμοποιείται σαν κλειδί για το λεξικό και καλείται η play_sound
με την κατάλληλη συχνότητα από την νότα. Αυτό παίζει τον τόνο· ο συντονιστής κιθάρας είναι έτοιμος!
Το πρόγραμμα πρέπει να είναι έτοιμο τώρα. Για να ξεκινήσετε το πρόγραμμα πατήστε
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;