기타 조율기(Python)

안주타에서 프로젝트 만들기

코딩을 시작하기 전에 안주타에서 새 프로젝트를 설정해야합니다. 이 프로그램은 빌드에 필요한 모든 파일을 만들고 그 다음 코드를 실행합니다. 또한 이 모든 상태를 유지 관리하는데 쓸만합니다.

안주타를 시작하고 파일새로 만들기프로젝트 를 눌러 프로젝트 마법사를 여십시오.

파이썬 탭에서 PyGTK (automake)를 선택하고 계속을 누르신 다음 몇가지 페이지에서 세부 내용을 채워나가십시오. 프로젝트 이름과 디렉터리 이름을 guitar-tuner로 정하십시오.

적용을 누르면 프로젝트를 만들어줍니다. 프로젝트나 파일탭에서 src/guitar_tuner.py 파일을 여십시오. 다음 줄로 시작하는 코드가 나타납니다:


from gi.repository import Gtk, GdkPixbuf, Gdk
import os, sys

첫 코드 실행

이 파일의 대부분의 코드는 코드 서식입니다. 사용자 인터페이스 설명 파일에서 (빈)창을 불러오고 보여줍니다. 더 자세한 내용은 아래에 있습니다. 기본을 알고 계신다면 이 부분은 건너 뛰십시오:

상단의 import 줄은 파이썬에 사용자 인터페이스와 시스템 라이브러리가 필요함을 알리는 내용이 들어갑니다.

프로그램의 주 클래스가 될 클래스를 선언합니다. __init__ 메서드에서는 GtkBuilder 파일(src/guitar-tuner.ui)에서 메인 창을 불러오고 시그널을 연결합니다.

시그널을 연결하는건 단추를 누르거나 어떤 일이 일어나면 동작이 일어나게 하는 방편입니다. 여기서 destroy 메서드는 창을 닫을 때 호출(하고 프로그램을 끝내기)합니다.

main은 파이썬 프로그램을 시작할 때 기본으로 시작합니다. 메인 클래스의 인스턴스를 만들고 창을 띄우는 메인 루프를 시작합니다.

이 코드를 사용할 준비가 되었으니 실행실행을 눌러 프로그램을 실행할 수 있습니다.

사용자 인터페이스 만들기

사용자 인터페이스(UI) 설명은 GtkBuilder 파일에 있습니다. 사용자 인터페이스를 편집하려면 src/guitar_tuner.ui 파일을 여십시오. 이 파일을 열면 인터페이스 디자이너로 이동합니다. 디자인 창은 가운데에 있고, 위젯과 위젯 속성은 오른편에, 쓸 수 있는 위젯의 팔레트는 왼편에 있습니다.

GTK+의 모든 UI 배치는 상자와 표로 구성합니다. 가로 방향 GtkButtonBox를 여기서 사용하여 각 기타 줄에 해당하는 여섯 개의 GtkButtons 단추를 넣어보겠습니다.

우측 팔레트의 컨테이너 섹션에서 GtkButtonBox 를 선택하여 창에 가져다 높으십시오. 속성 창에서 구성 요소 수를 6(기타 줄 6개)으로 설정하고, 방향은 세로(vertical)로 설정하십시오.

이제 팔레트에서 GtkButton 를 선택하고 상자의 처음 부분에 가져다 놓으십시오.

단추를 선택한 상태에서 위젯 탭의 레이블 속성을 E로 바꾸십시오. 기타의 낮은 E 줄을 의미합니다.

시그널 탭(위젯 탭에 있음)으로 옮겨가서 단추의 clicked 시그널을 찾아보십시오. 이 시그널을 사용자가 단추를 눌렀을 때 호출할 시그널 핸들러에 연결할 수 있습니다. 이렇게 하려면, 시그널을 누르고 핸들러 칸에 on_button_clicked를 입력하신 다음 Return키를 누르십시오.

다른 단추에 대해서도 그 다음 줄 이름 A, D, G, B, e를 추가하여 위 단계를 반복하십시오.

UI 디자인을 저장(파일저장 누름)하시고 열어둔 상태로 두십시오.

시그널 핸들러 작성

UI 디자이너에서 모든 단추를 누르면 동일한 on_button_clicked 함수를 호출하도록 할 수 있습니다. 이 함수를 소스 파일에 추가해야합니다.

진행하려면 사용자 인터페이스 파일을 열어둔 상태에서 guitar_tuner.py 파일을 여십시오. 앞에서 시그널 이름을 설정한 시그널 탭으로 가십시오. 이제 clicked 시그널 줄로 가서 소스 파일의 클래스에 이 시그널을 끌어다 넣으십시오. 소스 파일에 다음 코드가 들어갑니다:


def on_button_clicked (self, button):

이 시그널 핸들러에는 파이썬 클래스 포인터와 함수를 호출하는 Gtk.Button 인자가 있습니다.

이제 소리를 내는 코드를 작성하는 동안 시그널 핸들러를 비워두겠습니다.

지스트리머 파이프라인

지스트리머는 그놈 멀티미디어 프레임워크입니다. 동영상 오디오 웹캠 스트림 같은걸 재생, 녹음/녹화, 처리할 때 지스트리머를 사용할 수 있습니다. 여기서는 단일 주파수 음색을 만들 때 사용하겠습니다.

개념적으로 지스트리머 동작은 다음과 같습니다. (우선) source에서 sink(출력)으로 내보낼 수많은 처리 요소가 들어간 파이프라인을 만듭니다. source는 그림 파일, 동영상, 음악 파일일 수 있으며, 출력 대상은 위젯 또는 사운드 카드가 될 수 있습니다.

source와 sink 사이에서 다양한 필터와 변환 프로그램을 적용하여 효과를 처리하거나, 형식을 변환하는 등을 할 수 있습니다. 각 파이프라인 구성 요소에는 동작을 바꿀 수 있는 속성이 있습니다.

지스트리머 파이프라인 예제입니다.

파이프라인 구성

여기 단순 예제에서는 audiotestsrc 라는 음 재생기 소스를 사용하고 기본 시스템 사운드 장치 autoaudiosink로 출력을 내보내겠습니다. 우리는 여기서 음 재생기 주파수를 설정해야합니다. audiotestsrc의 freq 속성을 사용하면 됩니다.

guitar_tuner.py 파일에 import 줄을 다음과 같이 바꾸십시오:

from gi.repository import Gtk, Gst, GObject

Gst에는 지스트리머 라이브러리가 들어있습니다. app = GUI() 줄 위에 추가한 이 호출과 main() 메서드 안의 코드로 지스트리머 속성을 초기화해야합니다:

Gst.init_check(sys.argv)

그 다음 guitar_tuner.py의 클래스 어딘가에 다음 함수 코드를 복사하십시오:


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)

처음 세 줄에서는 source와 sink 지스트리머 구성 요소, 파이프라인 구성 요소(source와 sink의 컨테이너로 활용)를 만듭니다. 파이프라인 이름은 "note"라고 지어둡니다. source는 "source"로 이름 붙이고 audiotestsrc로 설정합니다. sink는 "output"으로 이름 붙이고 autoaudiosink sink로 설정합니다(기본은 사운드 카드 출력).

source.set_property 호출에서는 source 구성 요소의 freq 속성에 play_sound 함수의 인자로 전달한 frequency 값을 설정합니다. 이 값은 헤르쯔 단위의 음 주파수입니다. 쓸만한 주파수는 나중에 정의하겠습니다.

다음 두 줄에서는 source 구성 요소와 sink 구성 요소를 파이프라인에 두는 pipeline.add 함수를 호출합니다. 파이프라인에는 여러 지스트리머 구성 요소를 넣을 수 있습니다. 보통 add 메서드를 반복적으로 호출하여 파이프라인에 원하는 만큼 구성 요소를 넣을 수 있습니다.

다음 pipeline.set_state 함수는 파이프라인 상태를 재생 상태(Gst.State.PLAYING)로 설정하여 음 재생을 시작할 때 사용합니다.

재생 정지

음을 짜증나게 무한정 재생하고 싶진 않기에 play_sound 함수에서 마지막으로 할 일은 GObject.timeout_add 함수를 호출하는 일입니다. 이 함수는 음 재생을 멈출 제한 시간을 설정합니다. pipeline_stop 함수를 호출하기 전 LENGTH 밀리초동안 기다리고 pipeline_stop 함수에서 False를 반환하기 전까지 계속 호출합니다.

이제 GObject.timeout_add 함수에서 호출할 pipeline_stop 함수를 작성하겠습니다. 다음 코드를 play_sound 함수 상단에 넣으십시오:


def pipeline_stop(self, pipeline):
	pipeline.set_state(Gst.State.NULL)
	return False

클래스 안에 LENGTH 상수를 정의해야 하므로, 메인 클래스 시작 부분에 다음 코드를 추가하겠습니다:


LENGTH = 500

pipeline.set_state 함수를 호출하면 파이프라인 재생을 멈춥니다.

음색 정의

사용자가 단추를 누르면 올바른 음을 나게 해보겠습니다. 우선 (메인 클래스 시작 부분) 딕셔너리에 정의한 기타 각 여섯줄의 주파수를 알아내어 기타 줄에 이름에 쉽게 대응할 수 있어야합니다:


# Frequencies of the strings
frequencies = {
	'E': 329.63,
	'A': 440,
	'D': 587.33,
	'G': 783.99,
	'B': 987.77,
	'e': 1318.5
}

이제 이전에 정의한 시그널 핸들러 on_button_clicked 에 내용을 추가할 차례입니다. 모든 단추에 각기 다른 시그널 핸들러를 연결할 수 있지만, 같은 코드를 여러번 반복할 수 있습니다. 대신, 어떤 단추를 눌렀는지 확인할 용도로 단추 레이블을 활용할 수 있습니다:


def on_button_clicked(self, button):
	label = button.get_child()
	text = label.get_label()

	self.play_sound (self.frequencies[text])

누른 단추는 on_button_clicked 함수에 인자(button)로 전달합니다. button.get_child 함수로 단추 레이블 객체를 가져올 수 있고, 해당 레이블 객체에서 label.get_label을 사용하여 텍스트를 가져올 수 있습니다.

레이블 텍스트는 딕셔너리의 키로 사용하며 음에 해당하는 적당한 주파수로 play_sound를 호출합니다. 이 코드로 음을 재생합니다. 이렇게 해서 동작하는 기타 조율 프로그램을 만듭니다!

프로그램 실행

모든 코드를 실행할 준비를 마쳤습니다. 실행실행을 눌러 프로그램을 시작하시고 즐기세요!

참조 구현체

지침서를 따라하는 실행하는 과정에 문제가 있다면, 참조 코드와 여러분의 코드를 비교해보십시오.

다음 단계

여기 간단한 시험 프로그램에 여러분이 추가로 넣을 수 있는 몇가지 아이디어가 있습니다:

프로그램에 음 재생 자동 주기 기능 넣기.

프로그램에 실제 기타 현을 퉁겼을 때의 음을 녹음하여 재생하기.

이 동작을 구현하려면 음악 파일을 불러와서 재생할 수 있도록 지스트리머 파이프라인을 좀 더 복잡하게 설정해야합니다. 녹음 음원의 파일 형식에 따른decoder와 demuxer 지스트리머 구성 요소를 선택해야 할 수도 있습니다. 예를 들자면 MP3는 Ogg Vorbis 파일과는 다른 구성 요소를 활용합니다.

좀 더 복잡한 식으로 구성 요소를 연결해야 할 수도 있습니다. pads와 같이 우리가 지침서에서 다룰 수 없는 지스트리머 개념이 들어갈 수도 있습니다. 쓸만한 gst-inspect 명령을 찾아볼 수도 있습니다.

사용자 연주 음을 자동으로 분석.

마이크를 연결하고 input source로 음을 녹음할 수 있습니다. 아마도 스펙트럼 분석 같은 것으로 어떤 음을 재생했는지 알 수 있겠죠?