Differenze tra le versioni di "Generare un'onda sinusoidale con le sole funzioni di Gambas"

Versione delle 16:59, 10 dic 2021

E' possibile generare un'onda sinusoidale con le sole risorse di Gambas.

Mostriamo di seguito tre esempi.

Creare un'onda sinusoidale e salvare i dati in un file WAV

Creiamo un'onda sinusoidale da 8000 hertz, 8-bit, 1 canale:

Private Const AMPIEZZA As Integer = 127
Private Const FREQUENZA As Integer = 110
Private Const CAMPIONAMENTO As Integer = 8000
Private Const DURATA As Integer = 10


Public Sub Main()
 
 Dim dati As Byte[]
   
' Va a generare i dati dell'onda sinusoidale:
 dati = Onda()
   
' Va a generare il file WAV contenente l'onda sinusoidale:
 CreaFileWav(dati.ToString(0, dati.Count))
  
End

Private Function Onda() As Byte[]
 
 Dim i As Integer
 Dim b As Byte
 Dim bb As New Byte[]
 
 For i = 0 To (DURATA * 2 * CAMPIONAMENTO) - 1
   b = 128 + AMPIEZZA * Sin(CFloat(i / CAMPIONAMENTO * FREQUENZA * (2 * Pi)))
   bb.Push(b)
 Next
   
 Return bb
 
End

Private Procedure CreaFileWav(dati_grezzi As String)
 
 Dim fl As File
 Dim ini As String
 Dim bh, bb As New Byte[]
 Dim canali, risoluzione, blal As Byte
 Dim i, i2, brps As Integer
 
' Vengono definiti gli elementi fondamentali del blocco d'intestazione del file wav: 
 canali = 1
 risoluzione = 8
  
 fl = Open "/tmp/file.wav" For Create
  
 ini = "RIFF"
  
 bb = Byte[].FromString(ini)
  
 i = Len(dati_grezzi)
  
 i2 = i + 36
  
' Imposta il valore dimensionale di 4 byte a partire dal 5° byte del futuro file:
 bb.Push(i2 And &FF)
 bb.Push(Shr(i2 And &FF00&, 8))
 bb.Push(Shr(i2 And &FF0000&, 16))
 bb.Push(Shr(i2 And &FF000000&, 24))
  
' Vengono aggiunti: il tipo di formato di file e l'identificativo del formato del blocco dei dati audio:
 bb = bb.Insert(bh.FromString("WAVEfmt "))

' Viene aggiunto il valore della lunghezza dei dati del formato (in questo caso il PCM):
 bh = [&10, &00, &00, &00]
 bb = bb.Insert(bh)
  
' Viene aggiunto il valore del formato audio (1 = PCM):
 bb = bb.Insert(bh.FromString(Chr(&01) & Chr(&00)))
  
' Viene aggiunto il numero dei canali di uscita:
 bb = bb.Insert(bh.FromString(Chr(canali) & Chr(&00)))
  
' Viene aggiunto il valore della frequenza di campionamento:
 bb.Push(CAMPIONAMENTO And &FF)
 bb.Push(Shr(CAMPIONAMENTO And &FF00&, 8))
 bb.Push(Shr(CAMPIONAMENTO And &FF0000&, 16))
 bb.Push(Shr(CAMPIONAMENTO And &FF000000&, 24))
  
' Viene aggiunto il valore del "Byte rate per secondo":
 brps = CAMPIONAMENTO * canali * (risoluzione / 8)
 bb.Push(brps And &FF)
 bb.Push(Shr(brps And &FF00&, 8))
 bb.Push(Shr(brps And &FF0000&, 16))
 bb.Push(Shr(brps And &FF000000&, 24))
 
' Viene aggiunto il valore del "Block Align":
 blal = canali * risoluzione / 8
 bb = bb.Insert(bh.FromString(Chr(blal) & Chr(&00)))
  
' Viene aggiunto il valore della risoluzione di campionamento:
 bb = bb.Insert(bh.FromString(Chr(risoluzione) & Chr(&00)))
 
' Viene aggiunto l'identificativo del Blocco dei dati audio grezzi:
 bb = bb.Insert(bh.FromString("data"))
  
' Imposta il valore dimensionale di 4 byte a partire dal 41° byte del futuro file e relativo alla dimensione dei dati audio grezzi:
 bb.Push(i And &FF)
 bb.Push(Shr(i And &FF00&, 8))
 bb.Push(Shr(i And &FF0000&, 16))
 bb.Push(Shr(i And &FF000000&, 24))
  
 bb = bb.Insert(Byte[].FromString(dati_grezzi))
  
' Crea il nuovo file wav:
 bb.Write(fl, 0, bb.Count)
  
 fl.Close
  
End

Ricavare un'onda sinusoidale da un insieme di dati audio grezzi predefiniti in un vettore

Mostriamo un esempio (tratto da analogo codice scritto in C da Fabrice Bellard e convertito qui in Gambas con modifiche ed integrazioni), al termine del quale verrà creato un file di tipo WAV contenente i dati audio e che consentirà di eseguire l'onda sinusoidale campionata:

Private Const RISOL_BIT As Integer = 16
Private Const COST_TAB_VAL As Integer = 7
Private FRAZIONE As Integer = 1 * CInt(2 ^ RISOL_BIT)
Private CSHIFT As Integer = RISOL_BIT - COST_TAB_VAL - 2
Private Tabella_Valori As Integer[] = [&8000&, &7ffe, &7ff6, &7fea, &7fd9, &7fc2, &7fa7, &7f87,
                                       &7f62, &7f38, &7f0a, &7ed6, &7e9d, &7e60, &7e1e, &7dd6,
                                       &7d8a, &7d3a, &7ce4, &7c89, &7c2a, &7bc6, &7b5d, &7aef,
                                       &7a7d, &7a06, &798a, &790a, &7885, &77fb, &776c, &76d9,
                                       &7642, &75a6, &7505, &7460, &73b6, &7308, &7255, &719e,
                                       &70e3, &7023, &6f5f, &6e97, &6dca, &6cf9, &6c24, &6b4b,
                                       &6a6e, &698c, &68a7, &67bd, &66d0, &65de, &64e9, &63ef,
                                       &62f2, &61f1, &60ec, &5fe4, &5ed7, &5dc8, &5cb4, &5b9d,
                                       &5a82, &5964, &5843, &571e, &55f6, &54ca, &539b, &5269,
                                       &5134, &4ffb, &4ec0, &4d81, &4c40, &4afb, &49b4, &486a,
                                       &471d, &45cd, &447b, &4326, &41ce, &4074, &3f17, &3db8,
                                       &3c57, &3af3, &398d, &3825, &36ba, &354e, &33df, &326e,
                                       &30fc, &2f87, &2e11, &2c99, &2b1f, &29a4, &2827, &26a8,
                                       &2528, &23a7, &2224, &209f, &1f1a, &1d93, &1c0c, &1a83,
                                       &18f9, &176e, &15e2, &1455, &12c8, &113a, &0fab, &0e1c,
                                       &0c8c, &0afb, &096b, &07d9, &0648, &04b6, &0324, &0192,
                                       &0000, &0000]


Public Sub Main()

 Dim fl As File
 Dim filegrezzo As String
 Dim i, a, v, j As Integer
 Dim campionamento, canali, frequenza, volume As Integer
 Dim durata As Single
 
 filegrezzo = "/tmp/datigrezzi"    ' File contenente i dati audio grezzi dell'onda
   
 campionamento = 44100   ' Frequenza di campionamento dell'onda
 canali = 2              ' Numero canali del file WAV
 frequenza = 440         ' Frequenza dell'onda
 durata = 3.0            ' Durata in secondi
 volume = 10000          ' Volume audio dell'onda
   
 fl = Open filegrezzo For Create
 If IsNull(fl) Then Error.Raise("Impossibile creare il file dei dati audio grezzi !")

' Genera 3 secondi di un'onda sinusoidale alla frequenza di Hz 440:
 For i = 0 To (durata * campionamento) - 1
   v = (int_cos(a) * volume) \ CInt(2 ^ RISOL_BIT)
   For j = 0 To canali - 1
     Scrivi_File(fl, v)
   Next
   a += (frequenza * FRAZIONE) / campionamento
 Next
   
 Crea_File_WAV(fl)

 fl.Close
   
 Print "Fine creazione dell'onda."

End

Private Function Int_Cos(a As Integer) As Integer

 Dim neg, v, f As Integer
 Dim p As Integer[]

 a = a And (FRAZIONE - 1)
 If a >= (FRAZIONE / 2) Then a = FRAZIONE - a
 neg = 0
 If a > (FRAZIONE / 4) Then
   neg = -1
   a = (FRAZIONE / 2) - a
 Endif

 p = Tabella_Valori.Copy(a \ CInt(2 ^ CSHIFT), Tabella_Valori.Count - a \ CInt(2 ^ CSHIFT))

' Interpolazione lineare:
 f = a And ((1 * CInt(2 ^ CSHIFT)) - 1)

 v = p[0] + (((p[1] - p[0]) * f + (1 * CInt(2 ^ (CSHIFT - 1)))) / CInt(2 ^ CSHIFT))

 v = (v Xor neg) - neg

 v = v * CInt(2 ^ (RISOL_BIT - 15))

 Return v

End

Private Procedure Scrivi_File(sf As File, v As Integer)
 
 Write #sf, CByte(v And &ff) As Byte
 
 Write #sf, CByte((v \ CInt(2 ^ 8)) And &ff) As Byte

End

Private Procedure Crea_File_WAV(dg As File)

 Dim intes As File
 Dim bb As Byte[] = [&52, &49, &46, &46, &00, &00, &00, &00, &57, &41, &56,
                     &45, &66, &6D, &74, &20, &10, &00, &00, &00, &01, &00,
                     &02, &00, &44, &AC, &00, &00, &10, &B1, &02, &00, &04,
                     &00, &10, &00, &64, &61, &74, &61]
     
' Scrive innanzitutto il blocco di intestazione del file WAV:
 intes = Open "/tmp/blocco_header" For Create
 bb.Write(intes, 0, 4)
 Write #intes, Lof(dg) + 36 As Integer
 bb.Write(intes, 8, 32)
 Write #intes, Lof(dg) As Integer
 intes.Close
   
' Unisce il blocco di intestazione del file WAV ai dati audio grezzi presenti nel file "datigrezzi" (in questo esempio il file WAV finale viene scritto nella cartella "/tmp"):
 File.Save("/tmp/onda.wav", File.Load("/tmp/blocco_header") & File.Load("/tmp/datigrezzi"))
 
End

Ricavare un'onda sinusoidale convertendo una nota Midi nella corrispondente frequenza sonora

Quest'altra modalità prevede il calcolo della frequenza sonora da una nota Midi. Come si sa, il sistema Midi numera le note da 0 a 127.

Verrà, dunque, calcolata la frequenza di una nota Midi e dai risultanti dati audio grezzi verrà creato un file wav:

Public Sub Main()
 
 Dim fl As File
 Dim filegrezzo As String
 Dim campionamento, durata, volume As Integer
 Dim NotaMidi As Byte
 Dim dati_grezzi As Short[]
 
 filegrezzo = "/tmp/datigrezzi"   ' Percorso del file che conterrà i dati audio grezzi dell'onda
     
 campionamento = 44100   ' Frequenza di campionamento dell'onda
 NotaMidi = 60           ' Numero della nota Midi
 durata = 300000         ' Durata
 volume = 10000          ' Volume audio dell'onda
  
 fl = Open filegrezzo For Create
 If IsNull(fl) Then Error.Raise("Impossibile creare il file dei dati audio grezzi !")
 
' Genera i dati audio grezzi:
 dati_grezzi = CreaDatiAudio(NotaMidi, durata, volume, campionamento)
 
 dati_grezzi.Write(fl, 0, dati_grezzi.Count)
  
' Crea il file wav finale:
 CreaFileWAV(fl)
  
 fl.Close
  
 Print "Fine creazione dell'onda e del file wav."

End
 
Private Function CreaDatiAudio(nota As Byte, dur As Integer, ampiezza As Integer, freq_camp As Integer) As Short[]

 Dim campione As Short
 Dim frequenza As Float
 Dim ciclo As Integer
 Dim dati_audio As New Short[]
  
' Ciclo per ciascun dato campione audio:
 For ciclo = 1 To dur
' Calcola la frequenza della nota Midi:
   frequenza = CalcolaFrequenza(nota)
' Calcola il dato del campione audio:
   campione = ampiezza * Sin(2 * Pi * ciclo * frequenza / freq_camp)
   dati_audio.Push(campione)
 Next
  
 Return dati_audio
  
End

Private Function CalcolaFrequenza(numero_nota As Byte) As Float
 
' Converte la nota Midi nella corrispondente frequenza sonora.
' La nota di riferimento è il "Do centrale" (hz 261,63 -- nota Midi: 60).
 Return 261.63 * (2 ^ (1 / 12)) ^ (numero_nota - 60)
  
End

Private Procedure CreaFileWAV(wav As File)

 Dim intes As File
 Dim bi As Byte[] = [&52, &49, &46, &46, &00, &00, &00, &00, &57, &41, &56,
                     &45, &66, &6D, &74, &20, &10, &00, &00, &00, &01, &00,
                     &02, &00, &44, &AC, &00, &00, &10, &B1, &02, &00, &04,
                     &00, &10, &00, &64, &61, &74, &61]
    
' Scrive innanzitutto il blocco di intestazione del file WAV:
 intes = Open "/tmp/blocco_header" For Create
 If IsNull(intes) Then Error.Raise("Impossibile scrivere il blocco d'intestazione !")
  
 bi.Write(intes, 0, 4)
' Scrive la quantità dei dati audio grezzi + 36 byte del blocco di intestazione del futuro file WAV:
 Write #intes, Lof(wav) + 36 As Integer
 bi.Write(intes, 8, 32)
' Scrive la sola quantità dei dati audio grezzi del futuro file WAV:
 Write #intes, Lof(wav) As Integer
 intes.Close
  
' Unisce il blocco di intestazione del file WAV ai dati audio grezzi presenti nel file "datigrezzi" (in questo esempio il file WAV finale viene scritto nella cartella "/tmp"):
 File.Save("/tmp/onda.wav", File.Load("/tmp/blocco_header") & File.Load("/tmp/datigrezzi"))

End