Visualizza wikitesto di Generare un'onda sinusoidale con le sole funzioni di Gambas

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 440,0 hertz, campionamento a 44100 hertz, 16-bit, 1 canale:
 Private Const AMPIEZZA As Short = 8192
 Private Const FREQUENZA_ONDA As Single = 440.0
 Private Const CANALI As Short = 1
 Private Const FREQUENZA_CAMPIONAMENTO As Integer = 44100
 Private Const RISOLUZIONE As Short = 16  <FONT Color=gray>' ''Risoluzione del campionamento audio in bit''</font>
 Private Const DURATA As Integer = 10     <FONT Color=gray>' ''Durata in secondi''</font>
 
 
 Public Sub Main()
  
  Dim dati As New Short[]
 
 <FONT Color=gray>' ''Passa per "Indirizzo" il vettore e va a generare i dati dell'onda sinusoidale:''</font>
  Onda(dati)
 
 <FONT Color=gray>' ''Va a generare il file WAV contenente l'onda sinusoidale:''</font>
  CreaFileWav(dati)
 
 End
 
 
 Private Function Onda(ss As Short[])
  
  Dim i As Integer
  Dim fatt As Byte = 2
  Dim s As Single = 2.0
 
  If CANALI == 2 Then
    fatt = 4
    s = 1.0
  Endif
 
 <FONT Color=gray>' ''Nella seguente moltiplicazione il fattore, rappresentato dalla variabile "fatt", è necessario per ottenere il tempo della durata dell'onda sonora pari al numero dei secondi impostato nella Costante "DURATA" (altrimenti si otterrà una durata ridotta della metà):''</font>
  For i = 0 To (DURATA * fatt * FREQUENZA_CAMPIONAMENTO) - 1
 <FONT Color=gray>' ''Nella seguente moltiplicazione il fattore, rappresentato dalla variabile "s", è necessario per ottenere la corretta frequenza sonora dell'onda, come impostata nella Costante "FREQUENZA_ONDA":''</font>
    ss.Push(<FONT Color=red>AMPIEZZA * Sin(s * Pi * FREQUENZA_ONDA / FREQUENZA_CAMPIONAMENTO * i))</font>
  Next
 
 End
 
 
 Private Procedure CreaFileWav(dati_grezzi As Short[])
  
  Dim st As Stream
  Dim header As New Byte[44]
  
 <FONT Color=gray>' ''Per scrivere i dati del blocco d'intestazione del futuro file wav, viene usata la risorsa "Memory Stream", operando sulla Proprietà ".Data" del vettore:''</font>
  st = Memory header.Data For Write
  
  Write #st, "RIFF"
  
  Write #st, dati_grezzi.Count + 36 As Integer
  
 <FONT Color=gray>' ''Vengono aggiunti: il tipo di formato di file e l'identificativo del formato del blocco dei dati audio:''</font>
  Write #st, "WAVEfmt "
 
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il valore della lunghezza dei dati del formato (in questo caso il PCM):''</font>
  Write #st, 16 As Integer
  
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il valore del formato audio (1 = PCM):''</font>
  Write #st, 1 As Short
  
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il numero dei canali di uscita:''</font>
  Write #st, canali As Short
  
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il valore della frequenza di campionamento:''</font>
  Write #st, FREQUENZA_CAMPIONAMENTO As Integer
  
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il valore del "Byte rate per secondo":''</font>
  Write #st, FREQUENZA_CAMPIONAMENTO * CANALI * (RISOLUZIONE / 8) As Integer
 
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il valore del "Block Align":''</font>
  Write #st, CANALI * RISOLUZIONE / 8 As Short
  
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto il valore della risoluzione di campionamento:''</font>
  Write #st, RISOLUZIONE As Short
 
 <FONT Color=gray>' ''Viene aggiunto l'identificativo del Blocco dei dati audio grezzi:''</font>
  Write #st, "data"
  
 <FONT Color=gray>' ''Imposta il valore dimensionale di 4 byte a partire dal 41° byte del futuro file e relativo alla dimensione dei dati audio grezzi:''</font>
  Write #st, dati_grezzi.Count As Integer
 
  st.Close
 
 <FONT Color=gray>' ''Crea il nuovo file wav:''</font>
  Dim fl As File
 
  fl = Open "/tmp/onda.wav" For Create
 
  header.Write(fl, 0, header.Count)
  dati_grezzi.Write(fl, 0, dati_grezzi.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
  Dim fo As Byte
 
  filegrezzo = Temp    <FONT Color=gray>' ''File contenente i dati audio grezzi dell'onda''</font>
    
  campionamento = 44100   <FONT Color=gray>' ''Frequenza di campionamento dell'onda''</font>
  canali = 2              <FONT Color=gray>' ''Numero canali del file WAV''</font>
  frequenza = 440         <FONT Color=gray>' ''Frequenza dell'onda''</font>
  durata = 3.0 * 2.5      <FONT Color=gray>' ''Durata in secondi (il fattore 2.5 consente di ottenere la durata dell'onda sonora, come impostata nel moltiplicando)''</font>
  fo = 2                  <FONT Color=gray>' ''Consente di ottenere la frequenza sonora dell'onda, come impostata nella variabile "frequenza"''</font>
  volume = 10000          <FONT Color=gray>' ''Volume audio dell'onda''</font>
 
  If canali = 2 Then
 <FONT Color=gray>' ''Durata in secondi (il fattore 1.25 consente di ottenere la durata dell'onda sonora, come impostata nel moltiplicando)''</font>
    durata = 3.0 * 1.25
 <FONT Color=gray>' ''La variabile "fo" consente di ottenere la frequenza sonora dell'onda, come impostata nella variabile "frequenza"''</font>
    fo = 1
  Endif
 
  fl = Open filegrezzo For Create
 
 <FONT Color=gray>' ''Genera 3 secondi di un'onda sinusoidale alla frequenza di Hz 440:''</font>
  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, filegrezzo)
 
  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))
 
 <FONT Color=gray>' ''Interpolazione lineare:''</font>
  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, dati As String)
 
  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]
 
 <FONT Color=gray>' ''Scrive innanzitutto il blocco di intestazione del file WAV:''</font>
  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
 
 <FONT Color=gray>' ''Unisce il blocco di intestazione del file WAV ai dati audio grezzi:''</font>
  File.Save("/tmp/onda.wav", File.Load("/tmp/blocco_header") & File.Load(dati))
 
 End
Altro esempio analogo più semplice del precedente:
 Private Const FREQUENZA As Single = 440.0
 Private Const DURATA As Short = 10
 Private Const CAMPIONAMENTO As Integer = 44100
 Private Const AMPIEZZA As Integer = 1000000
 
 
 Public Sub Main()
  
  Dim header As Byte[] = [&52, &49, &46, &46, &00, &0d, &6f, &f8,
                          &57, &41, &56, &45, &66, &6d, &74, &20,
                          &10, &00, &00, &00, &01, &00, &01, &00,
                          &44, &ac, &00, &00, &88, &58, &01, &00,
                          &02, &00, &10, &00, &64, &61, &74, &61,
                          &00, &0d, &6f, &d4]
  Dim i, v As Integer
  Dim c As Short
  Dim fl As File
 
  fl = Open "/tmp/onda.wav" For Create
 
  header.Write(fl, 0, header.Count)
 
  For i = 0 To DURATA * CAMPIONAMENTO - 1
    v = CInt(<FONT Color=red>AMPIEZZA * Sin(2.0 * Pi * FREQUENZA * i / CAMPIONAMENTO)</font>)
    c = CShort(v \ CInt(2 ^ 8))
    Write #fl, c As Short
  Next
 
  fl.Close
 
 End


==Generare 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 <SUP>&#091;[[#Note|nota 1]]&#093;</sup> 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 = Temp   <FONT Color=gray>' ''Percorso del file che conterrà i dati audio grezzi dell'onda''</font>
      
  campionamento = 44100   <FONT Color=gray>' ''Frequenza di campionamento dell'onda''</font>
  '''NotaMidi = 60'''           <FONT Color=gray>' ''Numero della nota Midi''</font>
  durata = 300000         <FONT Color=gray>' ''Durata''</font>
  volume = 10000          <FONT Color=gray>' ''Volume audio dell'onda''</font>
   
  fl = Open filegrezzo For Create
  If IsNull(fl) Then Error.Raise("Impossibile creare il file dei dati audio grezzi !")
  
 <FONT Color=gray>' ''Genera i dati audio grezzi:''</font>
  dati_grezzi = CreaDatiAudio(NotaMidi, durata, volume, campionamento)
  
  dati_grezzi.Write(fl, 0, dati_grezzi.Count)
   
 <FONT Color=gray>' ''Crea il file wav finale:''</font>
  CreaFileWAV(fl, filegrezzo)
   
  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[]
   
 <FONT Color=gray>' ''Ciclo per ciascun dato campione audio:''</font>
  For ciclo = 1 To dur
 <FONT Color=gray>' ''Calcola la frequenza della nota Midi:''</font>
    frequenza = CalcolaFrequenza(nota)
 <FONT Color=gray>' ''Calcola il dato del campione audio:''</font>
    campione = <FONT Color=red>ampiezza * Sin(2 * Pi * ciclo * frequenza / freq_camp</font>)
    dati_audio.Push(campione)
  Next
   
  Return dati_audio
   
 End
 
 
 Private Function CalcolaFrequenza(numero_nota As Byte) As Float
  
 <FONT Color=gray>' ''Converte la nota Midi nella corrispondente frequenza sonora.''
 ' ''La nota di riferimento è il "Do centrale" (hz 261,63 -- nota Midi: 60).''</font>
  Return 261.63 * (2 ^ (1 / 12)) ^ (numero_nota - 60)
   
 End
 
 
 Private Procedure CreaFileWAV(wav As File, dati As String)
 
  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]
     
 <FONT Color=gray>' ''Scrive innanzitutto il blocco di intestazione del file WAV:''</font>
  intes = Open "/tmp/blocco_header" For Create
  If IsNull(intes) Then Error.Raise("Impossibile scrivere il blocco d'intestazione !")
   
  bi.Write(intes, 0, 4)
 <FONT Color=gray>' ''Scrive la quantità dei dati audio grezzi + 36 byte del blocco di intestazione del futuro file WAV:''</font>
  Write #intes, Lof(wav) + 36 As Integer
  bi.Write(intes, 8, 32)
 <FONT Color=gray>' ''Scrive la sola quantità dei dati audio grezzi del futuro file WAV:''</font>
  Write #intes, Lof(wav) As Integer
  intes.Close
   
 <FONT Color=gray>' ''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"):''</font>
  File.Save("/tmp/onda.wav", File.Load("/tmp/blocco_header") & File.Load(dati))
 
 End



=Note=
[1] Vedere al riguardo la seguente pagina: [[Ottenere la frequenza corrispondente ad una nota Midi e viceversa]]