Synth - Generator muzyki

Autorzy

1. Konrad Pawlik
2. Maciej Krajewski

Dane kontaktowe

1. konradpawlik@student.agh.edu.pl
2. krajek@student.agh.edu.pl

Założenia programu

1. Cele programu:
   a. Stworzenie pliku WAV na podstawie ciągu instrukcji podanych w pliku wejściowym
2. Rodzaj translatora:
   a. Generator plików w formacie WAV
3. Język implementacji:
   a. Python
4. Wykorzystany generator parserów:
   a. ANTLR v4

Opis tokenów oraz gramatyka formatu

Gramatyka oraz opis tokenów

Opis i schemat struktury programu

Nasz projekt składa się z poszczególnych komponentów, synthLexer, czyli skaner kodu, synthParser, jako parser oraz synthVisitor czyli wygenerowana klasa, a następnie przystosowana do naszych potrzeb jako generator dźwięków. Program zawiera również plik Synth.py wykorzystywany w celu uruchomienia programu, a następnie wygenerowania pliku .WAV.

Stosowane narzędzia oraz technologie

W celu wygenerowania skanera, parsera oraz generatora dźwięków, a następnie ich obsługiwania wykorzystaliśmy bibliotekę antlr4-python3-runtime. Generowanie dźwięków, ich modulacja oraz wczytywanie własnych plików muzycznych zrealizowaliśmy przy użyciu biblioteki pyo.

Informacje o zastosowanych metodach i algorytmach

CustomSynthVisitor

Klasa, w której zdefiniowaliśmy jak generator ma interpretować drzewo składniowe wygenerowane przez SynthParser. Dla każdego rodzaju wierzchołka zdefiniowaliśmy jakie akcje ma podjąć. W celu rozdzielenia odpowiedzialności za różne funkcje generatora zaimplementowaliśmy także inne klasy pomocnicze.

VariableContainer

Klasa odpowiedzialna za tworzenie, przechowywanie i odczytywanie zmiennych. Kontroluje ona również typy zmiennych oraz dba o to by nazwy zmiennych nie powtarzały się w żadnym zakresie.

FunctionContainer

Klasa odpowiedzialna za definiowanie i wywoływanie funkcji. Kontroluje ona również typy zwracanych wartości.

SoundObject

Klasa reprezentująca zmienne przechowujące dźwięk. To w niej zdefiniowane są operacje na dźwiękach.

MusicHandler

Klasa, której zadaniem jest połączenie zmiennych dźwiękowych w finalny utwór. To tutaj jest deklarowana liczba dostępnych kanałów, finalna długość utworu oraz nazwa pliku wyjściowego.

Instrukcja obsługi

W celu wytworzenia pliku dźwiękowego najpierw musimy zapisać opis oczekiwanego dźwięku do pliku tekstowego stosując się do zasad gramatyki SYNTH. Następnie należy uruchomić skrypt synth.py wraz z dwoma potrzebnymi argumentami --generate (-g) w którym podajemy ścieżkę do pliku z opisem dźwięków oraz argumentem --destination (-d) w którym podajemy ścieżkę na którą plik ma zostać zapisany.

Na przykład: python synth.py -g tests/test3.synth -d outputs/test3.wav

Testy i przykłady

1. test1.synth

final NCHANNEL = 10, DUR = 25{
    sound a;
    for(idx in range(5)){
        if(idx % 2 == 1){
            a = "turi.wav"@5;
        }else{
            a = "bajpas.wav"@5;
        }
        #1 append a;
    }
}

2. test2.synth

final NCHANNEL = 4, DUR = 25{
    synth a = Sine(freq=180, add=20, mul=0.2)@10;
    synth d = RCOsc(freq=100, add=1, mul=0.01)@10;
    #3 append [d, a];
}

3. test3.synth

seq turix(int ile, float trwanie){
    sound a = "turi.wav"@trwanie;
    seq to_return = a * ile;
    return to_return;
}

final NCHANNEL = 4, DUR = 25{
    seq turi = turix(5, 2.85);
    #3 append turi;
}

Możliwe rozszerzenia programu

• Rozszerzenie listy dostępnych generatorów dźwięków
• Udostępnienie dodatkowych parametrów modulacji generowanego dźwięku
• Umożliwienie modulacji wgrywanych utworów

Ograniczenia programu

• Brak możliwości stworzenia funkcji rekurencyjnych
• Brak dostępu do wartości uderzeń na minutę, zatem brak możliwości zmiany tempa utworu
• Wymóg podania czasu trwania każdego wgranego dźwięku
• Brak możliwości odsłuchu utworu przed jego wygenerowaniem