Music Box

【未完成】

音楽データ(MIDI, 独自のPaperTape)を読み込み演奏する。

Music Box 本体で演奏するモードと、スピーカーから擬似的な音を鳴らずモードがある。

二種類のサーバで構成されている。
- メイン・サーバ: 本体を制御するサーバ
  
  Websocketで、JSON形式のコマンドを受取り、本体を制御する。
  
  本体を制御する代わりに、擬似的な音をスピーカーから再生するモードもあり、本体では再生できない音階も再生可能。(... 後述)
  
  ポート番号を変えて、複数のモードを同時に立ち上げることが可能。
- Webサーバ: ユーザインタフェース用: http://IPorHOST:10080/musicbox/
  
  ユーザからの入力を受け、メインサーバとWebsocket通信する。 (メイン・サーバからみるとクライアントとして動作する。)
  
  ファイルのアップロード、アップロードされたファイルの管理・保存、パージングは、 Webサーバで行い、パージングした結果のデータをメイン・サーバに送信して、演奏する。
  
  (パージング結果をWebサーバ側で適切に管理すれば、毎回パージングする必要は無い。)
全ての機能(上記2種類のサーバ、パージングなど)は、一つのコマンド「MusicBox」で実行する。

(gitコマンドなどと同様)

手順まとめ

Install

      $ sudo pigpiod
      $ cd ~
      $ python3 -m venv env1
      $ cd ~/env1
      $ source ./bin/activate

(env1)$ git clone https://github.com/ytani01/MusicBox.git
(env1)$ cd ~/env1/MusicBox
(env1)$ ./install.sh

全サービスの起動(再起動)

メインサーバとWebサーバを起動する。既に起動している場合は、全て終了(kill)してから、再起動する。

$ boot-musicbox.sh

全サービスを終了(kill)する場合は、

$ boot-musicbox.sh -k

サーボの調整

ブラウザからアクセスして、サーボモータの調整を行う。

URL: http://IPaddress:10080/musicbox/

マニュアル

API Manual

(env1)$ python3 -m pydoc musicbox.クラス名

Command line manual

$ MusicBox サブコマンド名 -h

1. 少し解説

1.0 インストール後のディレクトリ構造

$ install.sh help

[インストール後のディレクトリ構造]

 $HOME/ ... ホームディレクトリ
    |
    +- bin/ ... シェルスクリプトなど
    |   |
    |   +- MusicBox ... メイン・コマンド・スクリプト (wrapper script)
    |   +- boot-musicbox.sh ... 起動スクリプト
    |
    +- musicbox-env ... 環境変数設定ファイル【インストール時に作成】
    |    【環境変数】
    |    MUSICBOX_DIR ... git clone されたディレクトリ
    |    MUSICBOX_WORK ... 作業用ディレクトリ ($HOME/msucibox_work/)
    |    VENVDIR ... python3 Virtualenv ディレクトリ ($HOME/env1/ など)
    |    (etc.)
    |
    +- musicbox-servo.conf ... サーボ調整パラメータ保存ファイル
    |
    +- musicbox_work/ ... 作業用ディレクトリ
    |   |
    |   +- upload/ ... アップロードされたファイル(MIDIなど)
    |   +- music_data/ ... パーズ後の音楽データ
    |   +- log/ ... ログディレクトリ
    |
    +- env1/  ... python3 Virtualenv(venv) 【ユーザが作成する】
        |
        +- musicbox/ ... musicboxプロジェクトの gitリポジトリ
        |
        | 【以下、インストールに必要なライブラリなど】
        |
        +- ServoPCA9685/
        +- StepperMotor/
        +- MIDI-lib/
        :

1.1 Music Box メイン・サーバ

Music Box 本体を直接制御するサーバ

Websocketで通信して、 Webインタフェースなどから、コマンドを受取り、曲を演奏したり、単発で音を鳴らしたりする。

以下は、基本的な使い方のみ。オプションの詳細については、下記、リファレンスを参照

$ MusicBox server -h

1.1.1 通常の起動

$ MusicBox server &

1.1.2 Music Boxを鳴らす代わりに、スピーカーから音を鳴らす場合

-w Nオプションをつける。 (N = 1, 2, 3)

Music Boxをシミュレートする

$ ./MusicBox server -w 1 &

ピアノをシミュレートする (88音階)

$ ./MusicBox server -w 2 &

sin波のサンプル音でシミュレートする (128音階)

$ ./MusicBox server -w 3 &

1.2 Client side

以下、いくつかの例を示す。

詳細は、下記のマニュアル参照。

$ MusicBox -h
$ MusicBox サブコマンド名 -h
$ python3 -m pydoc musicbox.WsServer

1.2.1 1回音を鳴らす (下記の例では、和音)

$ MusicBox send single_play 0 2 4

1.2.2 `Paper Tape Text`形式(独自)の曲を再生

$ MusicBox ptt kaeruno-uta.txt ws://localhost:8880/

1.2.3 MIDI形式の曲を再生

$ MusicBox midi joy.mid ws://localhost:8880/

1.2.4 再生をストップ/再開/シーク

$ MusicBox send music_stop
$ MusicBox send music_start
$ MusicBox send music_seek 30

パージング結果をファイルに保存し、それをサーバに送信

この方法だと、パージング処理を毎回しないで済む。

$ MusicBox midi midi_file  music_data.json
$ MusicBox send music_load  music_data.json

2. Command Message Format for MusicBoxWebsockServer.py

サーバが受付けるコマンド・メッセージの形式などについては、下記を参照。

python3 -m pydoc musicbox.WsServer

5. Paper Tape Format

紙テープをテキストで擬した形式

5.1 例

# '#'以降はコメント
600                  # 以降の delay を 600msec とする
o-o-o----------
-o--o----------
--o-----o------
___o___o_____o_
-o-o-o---------
--o---o--------
--*-O-o--------      # 'o', 'O', '*'は、どれも紙テープの穴とみなす

9 MIDIに関するメモ

9.1 トラック、チャンネル

トラック: 楽譜に相当
チャンネル: 楽器に相当
1つのトラックに、複数のチャンネルが存在可能
トラック、チャンネルは、「直列的に」結合されている。

MIDIデータ: [トラック1:チャンネル1]-[トラック1:チャンネル2]- --->

再生するには、トラック・チャンネンルに分割して、「並列に」再生する必要がある。

演奏 -+--> [トラック1:チャンネル0]  -->
      |
      +--> [トラック2:チャンネル1]  -->
      |
      +--> [トラック3:チャンネル2]  -->
       :
       :

どれが主旋律かわからないので、自動選択は不可能。

9.2 (note_on + velocity=0) == note_off !!

参考：g200kg:Note Off ノートオフ

9.9 その他

情報処理学会:ピアノをMIDIで駆動する際のノート・オン・タイミングの補正について

ytani01/MusicBox