initial commit
This commit is contained in:
2
.gitignore
vendored
Normal file
2
.gitignore
vendored
Normal file
@@ -0,0 +1,2 @@
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/bin
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.DS_Store
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||||||
5
.vscode/settings.json
vendored
Normal file
5
.vscode/settings.json
vendored
Normal file
@@ -0,0 +1,5 @@
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{
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||||||
|
"cpplint.filters": [
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||||||
|
"readability/casting"
|
||||||
|
]
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|
}
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||||||
3
build.sh
Normal file
3
build.sh
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
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#!/bin/bash
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CC="${CXX:-cc}"
|
||||||
|
$CC -Wall -std=c11 ./main.c ./parser.c -lm -o ./bin/main
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401
main.c
Normal file
401
main.c
Normal file
@@ -0,0 +1,401 @@
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|||||||
|
#include "stdlib.h"
|
||||||
|
#include "stdio.h"
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||||||
|
#include "string.h"
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#include "math.h"
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#include "parser.h"
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#define SAMPLE_RATE 48000.f
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#define BPM 120.f
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#define BEAT_DURATION 60.f/BPM
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||||||
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#define PITCH_STANDARD 440.f
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#define VOLUME 0.5f
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#define ATTACK_MS 100.f
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#define PI 3.1415926535f
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typedef struct Sound {
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float* samples;
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size_t sample_count;
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} Sound;
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/*
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static void reverse_array(float arr[], size_t start, size_t end)
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||||||
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{
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float temp;
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||||||
|
while (start < end)
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||||||
|
{
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temp = arr[start];
|
||||||
|
arr[start] = arr[end];
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||||||
|
arr[end] = temp;
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|
start++;
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||||||
|
end--;
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||||||
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}
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||||||
|
}
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*/
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||||||
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static size_t get_semitone_shift_internal(char* root_note, char* target_note) {
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|
char* pitch_classes[12] =
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|
{ "C", "C#", "D", "D#", "E", "F", "F#", "G", "G#", "A", "A#", "B" };
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||||||
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||||||
|
// Extract the note number and pitch class for the root note
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int root_note_num = (int)root_note[strlen(root_note) - 1] - '0';
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|
char* root_pitch_class_str = malloc((strlen(root_note) - 1) * sizeof(char));
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||||||
|
strncpy(root_pitch_class_str, root_note, strlen(root_note) - 1);
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||||||
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int root_pitch_class = -1;
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for (int i = 0; i < 12; i++) {
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||||||
|
if (strcmp(pitch_classes[i], root_pitch_class_str) == 0) {
|
||||||
|
root_pitch_class = i;
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break;
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|
}
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||||||
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}
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||||||
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free(root_pitch_class_str);
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||||||
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||||||
|
// Extract the note number and pitch class for the target note
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|
int target_note_num = (int)target_note[strlen(target_note) - 1] - '0';
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||||||
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|
char* target_pitch_class_str =
|
||||||
|
malloc((strlen(target_note) - 1) * sizeof(char));
|
||||||
|
strncpy(target_pitch_class_str, target_note, strlen(target_note) - 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
int target_pitch_class = -1;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 12; i++) {
|
||||||
|
if (strcmp(pitch_classes[i], target_pitch_class_str) == 0) {
|
||||||
|
target_pitch_class = i;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
free(target_pitch_class_str);
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||||||
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// Calculate the semitone shift using the formula
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return (target_note_num - root_note_num) * 12 +
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|
(target_pitch_class - root_pitch_class);
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||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
static float get_hz_by_semitone(size_t semitone) {
|
||||||
|
return PITCH_STANDARD * powf(powf(2.f, (1.f / 12.f)), semitone);
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||||||
|
}
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static Sound get_init_samples(float duration) {
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size_t sample_count = (size_t)(duration * SAMPLE_RATE);
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||||||
|
float* samples = malloc(sizeof(float) * sample_count);
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||||||
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|
||||||
|
for (double i = 0.0; i < duration * SAMPLE_RATE; i++) {
|
||||||
|
samples[(int)i] = i / SAMPLE_RATE;
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|
}
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||||||
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|
Sound res = {
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|
.samples = samples,
|
||||||
|
.sample_count = sample_count
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|
};
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||||||
|
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||||||
|
return res;
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|
}
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/*
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static Sound get_attack_samples() {
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float attack_time = 0.001 * ATTACK_MS;
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||||||
|
size_t sample_count = (size_t)(attack_time * SAMPLE_RATE);
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||||||
|
float* attack = malloc(sizeof(float) * sample_count);
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||||||
|
float samples_to_rise = SAMPLE_RATE * attack_time;
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||||||
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float rising_delta = 1.0 / samples_to_rise;
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float i = 0.0;
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||||||
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||||||
|
for (int j = 0; j < sample_count; j++) {
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||||||
|
i += rising_delta;
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||||||
|
attack[j] = fmin(i, 1.0);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
Sound res = {
|
||||||
|
.samples = attack,
|
||||||
|
.sample_count = sample_count
|
||||||
|
};
|
||||||
|
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||||||
|
return res;
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||||||
|
}
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||||||
|
*/
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typedef enum {
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|
Sine,
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|
Triangle,
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|
Saw,
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|
Square
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} OscillatorType;
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|
typedef struct OscillatorParameter {
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|
OscillatorType osc;
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float freq;
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|
} OscillatorParameter;
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typedef struct OscillatorParameterList {
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|
OscillatorParameter* array;
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size_t count;
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} OscillatorParameterList;
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|
typedef struct OscillatorGenerationParameter {
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|
OscillatorParameterList oscillators;
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float sample;
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} OscillatorGenerationParameter;
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static float pos(float hz, float x) {
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||||||
|
return fmodf(hz * x / SAMPLE_RATE, 1);
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|
}
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||||||
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float sineosc(float hz, float x) {
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||||||
|
return sinf(x * (2.f * PI * hz / SAMPLE_RATE));
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}
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static float sign(float v) {
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|
return (v > 0.0) ? 1.f : -1.f;
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}
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float squareosc(float hz, float x) {
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||||||
|
return sign(sineosc(hz, x));
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|
}
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||||||
|
float triangleosc(float hz, float x) {
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||||||
|
return 1.f - fabsf(pos(hz, x) - 0.5f) * 4.f;
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|
}
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|
float sawosc(float hz, float x) {
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||||||
|
return pos(hz, x) * 2.f - 1.f;
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|
}
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||||||
|
float multiosc(OscillatorGenerationParameter param) {
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||||||
|
float osc_sample = 0.f;
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|
for (size_t i = 0; i < param.oscillators.count; i++) {
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OscillatorParameter osc = param.oscillators.array[i];
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||||||
|
switch (osc.osc) {
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|
case Sine:
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osc_sample += sineosc(osc.freq, param.sample);
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|
break;
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case Triangle:
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||||||
|
osc_sample += triangleosc(osc.freq, param.sample);
|
||||||
|
break;
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|
case Square:
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||||||
|
osc_sample += squareosc(osc.freq, param.sample);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case Saw:
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||||||
|
osc_sample += sawosc(osc.freq, param.sample);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
return osc_sample;
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||||||
|
}
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static Sound freq(float duration, OscillatorParameterList osc) {
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||||||
|
Sound samples = get_init_samples(duration);
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|
// Sound attack = get_attack_samples();
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||||||
|
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||||||
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float* output = malloc(sizeof(float) * samples.sample_count);
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||||||
|
for (int i = 0; i < samples.sample_count; i++) {
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||||||
|
float sample = samples.samples[i];
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||||||
|
// todo:
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|
OscillatorGenerationParameter param = {
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||||||
|
.oscillators = osc,
|
||||||
|
.sample = sample
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||||||
|
};
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||||||
|
output[i] = multiosc(param) * VOLUME;
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
// create attack and release
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
let adsrLength = Seq.length output
|
||||||
|
let attackArray = attack |> Seq.take adsrLength
|
||||||
|
let release = Seq.rev attackArray
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
todo: I will change the ADSR approach to an explicit ADSR module(with it's own state)
|
||||||
|
size_t adsr_length = samples.sample_count;
|
||||||
|
float *attackArray = NULL, *releaseArray = NULL;
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||||||
|
|
||||||
|
if (adsr_length > 0) {
|
||||||
|
//todo: calloc
|
||||||
|
attackArray = malloc(sizeof(float) * adsr_length);
|
||||||
|
size_t attack_length = attack.sample_count < adsr_length
|
||||||
|
? attack.sample_count
|
||||||
|
: adsr_length;
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||||||
|
|
||||||
|
memcpy(attackArray, attack.samples, attack_length);
|
||||||
|
//todo: calloc
|
||||||
|
releaseArray = malloc(sizeof(float) * adsr_length);
|
||||||
|
memcpy(releaseArray, attackArray, attack_length);
|
||||||
|
reverse_array(releaseArray, 0, adsr_length);
|
||||||
|
}
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||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
// return zipped array
|
||||||
|
Sound res = {
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||||||
|
.samples = output,
|
||||||
|
.sample_count = samples.sample_count
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
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||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t get_semitone_shift(char* target_note) {
|
||||||
|
return get_semitone_shift_internal("A4", target_note);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
Sound note(size_t semitone, float beats) {
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||||||
|
float hz = get_hz_by_semitone(semitone);
|
||||||
|
float duration = beats * BEAT_DURATION;
|
||||||
|
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|
OscillatorParameter first = {
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||||||
|
.osc = Saw,
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||||||
|
.freq = hz/4.f
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
OscillatorParameter second = {
|
||||||
|
.osc = Saw,
|
||||||
|
.freq = hz + 0.5
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
OscillatorParameter third = {
|
||||||
|
.osc = Saw,
|
||||||
|
.freq = hz - 1.f
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
OscillatorParameter oscArray[] = { first, second, third };
|
||||||
|
OscillatorParameterList parameters = {
|
||||||
|
.array = oscArray,
|
||||||
|
.count = 3
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
return freq(duration, parameters);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
Sound get_note_sound(Note input) {
|
||||||
|
float length = 1.f / input.length;
|
||||||
|
size_t semitone_shift = get_semitone_shift(input.name);
|
||||||
|
return note(semitone_shift, length);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// frees the original sounds
|
||||||
|
Sound concat_sounds(Sound* sounds, size_t count) {
|
||||||
|
size_t total_count = 0;
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < count; i++) {
|
||||||
|
total_count += sounds[i].sample_count;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// array to hold the result
|
||||||
|
float* total = malloc(total_count * sizeof(float));
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t current_count = 0;
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < count; i++) {
|
||||||
|
memcpy(total + current_count,
|
||||||
|
sounds[i].samples,
|
||||||
|
sounds[i].sample_count * sizeof(float));
|
||||||
|
current_count += sounds[i].sample_count;
|
||||||
|
|
||||||
|
free(sounds[i].samples);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Sound result = {
|
||||||
|
.samples = total,
|
||||||
|
.sample_count = total_count
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
return result;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static uint16_t toInt16Sample(float sample) {
|
||||||
|
return (uint16_t)(sample * 32767.f);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void write_file(char* filename, void* data, int size) {
|
||||||
|
FILE* fp = fopen(filename, "wb"); // open file for writing in binary mode
|
||||||
|
if (fp == NULL) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Cannot open file: %s\n", filename);
|
||||||
|
exit(1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fwrite(data, size, 1, fp); // write data to file
|
||||||
|
|
||||||
|
fclose(fp); // close file
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void pack(uint16_t* d, size_t length) {
|
||||||
|
size_t dataLength = length * 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
int bytesPerSample = 2;
|
||||||
|
int byteRate = SAMPLE_RATE * bytesPerSample;
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t fileSize = 36 + dataLength;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t* buffer = (uint8_t*)malloc(fileSize);
|
||||||
|
|
||||||
|
int i = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
// RIFF header
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, "RIFF", 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &fileSize, 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, "WAVE", 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
|
||||||
|
// fmt subchunk
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, "fmt ", 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
int fmtSize = 16;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &fmtSize, 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
uint16_t audioFormat = 1;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &audioFormat, 2);
|
||||||
|
i += 2;
|
||||||
|
uint16_t numChannels = 1;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &numChannels, 2);
|
||||||
|
i += 2;
|
||||||
|
int sampleRate = (int)SAMPLE_RATE;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &sampleRate, 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &byteRate, 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &bytesPerSample, 2);
|
||||||
|
i += 2;
|
||||||
|
int bitsPerSample = bytesPerSample * 8;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &bitsPerSample, 2);
|
||||||
|
i += 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
// data subchunk
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, "data", 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, &dataLength, 4);
|
||||||
|
i += 4;
|
||||||
|
memcpy(buffer + i, d, dataLength);
|
||||||
|
|
||||||
|
write_file("output.wav", buffer, fileSize);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
|
char* input = "A4-4 A4-4 A4-4 A4-4 A4-2 A4-4 A4-4 A4-4 A4-4 A4-4 A4-2 D5-4 D5-4 D5-4 D5-4 D5-4 D5-4 D5-2 C5-4 C5-4 C5-4 C5-4 C5-4 C5-4 C5-2 G4-2 ";
|
||||||
|
char* buf = malloc(strlen(input) + 1);
|
||||||
|
strcpy(buf, input);
|
||||||
|
|
||||||
|
NoteArray note_array = parse_notes(buf, strlen(buf));
|
||||||
|
Sound* sounds = malloc(sizeof(Sound) * note_array.count);
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < note_array.count; i++) {
|
||||||
|
Note note = note_array.notes[i];
|
||||||
|
sounds[i] = get_note_sound(note);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Sound song = concat_sounds(sounds, note_array.count);
|
||||||
|
uint16_t* song_pcm = malloc(sizeof(uint16_t) * song.sample_count);
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < song.sample_count; i++) {
|
||||||
|
song_pcm[i] = toInt16Sample(song.samples[i]);
|
||||||
|
// printf("Sample: %d\n", song_pcm[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pack(song_pcm, song.sample_count);
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
94
parser.c
Normal file
94
parser.c
Normal file
@@ -0,0 +1,94 @@
|
|||||||
|
#include "parser.h"
|
||||||
|
#include "string.h"
|
||||||
|
#include "stdio.h"
|
||||||
|
|
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struct StringArray {
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char** array;
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size_t count;
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};
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||||||
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||||||
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static void trim(char* str) {
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size_t len = strlen(str);
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while (len > 0 && (str[len - 1] == '\n' || str[len - 1] == ' ')) {
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str[--len] = '\0';
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}
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||||||
|
}
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static struct StringArray parse_note_parts(char* input) {
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size_t count = 0;
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||||||
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size_t i = 0;
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||||||
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while (input[i] != '\0') {
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if (input[i] == ' ')
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count++;
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||||||
|
i++;
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|
}
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||||||
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char** array = malloc(sizeof(char*) * count);
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char* sep = " ";
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char* line = strtok(input, sep);
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i = 0;
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while (line != NULL) {
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array[i] = strdup(line);
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|
line = strtok(NULL, sep);
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||||||
|
i++;
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
struct StringArray result = {
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.array = array,
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||||||
|
.count = count
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|
};
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||||||
|
|
||||||
|
return result;
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|
}
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NoteArray parse_notes(char* input, size_t len) {
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|
struct StringArray note_strings = parse_note_parts(input);
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|
NoteArray notes;
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notes.count = note_strings.count;
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char* end;
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for (size_t i = 0; i < note_strings.count; i++) {
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|
char* line = note_strings.array[i];
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|
trim(line);
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char* note_name = strtok(line, "-");
|
||||||
|
char* note_length_str = strtok(NULL, "-");
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|
int note_length = strtol(note_length_str, &end, 10);
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|
if (*end != '\0') {
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fprintf(stderr,
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|
"Failed to parse note length: %s\n", note_length_str);
|
||||||
|
return notes;
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||||||
|
}
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|
char* buf = malloc(strlen(note_name) + 1);
|
||||||
|
strcpy(buf, note_name);
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||||||
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|
Note note = {
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|
.length = note_length,
|
||||||
|
.name = buf
|
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|
};
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||||||
|
|
||||||
|
notes.notes[i] = note;
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|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return notes;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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|
/*
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|
static int test(int argc, char **argv) {
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|
char* input = "A4-4 A4-2 C5-8 C5-4 ";
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||||||
|
char* buf = malloc(strlen(input) + 1);
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||||||
|
strcpy(buf, input);
|
||||||
|
|
||||||
|
NoteArray note_array = parse_notes(buf, strlen(buf));
|
||||||
|
for (size_t i = 0; i < note_array.count; i++) {
|
||||||
|
Note note = note_array.notes[i];
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|
}
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||||||
|
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||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
*/
|
||||||
20
parser.h
Normal file
20
parser.h
Normal file
@@ -0,0 +1,20 @@
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|
#ifndef PARSER_H
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|
#define PARSER_H
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#include "stdlib.h"
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#define MAX_NOTES 1024
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typedef struct Note {
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char* name;
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|
int length;
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|
} Note;
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|
typedef struct NoteArray {
|
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|
Note notes[MAX_NOTES];
|
||||||
|
size_t count;
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|
} NoteArray;
|
||||||
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|
NoteArray parse_notes(char* input, size_t len);
|
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|
#endif
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