オーディオ

このモジュールは Microbit に接続されているスピーカーからサウンドを再生できるようにします。オーディオモジュールを使用するには、音源を用意する必要があります。

音源は、フレームのイテレーティブ(リスト、タプルなどのシーケンス、またはジェネレータ)であり、個々のフレームは32個のサンプルを持ちます。この audio モジュールは、毎秒 7812.5 サンプルのレートでサンプルを再生します。つまり、最大 3.9 kHzの周波数を再生できます。

関数

audio.play(source, wait=True, pin=pin0, return_pin=None)

音源を最後まで再生します。

source はイテレーティブで、その各項目は AudioFrame である必要があります。

waitTrue の場合、音源の再生が終わるまでこの関数から戻りません。

pin にはスピーカを接続した端子を指定します。

return_pin には、スピーカのもう一方をつなぐ先として GND の代わりに接続する端子を指定します。

クラス

class audio.AudioFrame

AudioFrame オブジェクトは、符号付きバイト(-128と127の間の整数)の32個のサンプルのリストであり、各項目の値はf符号付きバイト(-128と127の間の整数)です

1フレームを再生するのには4ミリ秒以上かかります。

オーディオの使い方

play 関数への入力として音源が必要になります。これは examples/waveforms.py のように自分で作ることもできますし、 synth のようなモジュールが提供している音源を使うこともできます。

技術的な詳細

注釈

audio モジュールを使うのにこのセクションを理解する必要はありません。このモジュールがどのように機能するのか知りたい方のためにあります。

audio モジュールは 7812.5 kHz のサンプルを消費し、線形補間を使用して 32.5 kHz の PWM 信号を出力します。これにより、許容できる音質が得られます。

関数 play は、次のフレームを得るのに next() 呼び出す前に、 各 AudioFrame からすべてのデータを完全にコピーするので、音源は同じ AudioFrame を繰り返し使用できます。

audio モジュールには64個のサンプルバッファがあり、そこからサンプルを読み取ります。読み取りがバッファの開始点または中間点に達すると、次の AudioFrame を取り込むコールバックをトリガして、バッファにコピーします。これは、音源が次の AudioFrame を処理するのに 4ms 以下かかり、信頼できる操作のために 2ms 以下を要する必要があることを意味します(32000 サイクルなので十分です)

サンプルコード

from microbit import display, sleep, button_a
import audio
import math

def repeated_frame(frame, count):
    for i in range(count):
        yield frame

# 次の波形に行くには A ボタンを押します。
def show_wave(name, frame, duration=1500):
    display.scroll(name + " wave", wait=False,delay=100)
    audio.play(repeated_frame(frame, duration),wait=False)
    for i in range(75):
        sleep(100)
        if button_a.is_pressed():
            display.clear()
            audio.stop()
            break

frame = audio.AudioFrame()

for i in range(len(frame)):
    frame[i] = int(math.sin(math.pi*i/16)*124+128.5)
show_wave("Sine", frame)

triangle = audio.AudioFrame()

QUARTER = len(triangle)//4
for i in range(QUARTER):
    triangle[i] = i*15
    triangle[i+QUARTER] = 248-i*15
    triangle[i+QUARTER*2] = 128-i*15
    triangle[i+QUARTER*3] = i*15+8
show_wave("Triangle", triangle)

square = audio.AudioFrame()

HALF = len(square)//2
for i in range(HALF):
    square[i] = 8
    square[i+HALF] = 248
show_wave("Square", square)
sleep(1000)

for i in range(len(frame)):
    frame[i] = 252-i*8
show_wave("Sawtooth", frame)

del frame

#三角波から方形波になる波形を、適度になめらかに生成。
frames = [ None ] * 32
for i in range(32):
    frames[i] = frame = audio.AudioFrame()
    for j in range(len(triangle)):
        frame[j] = (triangle[j]*(32-i) + square[j]*i)>>5

def repeated_frames(frames, count):
    for frame in frames:
        for i in range(count):
            yield frame


display.scroll("Ascending wave", wait=False)
audio.play(repeated_frames(frames, 60))