% Program pro hraní tónů pomocí klávesnice
% MKS_01b.a

% Na začátku si vyrobíme 13 půltónově vzdálených sinusových tónů délky 
% půl sekundy a klávesami pak pouze vybíráme, který z nich přehrajeme.

% MAGNETOFON je až další vrstva: pamatuje si, který k jsem kdy stiskl, 
% a z těchto tónů potom složí nahrávku.

% Jednoduchá výuková verze s "magnetofonem":
%   REC  ... začne zaznamenávat stisky kláves
%   STOP ... ukončí záznam
%   PLAY ... přehraje zaznamenanou sekvenci
%   SAVE ... uloží sekvenci do WAV
%
% Každý tón má pevnou délku T.

%-------------------------------------------------------------
% vytvoření chromatické stupnice
%-------------------------------------------------------------
clear all
close all
clc

% zvolte typ klávesnice:
keyboardType = 'QWERTZ';

if strcmpi(keyboardType,'QWERTZ')
    notes = 'awsedftgzhujk';
else
    notes = 'awsedftgyhujk';
end

Fe = 22050;
f0 = 220;
ht = 2^(1/12);
fr = ht.^(0:12)*f0;

T = 0.5;

for k = 1:13
    tones{k} = instrument(fr(k),T,Fe);
end

%-------------------------------------------------------------
% okno
%-------------------------------------------------------------

fig = figure( ...
    'Name','SYN LAB', ...
    'NumberTitle','off', ...
    'MenuBar','none', ...
    'ToolBar','none', ...
    'Position',[450 300 700 300], ...
    'WindowKeyPressFcn',@keyPressed);

axis([0 1 0 1])
axis off

text(0.5,0.82,'SYN LAB', ...
    'HorizontalAlignment','center','FontSize',18,'FontWeight','bold');

text(0.5,0.67,upper(notes), ...
    'HorizontalAlignment','center','FontSize',14);

text(0.5,0.57,'Hrajte přímo na klávesnici', ...
    'HorizontalAlignment','center','FontSize',10);

%-------------------------------------------------------------
% magnetofon
%-------------------------------------------------------------

uicontrol(fig,'Style','pushbutton', ...
    'String','REC', ...
    'Position',[120 45 90 35], ...
    'Callback',@recButton);

uicontrol(fig,'Style','pushbutton', ...
    'String','STOP', ...
    'Position',[225 45 90 35], ...
    'Callback',@stopButton);

uicontrol(fig,'Style','pushbutton', ...
    'String','PLAY', ...
    'Position',[330 45 90 35], ...
    'Callback',@playButton);

uicontrol(fig,'Style','pushbutton', ...
    'String','SAVE WAV', ...
    'Position',[435 45 110 35], ...
    'Callback',@saveButton);

statusText = uicontrol(fig,'Style','text', ...
    'String','MAGNETOFON: připraven', ...
    'Position',[180 95 340 25], ...
    'FontSize',10);

%-------------------------------------------------------------
% data programu
%-------------------------------------------------------------

data.notes = notes;
data.tones = tones;
data.Fe = Fe;
data.T = T;

data.recording = false;
data.recordStart = [];
data.events = [];          % sloupec 1 = číslo tónu, sloupec 2 = čas stisku
data.recordedSignal = [];

data.statusText = statusText;

guidata(fig,data);


%==========================================================================
% lokální funkce
%==========================================================================

function out = instrument(f,T,fs)

t = 0:1/fs:T-1/fs;

envelope = ones(1,length(t));

out = envelope .* sin(2*pi*f*t);

end


function keyPressed(src,event)

data = guidata(src);

key = lower(event.Character);

if numel(key) ~= 1
    return
end

k = find(data.notes == key,1);

if isempty(k)
    return
end

% přehraj tón
sound(data.tones{k},data.Fe)

% pokud běží záznam, uložíme číslo tónu a čas stisku
if data.recording

    tNow = toc(data.recordStart);

    data.events(end+1,:) = [k tNow];

    guidata(src,data);
end

end


function recButton(src,~)

fig = ancestor(src,'figure');
data = guidata(fig);

data.recording = true;
data.recordStart = tic;
data.events = [];
data.recordedSignal = [];

set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: ● REC');

guidata(fig,data);

end


function stopButton(src,~)

fig = ancestor(src,'figure');
data = guidata(fig);

data.recording = false;

if isempty(data.events)
    set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: žádný záznam');
    guidata(fig,data);
    return
end

% vytvoření výsledného zvukového signálu
lastStart = data.events(end,2);
N = round((lastStart + data.T)*data.Fe);

y = zeros(1,N);

for n = 1:size(data.events,1)

    k = data.events(n,1);
    t0 = data.events(n,2);

    i1 = round(t0*data.Fe) + 1;
    i2 = min(i1 + length(data.tones{k}) - 1,N);

    L = i2-i1+1;

    y(i1:i2) = y(i1:i2) + data.tones{k}(1:L);

end

% normalizace při souběhu tónů
m = max(abs(y));
if m > 1
    y = y/m;
end

data.recordedSignal = y;

set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: ■ STOP');

guidata(fig,data);

end


function playButton(src,~)

fig = ancestor(src,'figure');
data = guidata(fig);

if isempty(data.recordedSignal)
    set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: nejprve nahrajte sekvenci');
    return
end

set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: ▶ PLAY');

sound(data.recordedSignal,data.Fe);

end


function saveButton(src,~)

fig = ancestor(src,'figure');
data = guidata(fig);

if isempty(data.recordedSignal)
    set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: není co uložit');
    return
end

audiowrite('SYN_LAB_recording.wav',data.recordedSignal,data.Fe);

set(data.statusText,'String','MAGNETOFON: uloženo SYN_LAB_recording.wav');

end