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#ifndef SAMPLERSYNTH_H
#define SAMPLERSYNTH_H
#include "soc/rtc_cntl_reg.h"
#include <driver/i2s.h>
#include <LittleFS.h>
#define MESSAGES // manages most of the print and
#if defined MESSAGES
#define printLine(x) Serial.println(x)
#else
#define printLine(x)
#endif
#define SAMPLE_RATE 32000
#define BUFFER 512
SemaphoreHandle_t xMutex = xSemaphoreCreateMutex(); // Create a mutex object
TaskHandle_t synthTaskHandle;
String instrumento[13] = {"/acordeon.wav","/bajo.wav","/banjo.wav","/cello.wav","/clarinete.wav","/flauta.wav","/guitarra.wav","/marimba.wav","/piano.wav","/saxofon.wav","/trompeta.wav","/ukulele.wav","/violin.wav"};
i2s_config_t i2sConfig;
i2s_pin_config_t pinConfig;
byte MAX_NOTES=8;
float frecBase=523.25f;
byte idxNota=0;
byte notasActivas=0;
float synthVolumen = 0.25f;
uint16_t tamSample = 0;
uint16_t DURATION=700;
byte *dataSample;
float fade=0.00009f;
uint32_t loopData[]={0,0};
struct Notas {
uint32_t t_Ini=0;
uint32_t t_Dur=0;
bool iniFade=false;
byte notaMidi=0;
float frec=0.0;
float volNota=0.0f;
float pos=0.0f;
bool activa=false;
};
Notas *notas;
static inline float midiToFreq(float midiNote){ return 440.0f * powf(2.0f, (midiNote-69.0f)/12.0f);}
static inline int freqToMidi(float freq){ return round( 12.0f * (logf(freq / 440.0f) / log(2)) + 69);}
static inline String midiToNota(byte midiNote,byte notacion=0){ const char* notes[2][12] = {{"C","C#","D","D#","E","F","F#","G","G#","A","A#","B"},{"Do","Do#","Re","Re#","Mi","Fa","Fa#","Sol","Sol#","LA","LA#","Si"}}; return (String(notes[notacion][midiNote % 12])+String(midiNote/12));}
bool setMaxNotas(byte maxNotas=MAX_NOTES)
{ MAX_NOTES=maxNotas;
bool result=false;
notas = new Notas[MAX_NOTES];
if(notas == nullptr) { printLine("No se pudo asignar memoria al array"); }
else{ result=true; printLine("Max Notas: "+String(MAX_NOTES)); }
return result;
}
bool setInstrumento(byte num)
{ byte data_pos,smpl_pos,raw[115];
byte result=true;
String nombrearchivo = instrumento[num];
File file = LittleFS.open(nombrearchivo, "r");
if (!file) { result=false; printLine("Error al leer el Sample"); }
else{
printLine(nombrearchivo);
file.seek(0);
file.read(raw, sizeof(raw)); // leo 60 bytes donde se supone que está la información del loop start y loop end
for(byte k=0;k<110;k++)
{ if(raw[k]=='d' && raw[k+1]=='a' && raw[k+2]=='t' && raw[k+3]=='a'){ data_pos=k; printLine("Data pos: " + String(data_pos) ); }
else if(raw[k]=='s' && raw[k+1]=='m' && raw[k+2]=='p' && raw[k+3]=='l'){ smpl_pos=k; printLine("SMPL pos: " + String(smpl_pos) ); }
}
file.seek(114);
uint32_t tsonido=*(uint32_t*)&raw[data_pos+4];
delete[] dataSample;
dataSample = new byte[tsonido];
if(dataSample == nullptr) { printLine("No se pudo asignar memoria al array"); }
tamSample=file.read(dataSample, tsonido);
if (smpl_pos)
{ loopData[0]=(*(uint16_t*)&raw[smpl_pos+52]) *2; //inicio loop
loopData[1]=(*(uint16_t*)&raw[smpl_pos+56]) *2; //fin loop
printLine("Loop Inicio: " + String(loopData[0]) + " Loop Fin: " + String(loopData[1]));
}
// Cerrar el archivo después de cargar la información
file.close();
printLine("Memoria libre: " + String(ESP.getFreeHeap()));
}
return result;
}
inline void notaOff(byte nota)
{ for(byte i = 0; i <MAX_NOTES; i++)
{ if(notas[i].activa && notas[i].notaMidi==nota && !notas[i].iniFade) {notas[i].iniFade = true; notasActivas--;}
}
}
inline void notaOn(byte nota,byte velocity=127,int duracion=DURATION)
{
if(velocity==0){notaOff(nota);}
else
{idxNota=0;
for(byte i = 0; i <MAX_NOTES; i++) { if(!notas[i].activa){idxNota=i; notasActivas++; break;} }
notas[idxNota].t_Ini=millis();
notas[idxNota].t_Dur=duracion;
notas[idxNota].notaMidi=nota;
notas[idxNota].frec=midiToFreq(nota);
notas[idxNota].volNota=map(velocity,0,127,0,100)*0.01f;
notas[idxNota].pos=0;
notas[idxNota].activa=true;
notas[idxNota].iniFade=false;
idxNota++;
printLine("Nota Actual: " + String(midiToNota(nota)) + " Notas Activas: " + String(notasActivas));
}
}
inline void alterVolNota(byte velocity)
{ idxNota=0;
for(byte i = 0; i <MAX_NOTES; i++) { if(notas[i].activa){idxNota=i; break;} }
notas[idxNota].volNota=map(velocity,0,127,0,100)/100.0f;
}
inline void alterPitchNota(byte cant)
{ idxNota=0;
for(byte i = 0; i <MAX_NOTES; i++) { if(notas[i].activa){idxNota=i; break;} }
notas[idxNota].frec=midiToFreq(notas[idxNota].notaMidi)+map(cant,0,127,-16,17);
}
void setDelayNota(byte dFade)
{dFade = constrain(dFade, 0, 127);
fade=(dFade<21)? 0.00009f + (dFade / 127.0f) * (0.00003f - 0.00009f): 0.00003f + (dFade / 127.0f) * (0.000003f - 0.00003f);
}
void setSustainNota(uint16_t sustainNota=DURATION) { DURATION = constrain(sustainNota, 0, 65535); }
void allNotaOff()
{ for(byte i = 0; i <MAX_NOTES; i++)
{ if(notas[i].activa)
{ notas[i].activa=false;
notas[i].t_Ini=notas[i].t_Dur=notas[i].notaMidi=notas[i].frec=notas[i].pos=0;
}
}
notasActivas=0;
}
void setVolumen(byte vol)
{vol = constrain(vol, 0, 100);
synthVolumen = vol/100.0f;
}
static inline void IRAM_ATTR synth_process()
{ float vel;
uint32_t t_act,ii;//tiempo actual, indice de posicion de la muestra
int16_t audioBuffer[BUFFER],muestra,dato,j=0; //bufer de audio,datos del sample, dato de la muestra sin procesar
size_t bytesWritten;
for(;;)
{ muestra = 0;
for(byte i = 0; i <MAX_NOTES; i++)
{ vel=notas[i].frec/frecBase;
if(notas[i].pos < tamSample && notas[i].activa)
{ if ((ii=notas[i].pos)%2) {ii++;}
dato=dataSample[ii] | dataSample[ii+1]<<8;
muestra += dato*(synthVolumen*notas[i].volNota);
notas[i].pos+=vel;
}
if(notas[i].pos > loopData[1] && notas[i].activa) { notas[i].pos = loopData[0]; }
if (notas[i].iniFade){notas[i].volNota-=fade; if(notas[i].volNota<0.0f) { notas[i].activa=notas[i].iniFade=false; } }
if((notas[i].pos>tamSample || notas[i].t_Ini+notas[i].t_Dur < t_act ) && (notas[i].activa && notas[i].t_Dur>0)){notas[i].activa=notas[i].iniFade=false; notasActivas--; }
}
audioBuffer[j]=audioBuffer[j+1]=(muestra > 32766) ? 32767 : ((muestra < -32767) ? -32768 : muestra);
if(j++ == BUFFER)
{i2s_write(I2S_NUM_0, audioBuffer,sizeof(audioBuffer), &bytesWritten, portMAX_DELAY);
t_act=millis();
yield();
j = 0;
}
}
}
void thread_synth(void * pvParameters)
{ for(;;)
{if(xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY))
{ synth_process();
xSemaphoreGive(xMutex); // release the mutex
vTaskDelay(1);
}
}
}
void initSynth(byte bck=16, byte ws=25, byte data=22)
{ WRITE_PERI_REG(RTC_CNTL_BROWN_OUT_REG, 0);
delay(100);
// Configuración del bus I2S
i2sConfig.mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_TX | I2S_CHANNEL_MONO);
i2sConfig.sample_rate = SAMPLE_RATE;
i2sConfig.bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_32BIT;
i2sConfig.channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT;
i2sConfig.communication_format = (i2s_comm_format_t)(I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S | I2S_COMM_FORMAT_I2S_MSB);
i2sConfig.intr_alloc_flags = 0;
i2sConfig.dma_buf_count = 8;
i2sConfig.dma_buf_len = 64;
i2sConfig.use_apll = false;
i2sConfig.tx_desc_auto_clear = true;
i2sConfig.fixed_mclk = 0;
// Configurar el pinout del bus I2S
pinConfig.bck_io_num = bck; // Pin de reloj de bit
pinConfig.ws_io_num = ws; // Pin de selección de palabra
pinConfig.data_out_num = data; // Pin de datos de salida
pinConfig.data_in_num = -1; // No se utiliza la entrada de datos
// Inicializar el bus I2S con la configuración
i2s_driver_install(I2S_NUM_0, & i2sConfig, 0, NULL);
i2s_set_pin(I2S_NUM_0, & pinConfig);
i2s_set_sample_rates(I2S_NUM_0, SAMPLE_RATE);
i2s_zero_dma_buffer(I2S_NUM_0);
i2s_start(I2S_NUM_0);
if(LittleFS.begin() && setMaxNotas() && setInstrumento(0))
{delay(100);
xTaskCreatePinnedToCore(thread_synth, "TaskSynth",4096, NULL, tskIDLE_PRIORITY+1, &synthTaskHandle,(CONFIG_ARDUINO_RUNNING_CORE) ? 0 : 1);
printLine("Inicio Correcto");
}
else { printLine("Error al Iniciar"); }
}
void pauseSynth(){ vTaskSuspend(synthTaskHandle); delete[] dataSample; dataSample = new byte[0];}
void resumeSynth(){ setInstrumento(0); vTaskResume(synthTaskHandle); }
#endif // SAMPLERSYNTH_H