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9.3 音响技巧
9.3.1 音乐程序设计
我们知道，音乐是音高和音长的有序组合，设计微机音乐最重要的就是如何定义音高和音长，以及如何让扬声器发出指定的音符。下面给出音符与频率的关系表。C语言提供的三个函数sound( )、nosound( )和clock( )可以很方便地解决上述的问题。sound( )函数可以用指定频率打开PC机扬声器直到用nosound( )函数来关闭它； clock( )函数正好用来控制发声时间，而且它不受PC机主频高低的影响。下面这段程序可使微机发出c调1的声音。
表9-2 音符与频率关系表
| 音符 |
c |
d |
e |
f |
g |
a |
b |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| 频率 |
262 |
294 |
330 |
349 |
392 |
440 |
494 |
| 音符 |
c |
d |
e |
f |
g |
a |
b |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| 频率 |
523 |
587 |
659 |
698 |
784 |
880 |
988 |
| 音符 |
c |
d |
e |
f |
g |
a |
b |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| 频率 |
1047 |
1175 |
1319 |
1397 |
2568 |
1760 |
1976 |
[例9-12] 音乐程序music1.c
#include<stdio.h>
#include<dos.h>
void pause(int);
void sound1(int,int);
void main(void)
{
int i,freq,speed=5;
int time=4*speed;
char *qm="iddgwwwqqgfff dddfghhhggg ddgwwwqqgfff\
ddffhjqqqqq wpggjhgddgqq hhqwwqjjjggg\
ddgwwwqqqgfff ddffhjqqqqqq";/*定义歌曲*/
while (*qm++ !='\0'){
i=1;
switch(*qm){
case 'k':
time=1*speed; i=0;
break;
case 'i':
time=6*speed; i=0;
break;
case 'o':
time=10*speed; i=0;
break;
case 'p':
pause(time); i=0;
break;
case 'a':
freq=523;
break;
case 's':
freq=587;
break;
case 'd':
freq=659;
break;
case 'f':
freq=698;
break;
case 'g':
freq=784;
break;
case 'h':
freq=880;
break;
case 'j':
freq=988;
break;
case 'z':
freq=262;
break;
case 'X':
freq=294;
break;
case 'c':
freq=330;
break;
case 'v':
freq=349;
break;
case 'b':
freq=392;
break;
case 'n':
freq=440;
break;
case 'm':
freq=494;
break;
case 'q':
freq=1047;
break;
case 'w':
freq=1175;
break;
case 'e':
freq=1319;
break;
case 'r':
freq=1397;
break;
case 't':
freq=2568;
break;
case 'y':
freq=1760;
break;
case 'u':
freq=1976;
break;
default:
i=0;
break;
}
if(i)
sound1(freq,time);
}
}
void sound1(int freq,int time) /*freq为频率，time为持续时间*/
{
union{
long divisor;
unsigned char c[2];
}count;
unsigned char ch；
count.divisor=1193280/freq; /* 1193280 是系统时钟速率*/
outp(67,182);
outp(66,count.c[0]);
outp(66,count.c[1]);
ch=inp(97);
outp(97,ch|3);
pause(time);
outp(97,ch);
}
void pause(int time)
{
int t1,t2;
union REGS in,out;
in.h.ah=0X2c;
int86(0X21,&in,&out); /* 取当前时间*/
t1=t2=100*out.h.dh+out.h.dl; /*out.h.dh 为秒值，out.h.dl 为1/100 秒值*/
while(t2-t1<time)
{
int86(0X21,&in,&out);
t2=100*out.h.dh+out.h.dl;
if (t2<t1)t2+=6000; /* 增加一分钟*/
}
}
9.3.2 自动识谱音乐程序
音乐的简谱是由各种音符构成的，将这些音符按不同的频率、持续时间连续发出声音，就形成了旋律。因此音乐演奏的关键是曲调的定义与识别及发音时间的控制。
为了实现计算机自动识谱，可定义一套曲调的编码，其中“ 1 2 3 4 5 6 7”表示中音的1、2、3、5、6、7；高音可在中音之后加“ *”；低音在中音之后加“；”号；减号“ -”表示两拍；“.”表示一拍半；“=”表示四分之一拍；下画线“ _”表示1 / 2拍。
我们可用文本编辑软件（如E D I T）按上述编码将一首曲子的乐谱输到计算机中，得到乐谱文件供程序调用。其中乐谱文件的第一节的数字分别为：节拍基数和速度，输入时用空格分开。乐谱文件的第二行到最后一行为歌曲的内容，每小节之间用“ /”分开。
下面根据“世上只有妈妈好”编制曲谱文件如下Ma.txt:
曲谱文件首行是8节拍基数， 5 0是演奏速度，从第二行开始至文件尾，均为曲谱正文。需要说明的是在曲谱文件中，每个音符应跟上其音符的节拍，文中空格‘ ’符表示其音符是全音符。
程序中设置两个整型数组S a和S b用于存放音符的频率及节拍，其内容是一一对应的，若Sa[i]存放音符，则Sb[i]是该音符的演奏节拍。
发声的原理是利用C的标准库函数Sound( )发声，若要发音中音“ 1”音符，其音频为“262”，则函数调用Sound(262)则可通过PC机扬声器发音控制音符发声的时间由标准函数delay( )决定，nosound( )函数为关闭扬声器发音。
源程序如下：
#include <stdio.h>
#include<dos.h>
#include<math.h>
#include<stdlib. h>
#include<string.h>
#include<bios.h>
int sa[1000],sb[1000];
int j,step,rate,len,lenl,half;
chat, strl27[127];
int getmusic();
void chang(void);
void music(void);
/************************/
int main()
{
len=0; len1=0;
if(getmusic()!=0)
exit (1);
delay(500);
music( );
return 0;
}
/******************/
int getmusic()
{
FILE * fp;
if((fp=fopen("ma.txt","r"))==NULL) /* 打开曲谱文件*/
{
printf("file not open\n") ;
return 1;
}
fscanf(fp, "%d %d\n", &step,&rate);
while(! fgets(str127, 127, fp)==NULL)
{
chang ( );
}
fclose (fp);
return 0;
}
/******************************/
void chang(void)
{
int k;
for(k=0;k<strlen(strl27)；k++) /*组合音符频率*/
if ((str127[k]>=‘0’）& & ( s t r 1 2 7 [ k ] < ’ 7 ’ ) )
{
sa[len]=str127[k]-48;
Switch(sa[len])
{
case 1:sa[len]=262;break;
case 2:sa[len]=294;break;
case 3:sa[len]=330;break;
case 4:sa[len]=349;break;
case 5:sa[len]=392;break;
case 6:sa[len]=440;break;
case 7:sa[len]=494;break;
case 0:sa[len]=0;
}
len++;
if(len>999)
exit(0);
half=0;
}
for(k=0;k<strlen(str127);k++)sb[k]=step;
for(k=0;k<strlen(str127);k++)
{
switch(str127[k]) /* 组合音符节拍*/
{
case '_':len1++;
break;
case'.': sb[len1]=sb[len]*3/4;
lenl++;
break;
case '=': sb[len1]=ceil(sb[len1]/4);
lenl++;
break;
case'': sb[len1]=sb[len1]/2;
lenl++;
break;
case'_': sb[len1]=ceil(sb[len1]/2);
lenl++;
break;
case ';': if(sa[len1]>0)
sa[len1]=sa[len1]/2;
break;
case '*': if(sa[len1]>0)
sa[len1]=sa[len1]*2;
break;
}
}
}
/***********************************/
void music(void)
{
j=0;
while ((j<=len)&&(bioskey(1)==0))
{
sound(2*sa[j]); /*发声*/
delay(2*rate*sb[j]); /* 延迟*/
nosound( ); /*关闭发声*/
j++;
}
}
9.3.3 实现后台演奏音乐的技巧
BASIC语言有一个前后台演奏音乐的语句play，该语句有很强的音乐功能。而C语言虽有sound( )函数，但不能进行后台演奏，并且必须指明音乐频率，才能使它发声。为此可编制一个与play语句相同的后台演奏音乐函数。
若要奏乐，每一个音符必须有一个频率用sound 去发声，且必须有适当的时间延时，形成拍子，这样才能演奏音乐。我们可用指定1拍的时间来推出其它节拍。例如：
#define L1 1000
#define L2 L1/2
#define l4 L1/4
即L1为1拍，L2为1/2拍，L4为1/4拍。
后台演奏，可通过修改1 C向量来实现。计算机每秒发出1 8 . 2次中断调用1 C，因此，就可以通过它来计算，实现后台演奏。
程序PLAY.C只是一个简单的后台演奏音乐的例子，将其编译后，就可在DOS提示符后直接执行，演奏过程中，按任一键都将停止演奏。
[例9-13] 后台演奏程序PLAY.C
#include<stdio.h>
#include<dos.h>
#include<bios.h>
#include<conio.h>
#define L1 1000
#define L2 L2/2
#define L4 L1/4
void play(int *);
void interrupt new_int9(void);
void interrupt (*old_int9)(void);
int HZ[4][7]={
{131,147,165,175,196,220,247},
{262,294,330,349,392,440,494},
{523,587,659,698,784,880,980}
};
int *s;
int buf[100]={11,12,12,12,13,12,14,12,16,12,17,12,21,11,22,12,23,12,24,12,25,12,26,12,27,12,31,12,0,0,0};
void main(void)
{
play(buf);
while (*s && !bioskey(0)); /* 判断结束条件*/
nosound();
setvect(0X1c,old_int9);
}
void play(int *ms)
{
s=ms;
old_int9=getvect(0X1c);
setvect(0X1c,new_int9);
}
void interrupt new_int9(void)
{
static int count=0,tt=0;
count++;
if (*s!=0)
{
if (count>=tt)
{
sound(HZ[*s/10][*s%10]);s++;
tt=*s*18.2/1000;
s++;
count=0;
}
else nosound();
old_int9( );
}
}
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