Aquesta és la Pràctica de Llenguatges de Programació del Q2 del curs 2021-2022.
En paraules de l'enunciat, l'objectiu d'aquesta pràctica és implementar un doble intèrpret per a un llenguatge de programació musical anomenat JSBach. La sortida d'aquest doble intèrpret és una partitura i uns fitxers de so que reproduiràn la melodia descrita pel compositor.
És un doble intèrpret perquè funciona en el sentit informàtic (interpreta un programa) i en el sentit musical (interpreta una peça de música).
En aquest link s'hi troba l'enunciat original de la Pràctica, del repositori d'en Jordi Petit. Jo en aquest README explico com funciona la meva implementació de la Pràctica i alguns punts que considero importants.
Dins del codi en Python, hi ha diverses crides a os.system() que executen totes les instruccions necessàries per l'execució:
- Compilar la gramàtica,
- Generar la plantilla del visitor,
- Generar un fitxer en notació lilypond,
- Crear la partitura en format pdf,
- Tocar la melodia de la partitura per terminal.
Tot ja es fa desde el codi. A l'hora de reproduir la música, fa comprovacions de si el sistema operatiu que s'està utilitzant és Linux o Mac (darwin), a través de sys.platform.
Per tant, només cal executar l'intèrpret amb un fitxer d'entrada i, opcionalment, el primer procediment de l'arxiu d'entrada a ser executat:
python3 jsbach.py input.jsb [FirstProcedure]Si no es volgués generar la partitura per acabar tocant la música, es pot comentar la crida a __generateMusic() dins del main de jsbach.py.
Incís: Tot el desenvolupament del projecte s'ha fet en un entorn Linux.
Requeriments de programes (són fàcilment instal·lables): Python3, ANTLR4, Lilipond, Timidity++, ffmpeg.
Utilitzant ANTLR4. Fitxer jsbach.g4.
En aquesta secció de la gramàtica, hi he especificat els diferents tokens de la sintaxis del llenguatge.
He utilitzat les construccions fragment, que serveixen per simplificar la gramàtica fent-la més llegible.
Adjunto aquí alguns exemples, com els operadors de llistes, les variables de les notes musicals i els comentaris:
// ---Operacions amb llistes
CONCAT : '<<' ;
CUT : '8<' ;
LENGTH : '#' ;
// ---Altres construccions
fragment
NUMNOTE : '0'..'8' ;
NOTE : ('A'|'B'|'C'|'D'|'E'|'F'|'G') NUMNOTE?;
COMMENT
: '~~~' ~( '\r' | '\n' )* '~~~' -> skip
;
En la part sintàctica, m'he preocupat de posar noms autoexplicatius i de mantenir una estructura neta.
Un exemple complet dels possibles enunciats (en anglès, statements) del llenguatge:
// ---Statement
stmt
: READ VARID # readStmt
| WRITE expr+ # writeStmt
| PLAY expr # playStmt
| IF expr LPAREN stmts RPAREN (ELSE LPAREN stmts RPAREN)? # ifStmt
| WHILE expr LPAREN stmts RPAREN # whileStmt
| PROCID paramsListCall # procCallStmt
| leftExpr ASSIGN expr # assignStmt
| VARID CONCAT expr # concatStmt
| CUT VARID '[' expr ']' # cutStmt
;
Utilitzant Python3. Fitxer jsbach.py.
La majoria d'instruccions no tenen molt misteri, més enllà de visitar els fills i fer-los-hi el tractament corresponent.
En el cas de les expressions relacionals, aritmètiques i unàries, per exemple, és important tenir en compte qui és el fill que equival a l'operació que s'està fent. Per saber si en un context d'expressió relacional he d'aplicar l'operació d'igualtat, comprovo si existeix el fill EQ(), i el mateix amb l'operadors de desigualtat, menor o igual, etc.
Una part molt important són les estructures de dades que he afegit dins de la classe. Totes elles son productes de la reflexió i meditació i considero que ofereixen bones solucions a les necessitats del problema.
allScopes:- Llista que simula una pila de scopes.
- L'última llista és l'scope actual.
- Un scope conté les variables actives en aquell moment de l'execució.
procsStmtsContexts:- Diccionari de tots els procediments amb el context del seu conjunt de statements.
- Permet visitar tots els procediments quan sigui.
procsParameters:- Diccionari de tots els procediments amb el nom de tots els seus paràmetres.
- Molt útil per assignar valor a les variables d'un nou scope i comprovar ràpidament que el nombre de paràmetres passats és el correcte.
musicSheet- Llista de les notes afegides per la instrucció de reproducció.
- Quan s'acaba el programa, és el que es converteix en partitura.
canonSheet:- Substitueix a
musicSheetdesprés d'haver fet l'extensió de la funcionalitat de cànons en JSBach. - Diccionari de totes les veus del cànon en format llistes de notes indexades pel seu número de veu.
- Quan s'acaba el programa, és el que es converteix en les diferents veus de la partitura.
- Substitueix a
Per fer transformacions entre notes en format string i valors enters, vaig considerar dues possibilitats: consultar el seu valor en un diccionari o bé calcular el seu valor quan es necessités. Vaig descartar la primera opció, doncs no volia haver de crear un diccionari tant gran. Així que per aquesta raó, em vaig posar mans a l'obra per aconseguir la fòrmula.
Em vaig estar posant al dia amb la notació anglesa i vaig arribar a què, en la notació anglesa:
A0=0 A1=7 A2=14 . .
B0=1 B1=8 B2=15 .
C1=2 C2=9 .
D1=3 . .
E1=4 .
F1=5
G1=6
Dels apunts anteriors, assignant a cada lletra el seu valor inicial (el de més a l'esquerra) i sabent que a música una octava = 7, vaig derivar-ne que:
Si la lletra es A o B:
Valor nota = Valor base lletra + Octava * Nombre que acompanya la lletra
si no:
Valor nota = Valor base lletra + Octava * (Nombre que acompanya la lletra-1)
Compte: si la lletra és "A" o "B", el Nombre es manté igual; en cas contrari, li resto 1. Es pot veure perquè això és cert perquè el valor base de les lletres de la C a la G és una unitat superior que el de l'A i la B.
Per tant, amb aquesta fòrmula/pseudo-codi ja m'és possible conèixer el valor de qualsevol nota i aïllant certs operands, fer la conversió de notes a enters (procediment __noteValueEnglishNotation) i a la inversa (procediment __note2lilypond).
- Divisió entre 0
- Crida a un procediment no definit:
- El nom del procediment no existeix.
- Repetició de procediment ja definit:
- El nom del procediment ja existeix.
- Nombre de paràmetres incorrecte:
- L'excepció indica els paràmetres que necessita realment el procediment cridat incorrectament i quants se n'han passat.
- Noms de paràmetres formals repetits:
- L'excepció indica el nom repetit.
- Accés a un índex inexistent d'una llista
- L'excepció especifica quina llista, a quin índex s'ha intentat accedir i quin era el tamany real de la llista.
- Execució sense Main ni procediment en primera posició
- L'excepció pregunta "On és el Main?".
- Accés a una llista inexistent
- En les instruccions de TALL, CONCATENACIÓ i ACCES.
- Nota fora del rang existent
Utilitzant la versió 2.20.0 de Lilipond per generar les partitures i Timidity++ i ffmpeg per generar els WAV i MP3. Aquest procés es realitza dins de la funció __generateMusic().
La instrucció de reproducció <:> afegeix la nota o la llista de notes donades a la partitura. La instrucció de reproducció en cànon <::N> fa exactament el mateix però afegeix les notes a la veu N de la composició. Benvinguts al món dels cànons!
La instrucció de reproducció <:> segueix funcionant, el que ara afegeix les notes a la partitura de la primera veu (la número zero), per tant, el seu equivalent en instrucció de reproducció en cànon seria <::0>.
En el següent cànon es toquen les "notes de Hanoi" junt amb l'escala musical.
~~~ Cànon "Escala de Hanoi" ~~~
Main |:
Hanoi
Alle_Schlüssel
:|
~~~ Notes de Hanoi ~~~
Hanoi |:
src <- {C D E F G}
dst <- {}
aux <- {}
HanoiRec #src src dst aux
:|
HanoiRec n src dst aux |:
if n > 0 |:
HanoiRec (n - 1) src aux dst
note <- src[#src]
8< src[#src]
dst << note
<::1> note
HanoiRec (n - 1) aux dst src
:|
:|
~~~ Escala musical ~~~
Alle_Schlüssel |:
note <- A0
while note <= C8 |:
<::0> note
note <- note + 1
:|
:|
La melodia no té perquè ser la mateixa per les diferents veus. La veu N+1 comença un silenci de corxera+negra més tard que la veu N.