Musikla: music and keyboard language

Uni e sidade do Minho Escola de Engenha ia Ped o Miguel Oli ei a da Sil a Musikla Music and Keyboa d Language Agos o, 2020 Uni e sidade do Minho Escola de Engenha ia Ped o Miguel Oli ei a da Sil a Musikla Music and Keyboa d Language Disse ação de Mes ado Mes ado em Engenha ia In o má ica T abalho e e uado sob a o ien ação do(a) José João Dias de Almeida Agos o, 2020 DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Es e é um abalho académico que pode se u ilizado po e cei os desde que espei adas as eg as e boas p á icas in e nacionalmen e acei es, no que conce ne aos di ei os de au o e di ei os conexos. Assim, o p esen e abalho pode se u ilizado nos e mos p e is os na licença abaixo indicada. Caso o u ilizado necessi e de pe missão pa a pode aze um uso do abalho em condições não p e is as no licenciamen o indicado, de e á con ac a o au o , a a és do Reposi o iUM da Uni e sidade do Minho. Licença concedida aos u ilizado es des e abalho C ea i e Commons A ibu ion-NonComme cial-Sha eAlike 4.0 In e na ional CC BY-NC-SA 4.0 h ps://c ea i ecommons.o g/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.en DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Decla o e a uado com in eg idade na elabo ação do p esen e abalho académico e con i mo que não eco i à p á ica de plágio nem a qualque o ma de u ilização inde ida ou alsi icação de in o mações ou esul ados em nenhuma das e apas conducen e à sua elabo ação. Mais decla o que conheço e que espei ei o Código de Condu a É ica da Uni e sidade do Minho. Ag adecimen os Quando es amos pe an e um momen o impo an e da nossa ida, é ácil pensa mos nele como um mo- men o ci cunspec o e isolado. Uma ase que acaba e ou a que começa. Um an es e um depois. Mas a minha expe iência a é ago a mos ou-me que na e dade, a minha ida em sido mais um con ínuo. E nesse con ínuo es ão um conjun o de pessoas sem o qual se ia impossí el pensa sonha em aze o que iz. Po isso mesmo, em p imei o luga , gos a a de ag adece p o undamen e ao meu o ien ado de disse - ação, o P o esso José João Almeida, pela ajuda du an e odo es e p ocesso. Semp e p on o a ansmi i expe iência e conhecimen o, no as ideias, c í icas cons u i as e posi i as, incen i ando-me a aga a o- das as opo unidades, mas mais impo an e que udo, enco ajando-me semp e a segui ao meu p óp io i mo e oma o meu p óp io caminho. Gos a a ambém de ag adece aos meus colegas de cu so, em especial à So ia Sil a, semp e p on a a ajuda pa a qualque dú ida que eu i esse e pa a me da mo i ação pa a segui em en e. Também não me posso esquece de ag adece a odos os p o esso es que i e, em pa icula aos p o esso es Ca los Ca alho, Luís Ce ejei a, Daniel Rego e Ped o Ribei o, que me ensina am, inspi a am, e se es o ça am pa a me p o idência am opo unidades e expe iências que nunca i ei esquece , e que me ab i am po as na ida que de ou a o ma me es a iam echadas. E mais impo an e que udo, gos a a de ag adece à minha amília. À minha mãe, que semp e me apoiou du an e odo o cu so e ez o que osse p eciso pa a o na a minha expe iência o melho possí el. À minha ia, uma das pessoas mais abalhado as que conheço, que não pensa duas ezes an es de me ajuda em udo o que eu p ecisa , e que es á semp e p esen e pa a me apoia . E inalmen e ao meu i mão, a quem eu semp e quis segui os passos, e que me ez que e começa a p og ama desde os doze anos de idade. Se não osse po ele, não es a ia a aze es a disse ação, nem a acaba es e cu so, nem e ia ido as opo unidades que i e. A odos, es ou e e namen e g a o. Mui o ob igado. ÍNDICE 3.2 Solução P opos a .................................. 20 3.2.1 G amá ica da Linguagem .......................... 21 3.2.2 A qui e u a do Sis ema ........................... 25 3.2.3 Álgeb a Musical .............................. 27 4 Casos de Es udo 29 4.1 Toca Música .................................... 29 4.2 Fuga de Duas Vozes ................................. 30 4.3 De ini um eclado ................................. 31 4.4 Teclado de A peggios ............................... 32 4.5 Teclado Ge al com MIDI ............................... 33 4.6 QWERTY Keyboa d ................................. 34 4.7 Conclusão ..................................... 36 5 Desen ol imen o do In e p e ado Musikla 37 5.1 Análise Sin á ica .................................. 37 5.1.1 Desc ição Sin á ica ............................. 38 5.1.2 G amá ica ................................. 41 5.1.3 Reconhecedo Sin á ico ........................... 46 5.1.4 Con e são de PEG pa a LALR ....................... 46 5.1.5 Tooling ................................... 47 5.2 Semân ica Dinâmica ................................ 52 5.2.1 Con ex o .................................. 53 5.2.2 Scope de Símbolos ............................. 54 5.2.3 Módulos .................................. 55 5.2.4 Ope ado es Musicais ............................ 56 5.3 Biblio eca S anda d ................................. 61 5.3.1 Inpu s & Ou pu s .............................. 62 5.3.2 Fichei os de Som .............................. 66 5.3.3 G elhas .................................. 68 5.3.4 Teclados Musicais ............................. 70 5.3.5 Edi o Embu ido .............................. 78 5.3.6 T ans o mado es .............................. 80 5.4 Resumo do Desen ol imen o ............................ 82 6 Guia Rápido de U ilização 85 6.1 Módulos ...................................... 85 6.2 Con igu ação .................................... 86 6.3 Linha de Comandos ................................. 87 xii ÍNDICE 7 Conclusão 89 7.1 T abalho Fu u o ................................... 90 Bibliog a ia 93 Apêndices 95 A G amá ica PEG 95 B G amá ica LALR 103 xiii Lis a de Figu as 3.1 A qui e u a Ge al do P oje o ............................... 25 3.2 A qui e u a do In e p e ado ............................... 26 4.1 Pau a musical ge ada pela linguagem, e são áudio disponí el aqui5............ 31 5.1 Syn ax highligh ing da linguagem MusiKLa no edi o Visual S udio Code ....... 49 5.2 Cap u a de ec ã da página de documen ação da linguagem ............... 50 5.3 Rela ó io de e o de pa se ............................... 50 5.4 Pau a musical ge ada pela linguagem6, e são áudio disponí el aqui7........... 57 5.5 Pau a musical ge ada pela linguagem, e são áudio disponí el aqui8............ 57 5.6 Pau a musical ge ada pela linguagem, e são áudio disponí el aqui9............ 58 5.7 Pau a musical ge ada pela linguagem, e são áudio dísponí el aqui10........... 59 5.8 Pau a musical ge ada pela linguagem, e são aúdio dísponí el aqui11........... 59 5.9 Pau a músical ge ada pela linguagem, e são aúdio dísponí el aqui12........... 60 5.10 O ganização dos módulos s anda d do p oje o ..................... 61 5.11 Rep esen ação de duas células de uma g elha ...................... 68 5.12 As á ias á eas con igu á eis de uma g elha ....................... 69 5.13 Á eas em que a g elha i á mo e os e en os, e qual o sepa ado a que pe encem. . . . . 70 5.14 Posição dos e en os após o alinhamen o com a g elha e sido aplicado. ......... 70 5.15 Janela de ca egamen o dos bu e s .......................... 77 5.16 In e ace do edi o embu ido. .............................. 79 5.17 Implemen ação básica de uma solução de au o-comple e................ 79 x Lis a de Tabelas 2.1 Lis a de modi icado es e exemplos da sua u ilização ................... 3 5.1 Lis a de ab e ia u as possí eis de se em ac escen adas a segui a uma no a pa a especi ica um aco de. ....................................... 39 5.2 Lis a de modi icado es e exemplos da sua u ilização ................... 40 5.3 Fo ma o na i o supo ado pelo FluidSyn h ........................ 67 5.4 Linhas de código (sem linhas azias ou de comen á io) do p oje o Musikla ........ 83 x ii Lis agens 2.1 Exemplo da linguagem alda ............................. 4 2.2 Exemplo da no ação ABC .............................. 5 2.3 Exemplo da no ação ABC .............................. 6 2.4 Ge ação de uído alea ó io com olume a me ade .................. 6 2.5 Ge ação de uído alea ó io com um il o low-pass ................. 7 2.6 Ge ação de uído alea ó io com um il o low-pass con olada po uma in e ace . . . 7 2.7 Decla ação de dois canais de aúdio com base em dois oscilado es .......... 8 2.8 Di idi um ge ado po dois canais de o ma desigual ................ 8 2.9 Di idi um ge ado po dois canais de o ma desigual ................ 8 2.10 Rep oduzi um oscilado du an e dois segundos ................... 10 2.11 Rep oduzi um oscilado in ini amen e ........................ 10 2.12 Rep oduzi um oscilado , a iando a equência a cada 2 segundos .......... 10 2.13 Exemplos de ins uções de a anço no empo .................... 10 2.14 Exemplos de ins uções de a anço no empo .................... 11 2.15 Rep oduzi um sample com alo es alea ó ios ................... 12 2.16 Rep oduzi um no as de uma escala alea ó ias, com e ei o e e b .......... 12 2.17 G amá ica ..................................... 13 2.18 Sis ema de Tipos de um ichei o SoundFon ..................... 15 3.1 Exemplo da sin axe p opos a da linguagem ..................... 21 3.2 Exemplos de no as ................................. 23 3.3 Exemplo da sin axe de eclados i uais ....................... 24 3.4 Exemplo da sin axe p opos a da linguagem ..................... 24 4.1 Exemplo da sin axe pa a c iação de música ..................... 29 4.2 Exemplo da decla ação da es u u a e con eúdo de uma simples uga de duas ozes . 30 4.3 Exemplo da sin axe pa a c iação de eclados ..................... 31 4.4 De inição de um eclado de aco des ......................... 32 4.5 Exemplo da sin axe p opos a da linguagem ..................... 34 4.6 Exemplo da sin axe p opos a da linguagem ..................... 34 5.1 Exp essão Regula que iden i ica uma no a (queb as de linha adicionadas apenas pa a cla idade de lei u a) ................................. 38 xix Lis agens 5.2 Exemplos de ês de inições de aco des possí eis .................. 39 5.3 P oduções base da g amá ica ............................ 41 5.4 P oduções base da g amá ica ............................ 41 5.5 P oduções de ins uções na g amá ica ........................ 42 5.6 P oduções de exp essões na g amá ica ....................... 43 5.7 P oduções de elemen os musicais na g amá ica ................... 44 5.8 P oduções associadas a eclados na g amá ica ................... 45 5.9 Exce o da g amá ica desen ol ida ......................... 46 5.10 Mé odos esponsá eis po c ia em a AST ...................... 46 5.11 Pequeno exce o da de inição da linguagem esc i o em I o .............. 48 5.12 Exce o da música We Hands de C418 ....................... 56 5.13 Exce o do começo do ema p incipal de Wes wo ld, po Ramin Djawadi ....... 57 5.14 Exce o da música So o Be S ong de Ma ina .................. 58 5.15 Exemplo de ansposição de um acompanhamen o com ês no as .......... 58 5.16 T ês aco des di e en es a pegiados com o mesmo pad ão .............. 59 5.17 Redimensionamen o da du ação de uma exp essão músical ............. 60 5.18 Exemplo de ep oduzi um ichei o a segui a duas no as ............... 67 5.19 Ve i ica se um ichei o de audio es á op imizado, e con e ê-lo caso con á io . . . . 67 5.20 Código de de inição da g elha ep esen ada na igu a 5.12 .............. 68 5.21 Código al e na i o de de inição da g elha ep esen ada na igu a 5.12, com as p op ie- dades le e igh ................................. 69 5.22 Exemplo de decla ação de duas eclas ........................ 70 5.23 Decla ação de ês e en os, o p imei o é uma combinação de eclas, o segundo e e ên- cia o i ual key code, e o e cei o uma no a MIDI ................. 71 5.24 Teclado que imp ime as coo denadas do a o semp e que ele se mo e ........ 72 5.25 Aplica o modi icado hold ex end a um eclado in ei o .............. 73 5.26 Código ge ado au oma icamen e pa a c iação do eclado desc i o no capi ulo an e io . 73 5.27 Decla ação de eclado dinâmica eco endo ao uso de ciclos, condicionais e blocos de código. ....................................... 74 5.28 G a ação de uma pe o mance .......................... 75 5.29 Rep odução de uma pe o mance ......................... 75 5.30 Con e são de uma pe o mance numa sequência de e en os músicais ....... 75 5.31 Ins anciação de um bu e ............................. 76 5.32 Funções disponibilizadas pa a c iação de bu e s con olados po eclados. ..... 77 5.33 Fo ma o do ichei o de g a ação dos bu e s..................... 78 5.34 Ab e o edi o quando a ecla é p emida ...................... 78 5.35 Ab i manualmen e o edi o ............................. 79 5.36 Exemplo de uma unção map com e sões sinc onas e asínc onas .......... 80 xx Lis agens 5.37 Implemen ação da unção map usando a nossa abo dagem de ans o mado es . . . 81 5.38 Exemplo de um ans o mado map e da sua u ilização ................ 82 6.1 P ocesso de ins alação do package musikla .................... 85 6.2 Exemplo de um ichei o de con igu ação da linguagem ................ 86 6.3 Exemplo de um ichei o de con igu ação da linguagem ................ 87 A.1 G amá ica PEG da linguagem Musikla ........................ 95 B.1 G amá ica LALR da linguagem Musikla ....................... 103 xxi Capí ulo 1 In odução No âmbi o das linguagens de p og amação e engenha ia de so wa e, é comum obse a como a lin- guagem, ou o pa adigma, de p og amação escolhido pode a e a de modo p o undo as decisões que o p og amado oma, e po consequência, o p odu o inal. De modo análogo, nós ac edi amos que a o ma como pensamos e alamos sob e música a e a ambém a música que c iamos, ou a o ma como pensa- mos sob e ela. A linguagem musical mais comum u ilizada en e p o issionais e en usias as é ce amen e a linguagem das pau as musicais. Mas es a linguagem é es á ica. É como se pudéssemos ala de ma emá ica usando apenas núme os, mas sem nenhuma linguagem comum pa a exp essa mos concei os de mais al o ní el como equações ou inequações. E a ce amen e possí el ep esen a mos os esul ados inais, mas pe dia-se a es u u a que possibili a a comp eende a um mais al o ní el o p oblema, e a é mesmo gene aliza a sua solução e encon a pad ões pa a ou os p oblemas simila es. Sendo o p ocessamen o de linguagens, em pa icula de linguagens de p og amação, uma á ea de eno me in e esse pessoal, su giu a ideia de como in eg a á ios desses concei os na linguagem musical, e des a o na o ná-la mais ica e pode osa. O obje i o des a disse ação i á en ão passa po desenha e desen ol e uma linguagem que pode se pensada como uma calculado a musical. Que emos analisa qual a melho o ma de desc e e música em o ma o ex ual, e de in eg a cons uções comuns na p og amação, como a iá eis, unções, ciclos e es u u as de decisão, en e ou os. Es a linguagem de e en ão se i an o como uma e amen a de supo e eó ico, pa a os u ilizado es es uda em a es u u a e a eo ia de peças musicais, mas ambém como uma e amen a p á ica pa a p a ica a c iação de música. Es a úl ima pa e p á ica mo i ou ambém a inco po ação na nossa linguagem de uma componen e de in e a i idade. Pa a além de pe mi i usa pianos, ou o p óp io eclado de um compu ado , pa a e- p oduzi as no as habi uais, que emos da ao u ilizado a possibilidade de cus omiza as ações ou os 1 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO acompanhamen os musicais que ocam em cada ecla. Um sen imen o que i emos epe i bas an e ao longo des a disse ação é a necessidade des e p oje o se ex ensí el. Is o é, pe mi i a cada u ilizado adiciona no as uncionalidades à linguagem quando p ecisa , e o na es e p ocesso o mais simples possí el, sem ases de ecompilação ou necessidade de al e a o código on e do p oje o. Is o po que a p odução de música é uma á ea eno me, e mais impo an e, é uma o ma de exp essão c ia i a. Não emos ilusões de consegui cob i seque a maio pa e dos casos de uso de odos os u ilizado es. E po isso, p o idencia uma base sólida sob e a qual cada pessoa pode acilmen e cons ui , e e en ualmen e i jun ando essas cons uções à implemen ação o icial, pa ece-nos c í ico pa a o sucesso e pa a a usabilidade da linguagem. Pa a ealiza isso, i emos analisa no p óximo capí ulo as linguagens exis en es na in e seção da p o- g amação com a c iação de música. Vamos analisa pa a cada uma, quais os aspe os que não coincidem com aquilo que que íamos encon a numa linguagem, mas ambém aquilo que já exis e e que es á bem ei o. E como as boas ideias são pa a se ap o ei adas, i emos inco po a o que o sensa o na nossa linguagem (como po exemplo, usa a sin axe de desc ição de no as e aco des do p oje o abc no a ion1). 1h p://abcno a ion.com/ 2 Capí ulo 2 Es ado da A e A ualmen e a p odução de música é ealizada u ilizando p og amas com in e aces g á icas, ge almen e denominados como Digi al Audio Wo ks a ion (DAW). A minha abo dagem i á consis i em es uda o mas de c ia e oca músicas ao i o (e não só) a a és de uma Domain Speci ic Language (DSL), usando écnicas inspi adas nas linguagens de p og amação e no desen ol imen o de so wa e. 2.1 T abalho Relacionado Exis em di e sos ipos de linguagens usadas a ualmen e pa a p oduzi ou simplesmen e desc e e música. Algumas azem uso do concei o de no as musicais, com ecu so a algum sin e izado ex e no, pa a ge a os sons, enquan o ou as uncionam com base na manipulação di e a de ondas de som digi ais pa a c ia música. Algumas supo am apenas a desc ição es á ica da música, enquan o ou as pe mi em o mas dinâmicas ais como unções, a iá eis, es u u as de con olo e epe ição, ou a é mesmo algo i mos alea ó ios que pe mi em ge a músicas di e en es a cada execução. Language Tipo de Dados Dinâmica In e a i idade alda No ação Musical Não N/A abc no a ion No ação Musical Não N/A Faus Sinais Áudio Sim Bo ões/Slide s/e c... Supe Collide Sinais Áudio Sim Não ChucK Sinais Áudio Sim Teclados Impe a i os SonicPi No as Sim Não Solução Ideal No ação Musical Sim Teclados Decla a i os Tabela 2.1: Lis a de modi icado es e exemplos da sua u ilização 3 CAPÍTULO 2. ESTADO DA ARTE Que emos analisa as opções segundo os seguin es concei os: Tipo de Dados Re e e-se a quais os ipos de dados usados p incipalmen e pela linguagem na com- ponen e musical. Sinais de áudio são os de mais baixo ní el, enquan o que No as e e e-se à linguagem pe mi i oca uma no as manualmen e. No ação Musical é a de mais al o ní el e pe mi e desc e e não só no as, mas acompanhamen os musicais. Dinâmica Co esponde a sabe se a linguagem em cons uções dinâmicas (como a iá eis, ciclos, unções) ou se é apenas es á ica. In e a i idade Algumas linguagens podem pe mi i in e a i idade a a és de in e aces g á icas no com- pu ado , como bo ões e slide s. Ou as podem supo a eclados, que podemos di idi em dois ipos: Impe a i os, e Decla a i os. Impe a i os e e em-se à possibilidade de se no i icado quando qualque ecla é p emida, uma de cada ez, e decidi manualmen e o que aze . Decla- a i os e e em-se a desc e e uma lis a de eclas e ações a execu a pa a cada uma delas, sem e mos de nos p eocupa em ecebe manualmen e os e en os e decidi se o e en o se aplica à nossa ecla ou não. I emos de seguida analisa mais a undo es as linguagens, bem como compa a as uncionalidades que cada uma o e ece ela i amen e aos concei os enume ados em cima. 2.1.1 Alda O p oje o alda (“alda”, s.d.) é uma linguagem de música ex ual desen ol ida em JAVA ocada na sim- plicidade: o seu maio pon o de a ação é apela an o a p og amado es com pouca expe iência musical, bem como a músicos com pouca expe iência com p og amação. Apesa de se anunciada como di eci- onada an o a músicos como a p og amado es, a linguagem não supo a nenhum ipo de cons uções dinâmicas, como ciclos ou unções. Es e ipo de uncionalidades, se necessá io, eque o uso de uma lin- guagem de p og amação po cima, que pode ia po exemplo, ge a o código alda em un ime a a és da manipulação de s ings an es de o execu a . Is o signi ica que não é possí el implemen a composições in e a i as. 2.1.1.1 Exemplos O exemplo seguin e demons a um simples p og ama esc i o em alda, demons ando: a seleção de um ins umen o (piano:), a de inição da oi a a base (o3), um aco de com qua o no as (c1/e/g/>c4) em que a úl ima se encon a uma oi a a acima das ou as. 1piano: o3 c1/e/g/>c4 < b a g | < g+1/b/>e Lis agem 2.1: Exemplo da linguagem alda 4 2.1. TRABALHO RELACIONADO É ambém possí el e i ica o uso de aciden es (iden i icados pelos símbolos +ou -a segui a uma no a) bem como a di e enciação da du ação de algumas no as (iden i icadas pelos núme os em en e às no as). 2.1.2 ABC No a ion A no ação ABC (“ABC No a ion”, s.d.; Gonza o, 2019) é uma no ação ex ual que pe mi e desc e e no ação musical. É bas an e comple a, endo o mas de desc e e no as, aco des, aciden es, ligadu as de no as, ly ics, múl iplas ozes, en e ou os. Pa a além das exaus i idade de sin axe que pe mi e desc e e quase odo o ipo de música, a popu- la idade da linguagem ambém signi ica que exis em já inúme os con e so es de ichei os ABC pa a os mais di e sos o ma os, desde ichei os MIDI, pau as musicais, ou mesmo ichei os WAV (ge ados a a és do o necimen o de um ichei o SoundFon , po exemplo). A complexidade da no ação az an o an agens como des an agens, no en an o: A sua ubiquidade signi ica que uma maio pe cen agem de u ilizado es já se pode sen i à on ade com a sin axe, o que não acon ece com ou as linguagens menos conhecidas. Mas po ou o lado, conhece ou implemen a oda a especi icação (“ABC No a ion S anda d 2.1”, 2011) é um ei o bas an e di ícil. No en an o, al como a linguagem ALDA, as músicas de inidas são es á icas, pelo que não se e como uma linguagem de p og amação de músicas dinâmicas. Ainda assim, apesa de implemen a oda a no ação se algo pouco p á ico, implemen a um subse da no ação, con endo as cons uções mais usadas se ia uma an agem eno me que me pe mi i ia ap o ei a a amilia idade de mui os u ilizado es com as pa es mais comuns da sin axe. 2.1.2.1 Exemplos A sin axe de um ichei o ABC é compos a po duas pa es: um cabeçalho onde são de inidas as con i- gu ações da música a ual, seguido pelo co po da música. O cabeçalho é o mado po uma á ias linhas. Cada linha, em ABC chamada de campo, em uma cha e e um alo sepa ados po dois pon os (:). A especi icação da no ação desc e e bas an es campos possí eis, mas os mais usados são: X(núme o de e e ência), T( í ulo), M(compasso), L(unidade de du ação de no a) e K(a mação de cla e). 1C, D, E, F,|G, A, B, C|D E F G|A B c d|e g a|b c' d' e'| ' g' a' b'|] Lis agem 2.2: Exemplo da no ação ABC No exemplo acima podemos e uma escala comple a das no as (sem aciden es). O chamado C médio é ep esen ado po um cminúsculo (a capi alização das le as muda o signi icado). Pa a subi uma oi a a, podemos ano a as no as com um após o o (c’). As oi a as subsequen es são ano adas po mais após o os. De modo análogo, pa a baixa uma oi a a, de emos usa p imei o a no a em maiúscula (C). As oi a as an e io es são iden i icadas po uma (ou mais) í gula a segui à no a com le a maiúscula (C,). 5 CAPÍTULO 2. ESTADO DA ARTE 1A/2 A/ A A2 __A _A =A ^A ^^A [CEGc] [C2G2] [CE][DF] Lis agem 2.3: Exemplo da no ação ABC A du ação das no as pode se ajus ada ela i amen e à unidade global de inida no cabeçalho ac escen- ando um núme o (po exemplo 2) ou ação 1/4 à no a. Os aciden es bemol, bequad o e sus enido podem se adicionados ac escen ando um _,=e^an es da no a, espe i amen e. Aco des (no as oca- das ao mesmo empo) podem se de inidas en e pa ên eses e os ([e]). A no ação disponibiliza mui os mais exemplos de odas as uncionalidades acei es no seu web- si e (“ABC No a ion Examples”, 2011). 2.1.3 Faus A linguagem Faus (O la ey, Fobe & Le z, 2009; O la ey, G ae & Ke s en, 2006) é uma linguagem de p og amação uncional com oco na sin e ização de som e p ocessamen o de áudio. Ao con á io das linguagens analisadas a é ago a, não abalha com abs ações de no as e elemen os musicais. Em ez disso, a linguagem abalha di e amen e com ondas sono as ( ep esen adas como s eams de núme os) e a a és de exp essões ma emá icas, que de uma o ma uncional pe mi em assim manipula o som p oduzido. Um dos pon os o es da linguagem é o ac o da sua a qui e u a se cons uída de aiz pa a compila o mesmo código on e em á ias linguagens. De ac o, o p oje o con a com á ias dezenas de a ge s, desde os mais ób ios (C, C++, Ja a, Ja aSc ip ) a é alguns mais especializados (WebAssembly, LLVM By ecode, ins umen os VST/VSTi). Também pe mi e ge a aplicações s andalone pa a as biblio ecas de audio mais comuns já embu idas (“FAUST Ta ge s”, s.d.). A linguagem em embu ida com uma biblio eca ex emamen e comple a (“FAUST Lib a ies”, s.d.) que implemen a, en e mui as ou as, unções de ma emá ica comuns, il os áudio e uncionalidades ex e- mamen e básicas de in e aces g á icas que pe mi em con ola em empo eal os alo es do p og ama (como bo ões e slide s, en e ou os). 2.1.3.1 Exemplos A documen ação do p oje o con a com uma quan idade abundan e de exemplos (“FAUST Examples”, s.d.) e com um u o ial pa a inician es (“FAUST Quick S a ”, s.d.), do qual i ei coloca aqui alguns pequenos pedaços de código que demons am as capacidades undamen ais da linguagem. 1impo (”s d aus .lib”); 2p ocess = no.noise*0.5; Lis agem 2.4: Ge ação de uído alea ó io com olume a me ade No p imei o exemplo, podemos e a es u u a mais básica de um p og ama esc i o em Faus . Na p i- mei a linha é impo ada a biblio eca s anda d da linguagem. Na segunda linha podemos e a keywo d 6 2.1. TRABALHO RELACIONADO p ocess, que ep esen a o inpu eou pu audio do nosso p og ama. Finalmen e, em en e a essa keywo d podemos e a exp essão no.noise*0.5 (sendo no onamespace con endo as unções de ge ação de uído, e noise co espondendo ao whi e noise). Is o demons a a u ilização de cons uções da biblio eca s anda d, como o ge ado de uído alea ó io, bem como a u ilização de ope ado es ma e- má icos usuais (nes e caso a mul iplicação) pa a manipula o áudio, e diminui o olume pa a me ade. 1impo (”s d aus .lib”); 2c F eq = 500; 3q = 5; 4gain = 1; 5p ocess = no.noise : i. esonlp(c F eq,q,gain); Lis agem 2.5: Ge ação de uído alea ó io com um il o low-pass Nes e exemplo, es amos a usa o ope ado :pa a canaliza o ou pu do ge ado de uído pa a um il o low-pass, que il a odas as equências acima de um alo de co e (a a iá el c F eq). Aumen a es a a iá el esul a num som mais agudo, enquan o que ao diminui-la ob emos um som mais g a e (pois o alo de co e é mais baixo, apenas os sons abaixo desse alo são passados). 1impo (”s d aus .lib”); 2c F eq = hslide (”[0]cu o F equency”,500,50,10000,0.01); 3q = hslide (”[1]q”,5,1,30,0.1); 4gain = hslide (”[2]gain”,1,0,1,0.01); 5 = bu on(”[3]ga e”); 6p ocess = no.noise : i. esonlp(c F eq,q,gain)* ; Lis agem 2.6: Ge ação de uído alea ó io com um il o low-pass con olada po uma in e ace Po im podemos e um exemplo igual ao an e io , mas em ez de e os alo es das a iá eis es á icos (gua dados nas a iá eis c F eq,qegain), es es são con olados em empo eal pela in e ace de inida pelas chamadas à unção hslide . Foi ambém adicionada uma a iá el com um bo ão ”ga e”. Es e p oduz o alo 0 (ze o) quando es á sol o, e o alo 1 (um) quando es á p essionado, alo que quando mul iplicado pelo es o da exp essão se e e e i amen e como um on/o swi ch pa a odo o sis ema. 2.1.4 Supe Collide O p oje o Supe Collide (McCa ney, 2002; O la ey e al., 2006) é uma pla a o ma pa a ge ação e sin e ização de som e música. É compos a em pa e pela linguagem in e p e ada sclang, ocada na componen e de áudio, mas com uncionalidades de p og amação gene alizada. Também em um se ido de áudio eal ime scsyn h, que pode se con olado pela linguagem sclang, e que implemen a di e sas écnicas de ge ação de áudio o imizadas (pe mi indo ao u ilizado p og ama ambém as suas p óp ias écnicas cus omizadas a a és de C++). Também in eg a um IDE scide que disponibiliza um ambien e de edição in eg ado pa a odo o ecossis ema, bem como e amen as de ajuda e in odução à pla a o ma. 7 CAPÍTULO 2. ESTADO DA ARTE É uma linguagem de baixo ní el em e mos musicais, mas com um g ande ecossis ema pa a in eg a os mais di e sos componen es, desde con olado es MIDI a in e aces g á icas. Mas a ní el musical, como já e e ido, oca-se na sin e ização e manipulação de ondas de som, sem e noção de concei os mais abs a os como no as ou aco des. Tais noções êm de se manualmen e implemen adas pelo u ilizado , e de uma o ma bas an e mais e bosa do que o desejá el. 2.1.4.1 Exemplos A linguagem do p oje o sclang é uma linguagem o ien ada a obje os mas com aspe os uncionais (como cu ying ou lis as em comp eensão). 1{ [SinOsc.a (440, 0, 0.2), SinOsc.a (442, 0, 0.2)] }.play; Lis agem 2.7: Decla ação de dois canais de aúdio com base em dois oscilado es No exemplo p esen e na lis agem 2.7, é decla ada uma unção (dema cada pelo pa de cha e as) que e o na uma lis a com dois oscilado es de ondas sinusoidais. O som dos oscilado es é depois ep oduzido a a és da chamada da unção play. De no a que como os oscilado es es ão den o de um a ay, isso signi ica que es amos a ge a múl iplos canais de áudio (dois nes e caso), com um oscilado pa a cada canal. O oscilado SinOsc é apenas um dos ge ado es de som disponibilizados pelo se ido scsyn h, ambém chamados UGens. Exis em ou os, e mais impo an e, é possí el compo esses ge ado es pa a c ia sons mais complexos. Um exemplo ainda ela i amen e simples desse ipo de composição, p esen e na lis agem 2.8 se ia usa o ge ado Pan2 que edi eciona o som o iundo de ou o ge ado pa a dois canais di e en es. A p e alência do som em cada canal (o pan) pode se cos umizada po um segundo a gumen o, com um alo en e -1 e 1, onde -1 emi i ia apenas som no canal da esque da, 1 emi i a apenas som no canal da di ei a, e qualque alo pelo meio i ia p oduzi uma g adação en e os dois canais, linea men e p opo cional a esse alo . 1{ Pan2.a (PinkNoise.a (0.2), -0.3) }.play; Lis agem 2.8: Di idi um ge ado po dois canais de o ma desigual É possí el c ia uma e são mais in e essan e des e exemplo quando sabemos que os ge ado es po- dem se u ilizados não só pa a ge a som, mas ambém pa a se i em de pa âme os a ou os ge ado es. Po exemplo, na lis agem 2.9, em ez de passa mos um núme o li e al −0.3como segundo a gumen o, podemos passa um oscilado . Des a o ma, o som ge ado pelo PinkNoise i á a ia em p opo ção ao longo do empo pelos dois canais ge ados, em ez de oca de o ma ixa no mesmo. 1{ Pan2.a (PinkNoise.a (0.2), SinOsc.k (0.5)) }.play; Lis agem 2.9: Di idi um ge ado po dois canais de o ma desigual 8 2.1. TRABALHO RELACIONADO A linguagem é bas an e mais complexa, podendo decla a a iá eis, obje os, execu a unções, es- u u as de con olo como condicionais e ciclos, e mui o mais. Rela i amen e à pa e musical, con ém e amen as bas an e pode osas, mas apenas de baixo ní el, com manipulação da música ocada em ondas sono as. 2.1.5 ChucK A linguagem ChucK (Wang, Cook & Salaza , 2015) (Wang, Cook e al., 2003) é ou a linguagem de sin e- ização de áudio digi al, simila aos p oje os Supe Collide eFaus . O seu maio a o de di e enciação ad ém da sua abo dagem única e in e essan e de sinc onização de p ocessos conco en es baseado em unidades de empo (que os au o es do p oje o denomina am s ongly- imed). Es e concei o signi ica que o u ilizado pode de ini empos i uais associados a quando ce as ins u- ções de em oco e . Tal ga an ia o na-se ú il quando combinada com o concei o de sh eds (p ocessos i uais que podem es a a co e conco en emen e) e que dão a apa ência pa a o u ilizado que es ão na e dade a co e em pa alelo. A máquina i ual po ás da linguagem, esponsá el po aduzi as ins uções em áudio, assegu a-se que os sh eds são sample-synch onous, ou seja, cada sample (ou amos a) ge adas pelos sh eds e com o mesmo imes amp i ual i ão se semp e ep oduzidas ao mesmo empo (mesmo que o p ocessado enha demo ado mais empo a co e um dos sh eds do que os ou os). Is o é, apesa de as samples pode em-se a asa , a máquina ga an e que al acon ece de o ma sinc onizada, sem a possibilidade de c ia des asamen o en e os á ios sh eds. Mais uma ez es a linguagem lida com o concei o de ge ação de áudio a um baixo ní el, e não é po - an o mui o adequada pa a a desc ição de no ação musical. Apesa disso, es e p oje o ap esen a ambém um a o di e enciado que pe mi e u iliza a sua componen e de agendamen o empo al de e en os, pa a pe mi i in e a i idade (a a és de e en os MIDI ou do eclado do compu ado ). Mais uma ez, mesmo es as uncionalidades são de baixo ní el (como i emos abo da mais em de alhe nos exemplos) mas é ag adá el sabe que já êm pelo menos incluídas com a linguagem. 2.1.5.1 Exemplos A ope ação cen al da linguagem ChucK passa pelo ope ado => ( ambém chamado de ope ado chuc- king). A sua semân ica pode se pensada um pouco como a a ibuição a a iá eis, ou piping de dados. Po exemplo, na lis agem 2.10 podemos e a decla ação de um oscilado sinusoidal SinOsc s que é chucked pa a a a iá el dac. Es a é uma a iá el especial da linguagem e que ep esen a o disposi i o de ep odução de áudio (as colunas ou auscul ado es). Na linha seguin e podemos e ambém que é a ibuída à a iá el now o alo de dois segundos: es a é ou a a iá el especial da linguagem, nes e caso esponsá el po con ola o agendamen o da execução de código. Ao execu a essa ins ução, es amos e e i amen e a pa a a execução da sh ed a ual du an e dois segundos ( icando o som do oscilado de inido na linha a ás a en ia som du an e os dois segundos pa a o disposi i o de áudio ep oduzi ). 9 CAPÍTULO 2. ESTADO DA ARTE 2.4.1 Inicialização Pa a u iliza a biblio eca FluidSyn h, exis em ês obje os p incipais que de em se c iados: Se ings ( luid_se ings_ *), Syn h ( luid_syn h_ *) e AudioD i e ( luid_audio_d i e _ *). O obje o Se ings (“FluidSyn h Se ings”, s.d.) é implemen ado com ecu so a um dicioná io. Pa a cada cha e (po exemplo, “audio.d i e ”) é possí el associa um alo do ipo in ei o (in ), s ing (s ) ou double (num). Alguns alo es podem se ambém booleanos (bool), no en an o eles são a ma- zenados como in ei os com os alo es acei es sendo apenas 0 e 1. O obje o Syn h é u ilizado pa a con ola o sin e izado e p oduzi os sons. Pa a isso é possí el en ia as mensagens MIDI ais como No eOn,No eO ,P og amChange, en e ou os. O e cei o obje o AudioD i e encaminha au oma icamen e os sons pa a algum audio ou pu , seja ele colunas no compu ado ou um ichei o em disco. Os seguin es ou pu s são supo ados pela biblio eca: Linux: jack, alsa, oss, PulseAudio, po audio, sdl2, ile Windows: jack, PulseAudio, dsound, po audio, sdl2, ile Max OS: jack, PulseAudio, co eaudio, po audio, sndman, sdl2, ile And oid: opensles, oboe, ile 2.4.2 U ilização Com os obje os necessá ios inicializados, é necessá io ainda especi ica qual (ou quais) a(s) Sound- Fon (s) a u iliza . Pa a isso podemos chama o mé odo Syn h.LoadSoundFon que ecebe dois a gu- men os: uma s ing com o caminho em disco do ichei o SoundFon a ca ega , seguido dum booleano que indica se os p ese s de em se a ualizados pa a os da no a SoundFon (is o é, a ibui os ins u- men os da SoundFon aos canais au oma icamen e). A unção Syn h.No eOn ecebe ês a gumen os: um in ei o a ep esen a o canal, ou o in ei o en e 0 e 127 a ep esen a a no a, e inalmen e ou o in ei o ambém en e 0 e 127 a ep esen a a elocidade da no a. O canal (channel) ep esen a qual o ins umen o que ai ep oduzi a no a em ques ão. Cada canal es á a ibuído a um p og ama da SoundFon , e é possí el a qualque momen o muda o p og ama a ibuído a qualque canal a a és do mé odo Syn h.P og amChange. Caso se enha ca egado mais do que uma SoundFon , é possí el usa o mé odo Syn h.P og amSelec , que pe mi e especi ica o id da SoundFon e do banco do ins umen o a a ibui . A cha e (key) ep esen a a no a a oca . Sendo es e alo um in ei o en e 0 e 127, é necessá io sabe como mapea as adicionais no as musicais nes e alo . Pa a isso, bas a coloca mos as pich classes e os seus espe i os aciden es sha p numa lis a o denada (C, C#, D, D#, E, F, F#, G, G#, A, A#, B) e associa a eles os in ei os en e 0 e 11 (inclusi e). Depois apenas emos de soma a esse núme o a mul iplicação da oi a a da no a (a começa em 0) po 12. Podemos des e modo calcula , po exemplo, que a key do C cen al (C4) é igual a 48 (0+4∗12). Assim, podemos gene aliza que pa a uma oi a a 16 2.4. SINTETIZADORES Oe pa a um om de no a N, ob emos a cha e aplicando a ó mula: N+O∗12 A elocidade ( eloci y) é ambém um alo en e 0 e 127. Relacionando a elocidade com um piano ísico, es a ep esen a a o ça (ou elocidade) com que a ecla oi p emida. Velocidades maio es ge am sons mais al os, enquan o que elocidades mais baixas ge am sons mais baixos, pe mi indo assim ao músico da ou i a ên ase a uma no a ela i amen e às es an es. De no a que um alo igual a ze o é o equi alen e a in oca o mé odo Syn h.No eO . A mé odo Syn h.No eO , po sua ez, ecebe apenas dois a gumen os (canal e cha e), e de e se chamada passado algum empo pa a e mina a no a. Podemos des e modo cons ui a analogia ób ia que o mé odo No eOn co esponde a uma ecla de piano se p emida, e No eO co esponde a essa ecla se libe ada. 17 Capí ulo 3 O P oblema e os seus Desa ios Daqui pa a a en e i emos chama Musikla an o à linguagem que desenhamos, mas ambém ao in e - p e ado de e e ência desen ol ido. Desenha a nossa linguagem ás consigo os p oblemas comuns ao desenho de linguagens de p og amação, bem como desa ios no os e únicos ela i os ao domínio musical. Alguns desses desa ios o am já bas an e es udado pela mi íade de linguagens de p og amação, an o indus iais como académicas, que já o am desen ol idas, pelo que não se ão o oco p incipal des e p o- je o. Pelo con á io, nes e p oje o se ão ocados com mais de alhe os desa ios esul an es da in eg ação da componen e musical na linguagem. O p imei o desses desa ios é a in odução de um no o ipo de dados p imi i o não exis en e na maio ia das ou as linguagens: Música. Es e ipo de dados ás consigo a necessidade implíci a de ge i o concei o de empo na linguagem, an o na ge ação de música eal ime como o line (em que o empo a que a música es á a se ge ada pode se mais ápido ou mais len o do que o empo eal). Es e concei o de empo ambém acaba po escapa pa a o campo da g amá ica e da sin axe da linguagem, necessi ando de uma o ma de desc ição do mesmo que seja lexí el, mas não demasiado e bosa ou di ícil de le . Ainda elacionado com o ipo de dados Música, ambém é impo an e pensa em como o ep esen a , e os casos que de e cob i . Pa a es e im, acho que é impo an e a linguagem pe mi i ge a sons po en- cialmen e in ini os. Es a uncionalidade não é ão ú il no campo da ge ação de música o line, mas é ex emamen e ú il quando a música es á a se ge ada em empo eal, e possi elmen e a se con olada po um u ilizado a a és do eclado, pe mi indo começa a oca música ge ada p ocedu almen e, e deixá-la oca du an e o empo que o necessá io. Como al é necessá io pensa em como a implemen ação de odo o código depende des e pon o. 3.1 Obje i os Nós podemos assim suma iza os obje i os p incipais pa a a nossa linguagem da seguin e o ma: 19 CAPÍTULO 3. O PROBLEMA E OS SEUS DESAFIOS •Decla a i a As sequências musicais de em se desc i as de uma o ma decla a i a (em ez de impe a i a). •Dinâmica In oduzi concei os ma emá icos ou de p og amação, ais como unções e a iá eis, pa a a á ea musical. •In e a i idade To na possí el c ia eclados in e a i os di e amen e a pa i da linguagem, e que in eg em acilmen e com o es o das uncionalidades disponibilizadas. •Lazyness To na lazyness a p ede inição pa a as sequências músicais, ge ando apenas os e en os es i amen e necessá ios quando são necessá ios. •E en os Va iados As sequências musicais de em pode desc e e ex a os musicais complexos, con en o no as singula es, pausas, aco des, a peggios, ozes, e mais. •Múl iplos Inpu s Pa a além de pe mi i que os ex a os musicais sejam desc i os na nossa linguagem, ambém de e se possí el que eles sejam impo ados ou con e idos de di e en es on es, como disposi i os ou ichei os MIDI. •Múl iplos Ou pu s Gua da ou esc e e pa a di e en es ou pu s, os e en os que o em ge ados pela nossa aplicação. •Ex ensibilidade To na simples o p ocesso de es ende e cus omiza o p oje o, sem se neces- sá io passos como clona o p oje o, ecompila ou modi ica o seu código in e no. 3.2 Solução P opos a I á se desen ol ido um in e p e ado pa a a linguagem em Py hon. A linguagem i á se ex ensí el, pe mi indo ao u ilizado de ini obje os ou unções em Py hon e expô-los pa a den o da linguagem, dando assim acesso à g ande quan idade de módulos já exis en es pa a os mais a iados ins. Como exemplo da ex ensibilidade da linguagem, i á ambém se desen ol ido po cima dela uma bibli- o eca de cons ução de eclados i uais que pe mi em associa a e en os de eclas no as ou sequências musicais, ou mesmo ins uções a se em execu adas na p óp ia linguagem. Pa a esol e o p oblema da ep esen ação do empo, oda a linguagem i á e noção implíci a desse concei o, mesmo que apenas algumas cons uções o u ilizem. Is o signi ica que du an e oda a execução, ha e á uma a iá el de con ex o que se á implici amen e passada pa a odas ins uções e odas as chamadas de unções que, en e ou as coisas, i á man e egis o da passagem do empo. Des a o ma os cons u o es que p ecisa em do con ex o, como po exemplo a emissão de no as musicais, podem acede ao empo a ual bem como modi icá-lo. A exis ência des e con ex o implíci o signi ica que as unções Py hon não podem se expos as di e amen e pa a a linguagem, mas g aças à exp essi idade do Py hon é possí el cons ui uma Fo eign 20 3.2. SOLUÇÃO PROPOSTA Func ion In e ace que seja simples de usa e que e i e que o u ilizado enha de mapea as unções manualmen e. Em ez disso, pode simplesmen e ma cá-las como sendo con ex - ee ( unções que não êm noção da exis ência do con ex o implíci o), e elas se ão en ão a adas de o ma ap op iada. O ipo de dados Música i á se implemen ado sob e o concei o de i e ado es (e mais especi icamen e ge ado es) o necido pelo Py hon pa a o na a c iação de música lazy. No en an o, es e pa adigma de e se comple amen e opaco pa a o u ilizado da linguagem: a decisão de usa o modelo de execução no - mal, ou unções ge ado es de e se omado em segundo plano pelo mo o de execução da linguagem, semp e que es e o necessá io. Is o é, ao con á io da maio ia das linguagens que exigem pa a a u ili- zação de ge ado es que o u ilizado decla e explici amen e que que ”emi i ”um alo a a és de alguma keywo d, ge almen e yield, na nossa linguagem semp e que alguma unção p oduzi um alo do ipo de música que não seja consumido de alguma o ma (a ibuído a uma a iá el ou passado a uma unção, po exemplo), esse alo musical é implici amen e emi ido pa a o ge ado , uma ez que esse caso se á o mais comum. Pa a e i a que o alo seja emi ido, é necessá io desca á-lo manualmen e onde o caso disso. Se po ou o lado a unção lida apenas com alo es não-musicais, a sua execução i á segui o modelo adicional (onde a unção e mina a sua execução an es de e o na o con olo ao local onde oi chamada). 3.2.1 G amá ica da Linguagem A g amá ica comple a da linguagem pode se is a no Anexo A. Mas an es de abo da mos em mais de alhe como i á de desenhada a g amá ica da linguagem, podemos abo da dois pequenos exemplos que demons am a ge ação de no as musicais. 1V70 L1 T120; 2 3 un melody () { 4V120; 5 6 /4 ^g/4 ^g/4 ^g/4; 7^ /2 e/8 ^d3/8; 8^c2; 9} 10 11 un accomp () { 12 V50; sus aino (); 13 14 ^Cm; 15 BM; 16 AM; 17 } 18 19 # C ea e he no es om a melody wi h a piano and accompany i wi h a iolin in pa allel 21 CAPÍTULO 3. O PROBLEMA E OS SEUS DESAFIOS 20 $no es = :piano melody() | : iolin accomp(); 21 22 # Play he no es wice 23 play( $no es * 2 ); Lis agem 3.1: Exemplo da sin axe p opos a da linguagem O desenho da g amá ica da linguagem é compos o po ês pa es, odas elas in e ligadas en e si. Ins uções e Decla ações Simila a quase odas as linguagens de p og amação, es a pa e cob e a decla ação de unções, a iá eis, ope ado es e exp essões em ge al. Ex a os Musicais Um ipo de exp essões especial, que em ez de p oduzi núme os ou s ings li e- ais, econhece exp essões musicais (no as, aco des, e c). Teclados Vi uais Açúca sin á ico pa a acili a a decla ação de eclados i uais. Pa a além de alguns cons u o es p óp ios, az uso das exp essões ge ais e de ex a os musicais desc i as acima. 3.2.1.1 Ins uções e Exp essões As ins uções e exp essões da g amá ica são baseadas nas linguagens como C e Ja aSc ip . Cha e as são usadas pa a delinea blocos de código. As a iá eis são p e ixadas com um dóla ($) pa a p e eni ambiguidades com no as musicais. Cada ins ução é sepa ada com um pon o e í gula (;) a menos que sejam blocos de código que e minem com o echa de cha e as. Os pa âme os de unções são sepa ados po í gulas, mas como as í gulas ambém são usadas pa a indica a descida de oi a a nas no as, o pon o e í gula (;) pode se usado nesses casos pa a p e eni ambiguidades. Em e mos de ins uções supo adas, a linguagem i á e as usuais: Decla ação de Funções un unc ion_name ( $a g1, $a g2, <...> ) { } Ciclos While while (<condi ion>) { } Ciclos Fo o ($ a in <exp >) { } Condicionais I i (<condi ion>) { } else { } A ibuições a Va iá eis $ a = <exp >; Chamada de Funções unc ion_name( <a g1>, <a g2>, <...>, named_a g = <a g_n> ); 3.2.1.2 Ex a os Musicais A g amá ica de exp essões ou ex a os musicais em como base undamen al os seguin es blocos: no- as, pausas e modi icado es. As no as são iden i icadas pelas le as A a é G, seguindo a no ação de Helmhol z(“Helmhol z Pi ch No a ion”, s.d.) pa a deno a as espe i as oi a as. Podem ambém se seguidas de um núme o ou de uma ação, indicando a du ação da no a. 22 3.2. SOLUÇÃO PROPOSTA 1C,, C, C c c' c'' c''' c'/4 A1/4 B2 Lis agem 3.2: Exemplos de no as As no as podem depois se compos as sequencialmen e (como demons ado em cima, em que cada no a a ança o empo pelo alo da sua du ação) ou em pa alelo (sepa ados po uma ba a e ical |, c iando uma bi u cação do con ex o em dois, que i ão co e em pa alelo). De emos no a que o ope ado pa alelo em a meno p ecedência de odos, pelo que não é necessá io ag upa as no as com pa ên eses quando se usa. Is o é, as duas exp essões seguin es são equi alen es. 1ABC|DEF 2(ABC)|(DEF) É ambém possí el ag upa es es blocos com ecu so a pa ên eses. Os g upos he dam o con ex o da exp essão supe io , mas as modi icações ao seu con ex o pe manecem locais. Is o pe mi e, po exemplo, modi ica con igu ações pa a apenas um conjun o es i o de no as. No exemplo seguin e, a elocidade da no a Cé 70, mas pa a o g upo de no as A B a elocidade é 127. 1 70 ( 127 A B) C Os modi icado es disponí eis são: Veloci y A elocidade das no as, endo o o ma o [ V][0-9]+. Du ação A du ação das no as, endo o o ma o [lL][0-9]+ ou [lL][0-9]+/[0-9]+. Tempo O núme o de ba idas po minu o (BPM) que de inem a elocidade a que as no as são ocadas, endo o o ma o [ T][0-9]+. Compasso De ine o compasso, que desc e e o ipo de ba ida da música e o comp imen o de uma ba a na pau a musical. Tem o o ma o [sS][0-9]+/[0-9]+. Oi a a Pe mi e muda qual a oi a a base (po p ede inição 4). Tem o o ma o [oO][0-9]. Ins umen o Qual o iden i icado numé ico do ins umen o (a começa em um) a u iliza ( eg a ge al, seguindo o s anda d Gene al MIDI). Segue o o ma o [iI][0-9]+. É ambém possí el de ini qual o ins umen o a se u ilizado pa a as no as. Todas as no as pe encen- es ao mesmo con ex o depois do modi icado u iliza ão esse ins umen o. 1(:cello A F | : iolin A D) Pa a além des as uncionalidades, ambém exis e algum açúca sin á ico pa a algumas das a e as mais comuns na cons ução de acompanhamen os, como oca aco des ou epe i pad ões. 1( [BG]*2 [B2G2] )*3 23 CAPÍTULO 3. O PROBLEMA E OS SEUS DESAFIOS 3.2.1.3 Teclados Vi uais Pa a além de pe mi i decla a ex a os musicais pa a se em ocados au oma icamen e, a linguagem pe mi e decla a eclados i uais. Associados às eclas do eclado podem es a no as, aco des, melodias, ou qualque ou o ipo de exp essão supo ado pela linguagem. 1# Now an example o he keyboa d. We can decla e a iables o hold s a e 2$oc a e = 0; 3 4$keyboa d = @keyboa d hold ex end ( 120) { 5# Keys can be decla ed o play no es 6a: C; s: D; d: E; : F; g: G; h: A; j: B; 7# O cho ds 81: [^Cm]; 2: [BM]; 3: [AM]; 9 10 # O any o he exp ession, including code blocks ha change he s a e 11 z: { $oc a e -= 1; }; 12 x: { $oc a e += 1; }; 13 } 14 15 # The se _ ans o m unc ion allows changing all e en s be o e hey a e emi ed by his ,→keyboa d 16 $keyboa d::map( un ( $k, $e en s ) => $e en s + in e al( oc a e = $oc a e ) ); Lis agem 3.3: Exemplo da sin axe de eclados i uais Cada eclado acei a opcionalmen e uma lis a de modi icado es, ais como: hold Começa a oca quando a ecla é p emida e acaba de oca quando é sol a oggle Começa a oca quando a ecla é p emida, e acaba de oca quando ela é p emida no amen e epea Quando a no a/aco de/música o necida acaba de oca , epe e-a inde inidamen e ex end Em ez de oca as no as de aco do com a sua du ação, es ende-as odas a é a ecla se le an- ada/p emida no amen e (quando usado em conjun o com hold ou oggle, espe i amen e) Também é possí el passa uma exp essão opcional en e pa ên eses que i á se aplicada a odas as no as do eclado (no exemplo acima especi icando um ins umen o e o olume das no as com (: iolin 120)), e i ando assim e de a epe i em á ios sí ios. Pa a além disso, se á possí el con ola mui os mais aspe os do eclado a ibuindo-o a uma a iá el e chamando unções a pa i daí, como po exemplo e e ua ans o mações nos e en os e no as emi idos, ou simula o ca ega e sol a das eclas. 1# The se _ ans o m unc ion allows changing all e en s be o e hey a e emi ed by his ,→keyboa d 24 3.2. SOLUÇÃO PROPOSTA 2$keyboa d::map( $e en s => anspose( $e en s, oc a e = $oc a e ) ); 3# I is possible o synch onize he keyboa d wi h a g id o align he imings o key p esses 4# and eleases o said g id 5$keyboa d::wi h_g id( G id::new( 1, 4 ) ); 6# We can also simula e key p esses and eleases p og amma ically 7$keyboa d::s a ( ”c l+z” ); 8$keyboa d::s op_all(); Lis agem 3.4: Exemplo da sin axe p opos a da linguagem 3.2.2 A qui e u a do Sis ema O sis ema i á se compos o po um in e p e ado de linguagem desen ol ido em Py hon, acompanhado po uma in e ace de linha de comandos que aça uso do in e p e ado . Figu a 3.1: A qui e u a Ge al do P oje o O in e p e ado ecebe á um sc ip ob iga ó io como inpu . Esse inpu pode á depois de e mina quais os inpu s (opcionais) que i á usa , como o eclado do compu ado , ichei os ou eclados MIDI, ichei os de pe o mance (g a ações de ep oduções an e io es consis indo nos e en os em que as eclas o am p emidas). Os e en os ge ados pelo sc ip e os es an es inpu s se ão depois edi ecionados pa a os di e sos ou pu s, que podem se as colunas do disposi i o, ichei os WAV ou MIDI, ichei os em o ma o PDF com a pau a musical, en e ou os. Toda a linguagem i á se desen ol ida com ex ensibilidade em men e nos seguin es pon os: 25 CAPÍTULO 4. CASOS DE ESTUDO A sequência de eclas a se p emida nes e exemplo é: A5554S321DSA567D7 76S698967. Os empos de cada ecla são ela i amen e uni o mes e podem se acilmen e deduzidos ou indo a e são sono a des e ex a o musical, disponí el aqui2. No início des e exemplo podemos e a decla ação de uma unção oggle_sus ain, que ecebe como pa âme o uma a iá el po e e ência. O que is o signi ica é que qualque al e ação ao alo da a iá el den o des a unção, e le e-se ambém na a iá el que o passada à unção quando es a é chamada. Lá den o azemos uso da unção cc que pe mi e con ola di e sos con olos MIDI. Nes e caso, o con olo 64 e e e-se ao pedal de sus ain de um piano (que deixa as no as a oca du an e mais algum empo mesmo depois da sua ecla se le an ada). O alo 0 (ze o) que lhe é passado signi ica desliga esse pedal, e o alo 127 signi ica liga esse pedal. No u u o, apesa de se semp e possí el eco e a es e ipo de unções de baixo ní el, i ão se adicionadas à biblio eca s anda d as unções mais comuns (como po exemplo, sus aino () esus ainon()). Depois podemos e a decla ação de dois eclados i uais (a linguagem pe mi e mais do que um eclado a i o ao mesmo empo). O p imei o mapeia a algumas eclas (a,s,d, eg) o conjun o de aco des usados nes a música. Pa a além disso ambém de ine alguns modi ica es a se em usados po es e eclado (cujo signi icado é discu ido na sub-secção 3.2.1.3). O segundo eclado unciona de o ma simila , a ibuindo às eclas de 1 a 9 no as indi iduais a se em ocadas. Nes e eclado podemos ambém e que no as musicais não são os únicos elemen os que podem se associados a eclas. Também é possí el desc e e exp essões a bi á ias (como nes e caso, a chamada da unção oggle_sus ain( $sus ained ) associada à ecla c). Ou o pon o a no a sob e o segundo eclado é a decla ação en e pa ên eses (V120) que pe mi e modi ica o olume das no as ocadas po es e eclado (que se sob epõe ao olume global V70 indicado no início do código). Is o é uma o ma simples de p e ixa con igu ações a odas as no as do eclado, e i ando e de copia essas con igu ações pa a odas as no as. 4.4 Teclado de A peggios Nes e caso amos cons ui um eclado mais dinâmico. Vamos associa a algumas eclas di e en es aco - des. Mas em ez de oca simplesmen e esses aco des, amos ocá-los como a peggios aplicados a um pad ão. É impo an e no a que o pad ão não es á esc i o es a icamen e, mas sim gua dado na a iá el $pa . Is o signi ica que podemos depois usa um segundo keyboa d pa a con ola qual o pad ão a i o. E pa a o na o exemplo ainda mais di e ido, usamos as se as up edown pa a aumen a ou diminui a ansposição das no as esul an es, dando assim mais a iedade aos qua o aco des de inidos. É ácil de e ambém como es e eclado é ex emamen e e sá il, e pode se acilmen e adap ado pa a um qualque núme o de aco des e a peggios que se quei a u iliza . 2So o Be S ong h ps://d i e.google.com/ ile/d/1ncy4 lCbbiGQ14lu sU4LCCUBK0 e13/ iew?usp=sha ing 32 4.5. TECLADO GERAL COM MIDI 1S4/4 L/4 T132 V120; 2 3$pa e ns = @[ 4CDED2EC2; 5C d' e2 c2; 6]; 7 8$ = 0; $pa = $pa e ns::[ 0 ]; 9 10 @keyboa d { 11 a: [CM]; 12 s: [Am]; 13 d: [FM]; 14 : [Dm]; 15 }::map( un($k, $m) => $m * $pa + $ ); 16 17 @keyboa d { 18 1: { $pa = $pa e ns::[ 0 ] }; 19 2: { $pa = $pa e ns::[ 1 ] }; 20 21 up: { $ += 1 }; 22 down: { $ -= 1 }; 23 }; Lis agem 4.4: De inição de um eclado de aco des 4.5 Teclado Ge al com MIDI Os dois eclados is os a é ago a são in e essan es quando emos um sub-conjun o especí ico de no as e aco des com os quais que emos oca . Mas às ezes é in e essan e e uma e amen a mais gene alizada pa a expe imen a . Es e exemplo az uso de unções disponibilizadas na biblio eca s anda d da linguagem pa a aze isso mesmo. •keyboa d piano() C ia um eclado a simula um piano com as eclas do compu ado . A p imei a linha de eclas co esponde às eclas b ancas, a segunda às eclas p e as e a e cei a no amen e às b ancas mas uma oi a a acima. •keyboa d midi() C ia um eclado que es á à escu a dos e en os MIDI (possi elmen e de um piano ex e no ligado ao compu ado ). • De seguida ambém emos que é possí el aze mos o e ide a algumas eclas se quise mos algo mais especí ico. Is o é opcional e pode se igno ado se quise mos. 33 CAPÍTULO 4. CASOS DE ESTUDO •keyboa d bu pad() Aqui c iamos um eclado que es á à escu a das eclas numé icas (de 1 a é 9) e c ia um bu e em cada uma delas. Podemos usa esses bu e s pa a gua da em memó ia melodias que oquemos com os eclados, pa a depois as ep oduzi quando quise mos. •keyboa d epl() Finalmen e c iamos um úl imo eclado que az a ecla ” ”a i a o edi o em- bu ido. Assim conseguimos al e a o nosso p og ama enquan o ele es á a co e , al e a eclas, mexe nos bu e s, decla a a iá eis ou g a a os esul ados das nossas expe iências pa a disco. 1# Use a ”s anda d” keyboa d piano 2$piano = keyboa d piano(); 3# Maybe e en add a MIDI piano? 4$piano += keyboa d midi(); 5# O decla e a cus om piano 6$piano += @keyboa d hold ex end { 7a: [^Cm]; s: [BM]; d: [AM]; 8 : [EM]; g: [^Fm]; 9}; 10 11 # C ea es a keyboa d ha decla es a se o bu e s. By de aul , 12 # he numpad keys a e used (c ea ing 10 a ailable bu e slo s) 13 # Sa e key is F8, Load key is F7 14 $piano += keyboa d bu pad(); 15 # C ea es a keyboa d ha associa es he in e p e e accessible by he ” ” key 16 $piano += keyboa d epl(); Lis agem 4.5: Exemplo da sin axe p opos a da linguagem 4.6 QWERTY Keyboa d No exemplo an e io u ilizamos as unções o necidas pela biblio eca s anda d. Aqui amos e um exemplo de como pode íamos p og ama as nossas p óp ias unções, u ilizando uncionalidades mais dinâmicas (como ciclos o ) do que simplesmen e decla a cada ecla manualmen e. Nes e caso es amos a c ia um eclado em que cada linha de eclas começa uma oi a a acima de onde a linha de baixo começou, e as eclas na mesma linha sobem um semi om cada uma. 1 un qwe yboa d () { 2# Small sho cu unc ion 3 un i l ($o, $s) => in e al( oc a es = $o, semi ones = $i ); 4 5# Maps he lines on a keyboa d o semi one o se s o Lis [ Lis [ s ] ] 6$lines = @[ 7”qwe yuiop”::spli (), 8”asd ghjkl”::spli (), 34 4.6. QWERTY KEYBOARD 9”zxc bnm,.”::spli () 10 ]; 11 12 $oc a e = 0; 13 $semi one = 0; 14 15 $keyboa d = @keyboa d hold ex end { 16 o ( $oc , $cha s in enume a e( $lines ) ) { 17 o ( $sem, $c in enume a e( $cha s ) ) { 18 [ $c ]: c + i l( -$oc , $sem ); 19 }; 20 }; 21 }::map( un( $k, $e en s ) => $e en s + i l( $oc a e, $semi one ) ); 22 23 $keyboa d += @keyboa d { 24 up: { $oc a e += 1 }; 25 down: { $oc a e -= 1 }; 26 igh : { $semi one += 1 }; 27 le : { $semi one -= 1 }; 28 }; 29 30 e u n $keyboa d; 31 } Lis agem 4.6: Exemplo da sin axe p opos a da linguagem A p imei a pa e da unção decla a um a ay com as ês linhas de ca ac e es p esen es num eclado QUERTY. Is o pe mi e-nos ao decla a as eclas no keyboa d, e azê-lo de o ma dinâmica (ao in és de associa a cada ecla uma no a manualmen e). Essa decla ação, inspi ada nas lis as po comp eensão do Py hon, unciona a a és de uma cons- ução simila a um ciclo o . A a iá el $c co esponde a cada i em da linha (nes e caso, casa ecla), a a iá el $sem pe mi e-nos ob e o índice da le a a ual na linha. A cada le a é associada a no a c anspos a pelo índice da ecla e da linha a que pe ence. Pa a além disso ambém podemos e a decla ação de mais qua o eclas (co esponden es às qua o se as do eclado) que pe mi em desloca as no as ocadas po oi a as comple as ou po semi ons. Pa a isso, es as eclas êm associadas uma exp essão de bloco (iden i icada pelas cha e as {e}). Lá den o é possí el me e uma ins ução (ou opcionalmen e á ias, sepa adas po pon os e í gulas ;). O alo da úl ima exp essão é o alo de e o no da exp essão de bloco oda, pelo que se ia possí el que uma ecla izesse mais que uma coisa (al e a o es ado e no im e o na ainda no as pa a se em ocadas, po exemplo). Finalmen e emos ambém um exemplo do mé odo map, um dos á ios mé odos que o obje o Keyboa d disponibiliza e que pe mi em modi ica ainda mais o compo amen o dos eclados, al e ando o alo emi- ido po cada ecla de aco do com a unção passada. 35 CAPÍTULO 4. CASOS DE ESTUDO 4.7 Conclusão Com es es exemplos pudemos e como e uma sin axe decla a i a o na bas an e compac a a desc ição de acompanhamen os musicais. Mas mais do que pode desc e ê-los es a icamen e, o ac o de pode mos epe i e ans o ma sequências musicais aumen a ainda mais a p odu i idade do u ilizado . Pa a além disso ambém conseguimos obse a que a in eg ação dos eclados ab e po as pa a si uações bas an e in e essan es, p incipalmen e quando usados em conjun o com as e amen as de p og amação dinâmica disponí eis. Um exemplo disso é o caso do nosso eclado de a peggios, onde podemos de ini apenas um conjun o de aco des, e depois aplica uma ans o mação comum a odos eles pa a p oduzi em exp essões mais complexas (que podem se depende de a iá eis que ão mudando ao longo da execução). Pa a além disso, ambém concluímos que é impo an e que a biblio eca s anda d inclua e amen as gené icas e p on as a u iliza , ais como eclados com as eclas já p eenchidas pa a os casos de uso mais comuns. Is o é ú il pa a acili a a u ilização da linguagem po pessoas que possam sen i -se à on ade com pequenos sc ip s que mudem algumas a iá eis e chamem algumas unções, mas não enham expe iência su icien e pa a c ia udo de aiz. Po im, é ambém algo impo an e pe mi i a execução de código (nem que seja apenas de exp essões ou ins uções singula es, uma de cada ez) em un ime. Is o pe mi e i e inando o p og ama, p incipal- men e os eclados que possam es a a i os, sem se necessá io e mina a execução do p og ama. Tal ação, pa a além de se mais incomoda i o e diminui a capacidade do u ilizado , ambém ap esen a a des an agem de aze a aplicação pe de a memó ia, e como al o es ado das a iá eis e dos bu e s que pudessem es a a se usados. 36 Capí ulo 5 Desen ol imen o do In e p e ado Musikla O desen ol imen o do p oje o pode se di idido de g osso modo em ês camadas. Nelas são cobe os um g upo ab angen e de aspe os an o da á ea do p ocessamen o de linguagens e do desen ol imen o de DSL’s, da eo ia musical, e do p ocessamen o digi al de áudio. Na camada da linguagem es e e mais p oeminen e a á ea de p ocessamen o de linguagens, po mo i os ób ios. Mas nas decisões omadas du an e o desen ol imen o des a camada, es i e am semp e p esen es ambém as necessidades especí icas que a eo ia musical (e a sua no ação) impõem numa linguagem de p og amação. Do mesmo modo, o in e p e ado az cla amen e uso de ópicos do domínio do p ocessamen o de linguagens, mas é ainda mais o emen e in luenciado pelas es ições e equisi os impos os pela compo- nen e musical da linguagem. Es a in luencia a o ma e a semân ica da execução dos á ios ope ado es disponibilizados. A úl ima camada, de desen ol imen o de uma biblio eca, a e a compos a pelos obje os e p ocedimen- os que êm como obje i o acili a a u ilização da linguagem. Pa a isso oi necessá io iden i ica os casos de u ilização mais comuns e p io i á ios, de modo a guia a cons ução des as in e aces pa a e le i em uma u ilização eal da linguagem e da aplicação. 5.1 Análise Sin á ica A camada sin á ica da aplicação pode se concep ualmen e di idida em duas ases: Sin axe Es a ase ca ac e iza-se po delinea qual a sin axe usada pela linguagem, bem como os cons- u o es e ope ado es supo ados; Pa se Nes a ase oi desen ol ido um pa se em Py hon, esponsá el po con e e o código on e da linguagem numa Abs ac Syn ax T ee (AST); 37 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA No en an o, a ealidade é que a abo dagem seguida (não só nes a camada mas como em odo o p oje o) oi mais i e a i a, di idindo cada ase em po ções semi-independen es e in e calando as á ias po ções das di e sas ases. Es a abo dagem em a an agem de pe mi i i es ando e expe imen ando com o p oje o mais cedo do que se ia possí el com um modelo de desen ol imen o em casca a. 5.1.1 Desc ição Sin á ica A sin axe da linguagem é o emen e inspi ada nas usualmen e chamadas linguagens da amília C, com ecu so a pa ên eses cu os e cha e as pa a delínea os á ios blocos da linguagem. No en an o, as exp essões são complemen adas com um no o conjun o de li e ais e ope ado es dedicados à compo- nen e músical da linguagem. Consegui jun a es es dois mundos az consigo alguns desa ios que se ão discu idos mais em de alhe em cada umas das secções seguin es. 5.1.1.1 Cons an es ou Li e ais Li e ais e e em-se ao concei o de sin axe desenhada com o p opósi o de desc e e dados (li e ais) no código. São usados em quase odas as linguagens de p og amação (e na nossa ambém) pa a desc e e núme os, s ings e booleanos. A maio di e ença nes a á ea en e a nossa linguagem e as es an es, oi a adição de li e ais es- ponsá eis po modela concei os musicais, como no as, pausas e aco des. Es a sin axe, al como já oi mencionado an e io men e, oi inspi ada pelo p oje o abc no a ion, com algumas modi icações. 5.1.1.2 No as e Pausas A sin axe de no as desc ição de no as é compos a po qua o componen es: aciden es,pi ch (ob iga- ó io), oi a a edu ação. 1[_^]* 2[a-gA-G] 3[',]* 4([0-9]* /)?[0-9]* Lis agem 5.1: Exp essão Regula que iden i ica uma no a (queb as de linha adicionadas apenas pa a cla idade de lei u a) Opi ch e e e-se à no a (ou equência) que de e se ocada. O C médio ( ambém conhecido como C4) é desc i o simplesmen e como C. É possí el desce uma ou mais oi a as ac escen ando uma ou mais í gulas ,. Pa a subi uma oi a a, podemos p imei o subs i ui as le as maiúsculas po minúsculas. Pa a subi ainda mais oi a as, podemos ac escen a uma ou mais pelicas ’. Pa a subi ou desce semi ons, podemos p e ixa as no as com os aciden es ^e_, espe i amen e. As pausas são mais simples, sendo compos as simplesmen e pela le a seguida da sua du ação (usando as mesma sin axe das no as). 38 5.1. ANÁLISE SINTÁTICA 5.1.1.3 Aco des Pa a de ini aco des na linguagem, colocam-se á ias no as den o de pa ên eses e os. A no ação usada pa a cada no a inclui os seus ês p imei os componen es (aciden es, pi ch e oi a a), mas exclui a du- ação. Em ez de de ini a du ação em cada no a, es a é de inida globalmen e no aco de após echa os pa ên eses e os. Po con eniência, pa a e i a ao u ilizado e de in oduzi odas as no as de um aco de manualmen e, emos uma sin axe ab e iada pa a os ipos de aco des mais comuns, onde é apenas necessá io in oduzi a no a base seguido do ipo de aco de. Es a sin axe i á supo a mais ipos no u u o, sendo a ualmen e possí el usa os seguin es su ixos: Ab e ia u as T íades M, m, aug, dim, + Quin a 5 Sé imas m7, M7, dom7, 7, m7b5, dim7, mM7 Tabela 5.1: Lis a de ab e ia u as possí eis de se em ac escen adas a segui a uma no a pa a especi ica um aco de. A decisão de en ol e cada aco de com pa ên eses e os de eu-se ao ac o de mui as ab e ia u as se em já popula es no domínio da no ação musical, e como al o ideal e a não as muda . No en an o, algumas dessas ab e ia u as pode iam en a em con li o com ou os componen es da decla ação da no a. Po exemplo, C7 pode ia se an o um aco de de sé ima como uma no a com du ação de 7. Com a sepa ação po pa ên eses e os, a ambiguidade deixa de exis i , sendo ób io que [C7] é um aco de de sé ima, e C7 é uma no a com du ação 7. 1[CFG]/4 [^Fm] [C5]2 Lis agem 5.2: Exemplos de ês de inições de aco des possí eis 5.1.1.4 Modi icado es de Voz Pa a além de pe mi i desc e e no as, ambém é possí el e modi icado es de oz que pe mi em al e a ce as p op iedades das no as e aco des. Duas des as p op iedades (du ação e oi a a) podem se depois cus omizadas em cada no a ou aco de, como já imos. No en an o, em ez de es es alo es subs i uí em simplesmen e os alo es p ede inidos, eles “complemen am-se”. Ou seja, se decla a mos po exemplo que a du ação base das no as é 1 4. Quando de ini mos alguma no a a segui com a du ação de 1 2, a sua du ação eal i á se calculada da seguin e o ma 1 4×1 2=1 8. Do mesmo modo, quando de inimos po exemplo a oi a a base como 5(o alo p ede inido é 4), a no a C, passa a ep esen a a oi a a 5−1=4(po p ede inição se ia 4−1=3) (no a que aqui es amos a ala de oi a as indexadas a ze o. No mundo da música elas são ge almen e indexadas a um). 39 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA Podemos en ão e a lis a dos modi icado es acei es pela linguagem, bem como exemplos de u ilização e os seus espe i os alo es p ede inidos (usados quando nenhum modi icado desse ipo é aplicado). Nome Modi icado Exemplo P ede inição Ins umen o INI46 I1 Velocidade VNV100 V127 Tempo TNT120 T60 Du ação LN L/N LD/N L2 L/4 L3/8 L1 Oi a a ONO2 O4 Compasso SD/NS3/4 S4/4 Tabela 5.2: Lis a de modi icado es e exemplos da sua u ilização 5.1.1.5 Va iá eis e Funções Uma das consequências da in odução da sin axe de no as li e ais oi a impossibilidade de e a iá eis com ce os nomes. Uma a iá el chamada a, po exemplo, i ia en a em con li o com a no a do mesmo nome. Do mesmo modo, uma a iá el chamada i1 i ia en a em con li o com o modi icado de ins umen o. Em ez de c ia casos de exceção pa a as a iá eis que possam e nomes que con li am com ou os cons u o es sin á icos, seguimos o exemplo de ou as linguagens como PHP,Pe l ou Powe shell, e decidimos p e ixa as nossas a iá eis com o ca ác e $. No caso das unções oi possí el e i a a ambiguidade (e do mesmo modo a ob iga o iedade de as p e ixa com um ca ác e ) de ido ao ac o de as unções e em ob iga o iamen e um pa de pa ên eses (sem espaço en e os mesmos e o nome da unção) quando são chamadas. No en an o não que dize que as unções passa am imunes à in odução das li e ais de música. Uma ez que a í gula é usada pa a muda a oi a a de uma no a (e oi escolhida de o ma a man e compa ibilidade com a sin axe do p oje o abc no a ion), exis em casos em que es a não pode se u ilizada pa a sepa a os a gumen os passados a uma unção. Po exemplo, dada a exp essão unc ion_name(C, A, $a, 2), quan os a gumen os podemos conclui que a mesma em? Qua o? A espos a co e a se ia dois, pois as duas p imei as í gulas pode iam pe ence à no a ou ao sepa ado da unção. Mas nes e caso a no a e ia p io idade na nossa g amá ica, pelo que C, A, $a se ia o p imei o a gumen o, e 2se ia o segundo. A solução omada inicialmen e oi u iliza pon o-e- í gula pa a subs i ui a í gula como sepa ado de a gumen os nas unções. E enquan o isso esol eu os p oblemas de ambiguidade, o nou-se ób io à medida que que a linguagem oi a ançando, que a p e alência da í gula como sepa ado de a gumen os em quase odas as linguagens de p og amação mais popula es azia com que hou esse um cus o men al de mudança de con ex o semp e que alguém muda a de alguma linguagem pa a a nossa, e ice- e sa. 40 5.1. ANÁLISE SINTÁTICA A solução escolhida no inal oi um comp omisso en e as duas opções: an o a í gula como o pon o- e- í gula podem se usados como sepa ado es de a gumen os, com a exceção de quando o a gumen o é uma no a musical, onde o pon o-e- í gula em de se ob iga o iamen e usado. Assim sendo, pode íamos esc e e o exemplo an e io da seguin e o ma unc ion_name(C; A; $a, 2), passando a unção a ecebe ago a os qua o a gumen os como se ia inicialmen e espe ado. 5.1.2 G amá ica Aqui amos analisa b e emen e uma e são simpli icada da g amá ica (a e são comple a usada pela aplicação pode se is a no Apêndice A). Nes a e são simpli icada, incluída pa a acili a a lei u a, não abo da de alhes como ecu si idade à esque da, ou p ecedência de ope ado es. Ob iamen e, na g a- má ica eal o am usadas as écnicas usuais pa a cob i esses casos. A no ação da linguagem Musikla cob e á ias sub-g amá icas, an o da pa e musícal, desc ição de eclados mas ambém ins uções e exp essões de uma p og amação de linguagem gené ica, que i emos abo da de seguida. 5.1.2.1 Co po Comecemos pela desc ição ge al do co po de um ichei o Musikla. O co po é compos o po uma lis a de s a emen s (ou ins uções) que são ob iga o iamen e sepa ados po pon os e í gula (sendo apenas o úl imo opcional). No im de odas as ins uções, opcionalmen e, o u ilizado ambém pode inse i um bloco de código Py hon (que é deno ado pelo p e ixo @py hon e consome odo o ex o a é ao im). 1main <- body py hon? EOF 2 3body <- s a emen ( ”;” s a emen )* ”;”? 4 5py hon <- ”@py hon” py hon_body 6 7py hon_body <- ( ”.*” ” ? n”? )* Lis agem 5.3: P oduções base da g amá ica Ao longo da g amá ica são ambém usadas p oduções i iais, como in ei os, s ings, booleanos en e ou as. Sendo ão comuns e simples, não ale a pena es a a desc e ê-las odas. Deixamos no en an o aqui duas p oduções que ão se usadas, mas cujas de inições podem se ligei amen e di e en es do usual. 1sep = ”[,;]” 2 3iden i ie <- ”[a-zA-Z _]” ”[a-zA-Z0-9 _ ]”* Lis agem 5.4: P oduções base da g amá ica 41 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA 5.1.5.1 Syn ax Highligh ing Pa a o e ece syn ax highligh ing pa a a nossa linguagem, que a nosso e o na a expe iência de p og ama com a mesma mui o mais ag adá el, u ilizamos uma linguagem chamada I o3. Es a linguagem é uma DSL que pe mi e desc e e a sin axe a a és de exp essões egula es, e associa es ilos a cada uma. 1:pa e n { 2 egex = (=>|<=|>=|==|!=|[= * | + - /]|>=) 3s yles [] = .ope a o ; 4} 5 6: pa e n { 7 egex = (#.*) 8s yles [] = .commen ; 9} Lis agem 5.11: Pequeno exce o da de inição da linguagem esc i o em I o A sua g ande an agem é pe mi i , a pa i de uma única de inição, ge a e sões em o ma os es- pecí icos supo ados po á ios edi o es, como po exemplo o Tex Ma e,Visual S udio Code,A om, Sublime 3, ou a é con enien emen e pa a o o ma o supo ado pelo popula módulo Py hon Pyg- men s. Usamos es e módulo pa a colo i os exemplos de código na nossa documen ação, como i emos e na secção seguin e. 3h ps://eeyo.io/i o/ 48 5.1. ANÁLISE SINTÁTICA Figu a 5.1: Syn ax highligh ing da linguagem MusiKLa no edi o Visual S udio Code 5.1.5.2 Documen ação Também oi esc i a documen ação pa a a linguagem disponí el online4, que inclui in o mação sob e a sin axe, exemplos de sc ip s uncionais esc i os em musikla, e uma API com a desc ição das á ias unções disponibilizadas, as suas assina u as e alguns exemplos de u ilização. A documen ação oi esc i a em Ma kdown, e con e ida pa a HTML usando o p oje o mkdocs5. Os exemplos de código disponibilizados na documen ação são colo idos pelo módulo Pygmen s, usando a de inição de linguagem que desc e emos na secção an e io . 5.1.5.3 Rela ó ios de E os A aplicação de linha de comandos que in e p e a a linguagem ambém dispõe de um componen e es- ponsá el po , quando oco e algum e o elacionado com a linguagem, imp imi pa a o e minal o sí io onde o e o oco eu, bem como a mensagem a desc e e o e o. Exis em dois ipos de e os possí eis: e os de sin axe, que oco em du an e a ase de pa se quando algum ca ác e es á no sí io e ado; e e os de execução, que oco em quando a linguagem es á a execu a e podem e causas a iadas. Pa a ambos os e os, o componen e de ela ó io p ecisa apenas dos seguin es campos: Fichei o Qual o caminho do ichei o onde oco eu o e o (opcional). 4h ps://ped omsil ap .gi hub.io/miei-disse a ion/ 5h ps://www.mkdocs.o g/ 49 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA Figu a 5.2: Cap u a de ec ã da página de documen ação da linguagem Figu a 5.3: Rela ó io de e o de pa se Código O con eúdo do ichei o que o iginou o e o. Es e campo pode pa ece edundan e, endo nós o caminho do ichei o. Se ia de espe a que podíamos simplesmen e le o ichei o e ob e o seu con eúdo. No en an o, desde o momen o que o ichei o oi lido inicialmen e, e o momen o em que oco eu o e o, o seu con eúdo pode e mudado. Po es a azão, é impo an e man e em memó ia o código dos ichei os ca egados pa a assegu a que os e os são mos ados co e amen e. Posição Início e Fim Dois in ei os indicando o inicio e im da secção con ígua no ichei o onde o e o de e se ma cado a e melho. Podem cob i mais do que uma linha. Mensagem Finalmen e, qual a mensagem de e o a mos a ao u ilizado . 50 5.1. ANÁLISE SINTÁTICA E os de Sin axe Es es e os são áceis de epo a . Semp e que há algum e o de sin axe, o pa se emi e uma exceção já com a in o mação da mensagem de e o, bem como a posição onde o e o oco eu. Na nossa aplicação, só emos de a a essa exceção, adicionando-lhe o caminho e o con eúdo do ichei o a que es á amos a aze pa se, e já emos oda a in o mação disponí el pa a mos a o e o. E os de A aliação Es e ipo de e os pode oco e em qualque lado. Po essa azão, an es de aze -mos pa se de qualque ichei o, associamos o ichei o (e o seu con eúdo) a um in ei o único po execução. Depois du an e a ase de pa sing, associamos a cada nó da AST um iplo com ês in ei os, ep e- sen ando o ichei o, posição de início, e posição de im a que esse nó co esponde. Des a o ma, no mé odo Node.e al() he dado po odos os nós da AST, colocamos um y ... excep ... à ol a da chamada de Node.__e al__() ( unção que con ém o código especí ico de execução de cada nó). Des a o ma, conseguimos adiciona a qualque exceção que oco a du an e a execução, o iplo que o nó em com a in o mação sob e o ichei o e a sua posição no mesmo. Es a in o mação é depois u ilizada pa a p eenche os campos e mos a o ela ó io de e o. 51 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA 5.2 Semân ica Dinâmica As linguagens compiladas usualmen e eco em à compilação Ahead O Time (AOT), onde o código é ans o mado em código máquina an es de se execu ado (du an e a ase de compilação). Es a é a solução que consegue ge almen e o e ece melho pe o mance, meno consumo de memó ia e empos de s a up mais ápido. Po ou o lado, ob iga a um passo de compilação sepa ado semp e que o código on e é al e ado, e eg a ge al necessi a de ipos de dados es á icos pa a melho i a pa ido das an agens de pe o mance. No que oca a linguagens in e p e adas emos mais opções. Podemos en ão di idi os seus modos de execução em ês ca ego ias dis in as, cada uma com possí eis an agens e des an agens, bem como di e enças na di iculdade de implemen ação que são bas an e salien es. In e p e ado es Também chamados po ezes como in e p e ado es ee walk, são usualmen e os mais simples de implemen a (mas ambém os mais len os a execu a ). O seu concei o baseia- se no design pa e n homónimo, em que as ope ações da linguagem são modeladas numa á o e, ge almen e igual ou simila à es u u a da AST. Pa a execu a uma exp essão é chamado um mé odo na aiz da á o e, e esse mé odo i á chama ecu si amen e os mé odos das suas sub-exp essões, passando o es ado como a gumen os da unção, e ecebendo o esul ado pelo alo e o nado da unção. By ecode VM São chamadas máquinas i uais (VM) po que o seu compo amen o assemelha-se mais ao compo amen o dos p ocessado es eais dos compu ado es. As exp essões da á o e de sin axe abs a a são p e iamen e con e idas numa sequência linea de ins uções mais simples (ge al- men e compac adas em biná io pa a melho pe o mance), ambém e e idas como by ecode. Cada ins ução é depois execu ada den o de um ciclo. Es a solução o nece um balanço en e a- cilidade de implemen ação e elocidade de execução (e i ando a g ande quan idade de chamadas ecu si as de unções p esen es nos in e p e ado es ee walk). Jus In Time O mé odo mais complexo (mas ambém o que o e ece melho pe o mance pa a a e as pesadas). O código é execu ado inicialmen e po um dos dois mé odos an e io es, de modo a ecolhe es a ís icas sob e qual o ipo de execução mais comum do código. Após es a ecolha, é ge ado código máquina o imizado pa a os ipos de dados mais comuns de uma a iá el, ou pa a os caminhos de execução mais p e alen es, pa a que seja possí el da p óxima ez que o mesmo pedaço de código seja execu ado, isso oco a com ecu so ao código máquina. Es e p ocesso é ge almen e epe ido ao longo da execução do p og ama, sendo que caso a e são de código máquina ge ada ique desa ualizado (o ipo de dados usualmen e passados a uma unção mudem), essa po ção de código seja in alidada e e en ualmen e subs i uída po uma no a e são mais adequada. É possí el e que a solução ideal se ia semp e a compilação Jus In Time (JIT), que e i a uma ase de compilação explíci a e o çada ao u ilizado , mas ao mesmo empo consegue o nece pe o mance 52 5.2. SEMÂNTICA DINÂMICA compe i i a pa a a e as mais exigen es. No en an o é ine i á el conclui que es a solução impõe cus os de desen ol imen o as onómicos, e implica equipas de g ande dimensão e empos de desen ol imen o ex emamen e longos. Des a o ma a nossa escolha eside logicamen e en e a solução de In e p e ado e uma simples By ecode VM. Acabamos po escolhe a p imei a opção pelas seguin es azões: • A ge ação de e en os músicais é ela i amen e ba a a em e mos compu acionais (mesmo admi- indo algumas dezenas de e en os músicais po segundo). • A componen e mais pesada ge almen e eside na sin e ização dos e en os músicais (no e on, no e o ) em s eams de audio, mas es a a e a é encaminhada pa a biblio ecas mais op imizadas e desen ol idas em linguagens de baixo ní el. • A possibilidade de co e código Py hon em qualque pa e da nossa linguagem já o nece um bom meio e mo pa a quando é necessá ia mais alguma pe o mance em caminhos de execu- ção c í icos (ho pa hs), sem sac i ica demasiado a simplicidade de uma linguagem des inada p ima iamen e a músicos e não engenhei os in o má icos. • Também a acilidade de implemen ação de um in e p e ado signi icou uma elocidade o dens de magni ude supe io do que se ia possí el de ou a o ma, du an e a implemen ação da linguagem e da p o o ipação de uncionalidades. • Uma pos e io modi icação do in e p e ado pa a uma by ecode VM mais e icien e se ia possí- el es ando a linguagem mais es abilizada, e se ia simples man e uma API i ualmen e 100% compa í el. Em conclusão, cada ope ação oi implemen ada a a és de um mé odo e al() em cada classe da AST, ecebendo uma a iá el de con ex o como inpu , e usando depois o alo e o nado pela unção como esul ado da a aliação da exp essão. 5.2.1 Con ex o A a iá el de con ex o gua da o es ado da execução, e de e con e oda a in o mação necessá ia pa a cada ins ução pode execu a . Os seus con eúdos podem se di ididos em ês componen es: Times amp Es a p op iedade é um simples in ei o que pe mi e às exp essões de ge ação de e en os musicais sabe em qual o empo i ual a ual. Es e empo i ual é manipulado pelos á ios ope a- do es. O ope ado sequencial po exemplo, que ecebe uma lis a de exp essões e emi e uma lis a de e en os musicais uns a segui aos ou os, a ança es e cu so pa a o im do úl imo e en o an es de passa o con ex o pa a a alia a exp essão seguin e. Voz Obje o que con ém as á ias p op iedades musicais que de em se aplicadas du an e a ge ação de e en os, ais como a du ação base das no as, o compasso ou as ba idas po minu o. 53 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA Símbolos Um con en o que pe mi e acede e modi ica os símbolos disponí eis na linguagem ( ais como a iá eis e unções). Os con ex os o am desenhados com o in ui o de se em le es, daí apenas con e em e e ências pa a ês a iá eis. Des a o ma é possí el c ia cópias dos con ex os e pe mi i que ope ações a iadas es ejam a execu a ao mesmo empo com di e en es con ex os. Pa a pe cebe mos a azão des a necessidade, bas a pensa mos no ope ado pa alelo. Se coloca mos duas exp essões musicais que de em oca ao mesmo empo, a ge ação de uma (ou mais) no as na p imei a exp essão não de e a e a o imes amp da segunda. Pa a is o, cada uma das exp essões de e ecebe uma cópia do con ex o (com o imes amp inicial igual). Quando as duas exp essões e mina em, no en an o, é impo an e que o con ex o o iginal (que ge ou as duas cópias) a ualize os seu imes amp pa a qual o a exp essão mais longa. Se p es a mos a enção, podemos es a aqui a de e a um pad ão bas an e comum na á ea da p o- g amação: o modelo o k-join. Apesa de es a mos a lida com no as e e en os musicais, undamen almen e es amos a c ia amos pa alelos de execução, e que emos no inal agua da o seu esul ado e uní icá-lo com o amo o iginal. Se subs i ui mos amo po h ead pa a o caso da p og amação, ou con ex o pa a o nosso caso, emos a equi alência en e os concei os. Como al, pa a além do es ado (as ês a iá eis) que o obje o de con ex o engloba, es e p o idencia ambém algumas ope ações bas an e simples e ú eis: Fo k C ia uma cópia do con ex o, podendo ecebe opcionalmen e ambém um in ei o como a gumen o com is a a subs i ui o alo do imes amp do con ex o pai. Como segundo a gumen o pode am- bém ecebe um no o scope de símbolos, algo que i emos ap o unda mais no capí ulo seguin e. Join Recebe uma lis a de con ex os como a gumen o, e a ança o imes amp pa a o maio encon ado nessa lis a. Seek A ope ação de muda o imes amp do con ex o a ual. Os con ex os não êm (nem p ecisam) de e e ências pa a ou os con ex os-pai ou con ex os- ilhos, de modo a que não é p eciso g andes p eocupações ela i amen e a ugas de memó ia com a c iação de no os con ex os: apenas são man idos em memó ia os con ex os que êm e e ências pa a eles, e que po an o es ão ainda em uso. 5.2.2 Scope de Símbolos Cada con ex o em uma e e ência pa a o scope de símbolos a que em acesso. Nes es scopes são gua - dadas as a iá eis e unções que o u ilizado (e as biblio ecas s anda d da linguagem) decla a em. Mais uma ez, cada obje o de scope é compos o po ês p op iedades: uma e e ência ao seu an ecesso 54 5.2. SEMÂNTICA DINÂMICA (ou pai), uma abela de hash com os símbolos, e uma lag booleana pa a designa es e scope como opaco. O p óp io concei o de scope implica po si só uma hie a quia, e de ac o cada obje o scope gua da uma e e ência pa a o seu pa en e (ou pa a o alo nulo, caso seja o scope aiz). Es a p op iedade é u ilizada pa a as ope ações disponí eis, an o pa a pesquisa , como pa a a ibui alo es a símbolos do scope a ual, algo que i emos e i ica mais a segui . Pesquisa A ope ação de pesquisa po um símbolo começa po p ocu a o símbolo no p óp io scope, e caso não encon e nada, na ega ecu si amen e pa a o scope pai pa a e e ua a pesquisa. A ibuição A ope ação de a ibuição segue a mesma iloso ia da ope ação de pesquisa, p ocu ando o scope onde o símbolo a a ibui es á gua dado. No en an o, es a pesquisa deco e a é encon a o p imei o scope opaco. Um scope opaco não impede a lei u a de alo es de scopes supe io es, mas impede a esc i a. Po exemplo, uma a ibuição den o de uma unção c ia apenas uma a iá el den o do scope dessa unção. Se encon a o símbolo nalgum scope, en ão muda o seu alo nesse scope onde es á decla ado. Caso con á io, é c iado um no o símbolo no scope o iginal onde a ope ação de a ibuição oi iniciada. Enume ação A ope ação de enume ação pe mi e lis a quais os símbolos isí eis a pa i de um scope. Ela pe mi e lis a não só os símbolos do p óp io scope, mas ambém dos seus pais, endo o cuidado pa a não e o na símbolos que enham sido obscu ecidos po um scope mais em baixo. Es a é ú il pa a impo a símbolos do scope de um módulo pa a ou o, ou pa a implemen a uncionalidades como au ocomple e sob e um sc ip em execução (e pe mi i suge i os símbolos disponí eis). Apon ado es Como imos na a ibuição, é impossí el al e a alo es de a iá eis globais den o de scopes opacos (como den o de unções, po exemplo). Pa a colma a isso, simila ao ope ado global enonlocal do Py hon, é possí el ins ui um scope a c ia um apon ado pa a um símbolo decla ado nou o scope, de o ma a que quando oco e alguma a ibuição, a al e ação é eplicada no seu scope o iginal. 5.2.3 Módulos O Musikla dispõe ambém da possibilidade de execu a código sepa ado em á ios ichei os, cada um sendo conside ado um módulo. O u ilizado pode con igu a uma lis a de pas as (num concei o simila à a iá el de ambien e $PATH) onde se ão p ocu ados módulos quando alguma ins ução impo é a aliada. Também é possí el passa um caminho absolu o ou ela i o ao módulo que iniciou a impo ação. Cada ichei o impo ado é execu ado apenas uma ez du an e a p imei a impo ação, e no inal o seu scope é gua dado em cache pa a se usado em u u as impo ações. 55 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA Cada ins ução de impo ação é di idida em duas ases: p imei o, o caminho passado é esol ido no caminho eal e absolu o do ichei o. Só depois é e i icada na cache se o ichei o já oi impo ado an es. Uma ez ob ido o seu scope, os seus símbolos são enume ados e copiados pa a o scope que e e uou a impo ação (com símbolos que comecem com um unde sco e sendo a ados como símbolos p i ados e igno ados). Pa a isso, quando o in e p e ado é inicializado, é c iado um scope aiz chamado p elude, e um scope ilho. Cada módulo impo ado é execu ado num scope c iado semp e a pa i do p elude. Des a o ma, os símbolos aí gua dados es ão semp e acessí eis em odos os módulos impo ados. 5.2.4 Ope ado es Musicais A sin axe supo a os ope ado es a i mé icos e de compa ação usuais nas linguagens de p og amação. De modo ge al, a sua sin axe e semân ica na nossa linguagem, o que se ia expec á el pa a cada um deles, pelo que não ale enume á-los a odos nes a secção. No en an o, exis em alguns ope ado es menos con encionais, ou a é o e loads de ope ado es con encionais (como o ope ado de mul iplicação e adição) que uncionam de o ma di e en e quando emp egues jun o a alo es do ipo musical. São esses os casos que i emos abo da nas seguin es sub-secções. Um aspe o impo an e a e em con a é que es es ope ado es não es ão es i os g ama icalmen e pa a acei a apenas exp essões musicais, mas acei a sim qualque ipo de exp essão. O seu ipo (e po an o a sua semân ica) são apenas decididos em un ime (imi ando o modo de uncionamen o do o e loading de ope ado es em Py hon). Is o é necessá io po que uma a iá el pode con e an o um núme o como uma exp essão musical, e o seu e dadei o alo apenas é conhecido em execução. 5.2.4.1 Sequencial/Conca enação Ao longo des e documen o já imos á ias ins âncias de como decla a uma no a ou um aco de. O a o de conca ena esses e en os (ou seja, ep oduzi-los em sequência) é ão undamen al pa a a linguagem que ambém é algo que já imos inúme as ezes nos exemplos sem pensa mui o nisso. Uma das azões pa a isso de e-se à sua sin axe (ou al a dela, na e dade). O a o de conca ena e en os musicais é ão simples como esc e ê-los uns à en e dos ou os, sem nenhum ipo de sepa ado especial (pa a além dos opcionais espaços em b anco). O e en o icam com o seu empo inicial semp e igual ao empo inal do e en o an e io . 1S4/4 T74 L/8 V90; 2A,EAB^cBAED^F^ce^cA3; Lis agem 5.12: Exce o da música We Hands de C418 Também é impo an e salien a o ac o de que as lis as de ins uções (s a emen s) seguem a mesma semân ica do ope ado de conca enação. Cada linha só ai oca as suas no as quando as linhas an e io es 6Rende izado com a biblio eca $ABC_UI, com alguns ajus es manuais ei os pa a melho a a cla eza. 7Conca enação h ps://d i e.google.com/open?id=1TP4lcul81s8iMCUFmD3HKnSpe CzKT0 56 5.2. SEMÂNTICA DINÂMICA Figu a 5.4: Pau a musical ge ada pela linguagem6, e são áudio disponí el aqui7. i e em acabado. Nes e exemplo po an o, e udo na mesma linha ou sepa ado em duas (ou mais) em o mesmo esul ado, a iando apenas a legibilidade. 5.2.4.2 Repe ição O ope ado de epe ição é bas an e simila ao ope ado de conca enação. E az sen ido, uma ez que epe i uma exp essão musical N ezes pode se pensado como um caso pa icula da conca enação onde exis em Nope andos, odos iguais, uns em en e aos ou os. 1I1 S6/8 T140 L/8 V90; 2A*11 G F*12 Lis agem 5.13: Exce o do começo do ema p incipal de Wes wo ld, po Ramin Djawadi Figu a 5.5: Pau a musical ge ada pela linguagem, e são áudio disponí el aqui8. Es e ope ado , apesa de bas an e simples, é ambém bas an e ú il pa a epe i pequenos acompa- nhamen os (mesmo no as singula es) mui as ezes, ou a é pa a epe i poucas ezes acompanhamen os mais complexos. E i ando epe i os acompanhamen os no código, é possí el e e ua al e ações em ape- nas um sí io e e essas al e ações epe i em-se ao longo de oda a es u u a musical. 5.2.4.3 Pa alelo O ope ado pa alelo pe mi e ep oduzi múl iplas sequências de e en os musicais em pa alelo. Podemos dize que concep ualmen e, o ope ado pa alelo é uma unção que ecebe uma lis a de sequências musi- cais, e e o na uma única sequência com odas as sequencias combinadas. No en an o é impo an e que lemb a que o ope ado em de espei a os p incípios de lazyness (não pedi mais e en os de cada ez do que o que os que são es i amen e necessá ios) e o dem (a sequência de e en os esul an es em de es a es i amen e o denada pelo empo de início de cada e en o). 8Repe ição h ps://d i e.google.com/open?id=1IIm8PQkLsNFMK9MNSVubJSG6SP6KwhPL 57 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA no as com o alo 15, pelo que ado amos esse alo como a nossa base (o que despe diça 15 luga es em cada ins umen o que pode iam se associados a sons). Como na SoundFon podemos u iliza ambém á ios ins umen os, isso signi ica a que ainda assim conseguíamos ep oduzi 127 ×113 =14351 sons dis in os, o que é bas an e mais do que su icien e pa a a maio ia dos casos. 5.3.1.2 MIDI Uma uncionalidade ex emamen e impo an e e necessá ia pa a inclui de base oi o supo e pa a lei u a e esc i a de dados MIDI. Is o an o pelo ac o de que o s anda d MIDI é um dos mais u ilizados no mundo da música, mas ambém po que a nossa implemen ação da linguagem, pa icula men e ela i a à ep esen ação dos e en os musicais em memó ia, oi o emen e inspi ada po es e o ma o. Dessa o ma, implemen a unções de ans o mação dos não exigiu demasiado es o ço. Pa a o e ei o, u ilizamos o módulo Py hon mido, que pe mi e le e esc e e e en os MIDI, an o de po as como de ichei os em disco. A ní el de lei u a (inpu ), o módulo disponibiliza uma unção eadmidi() que pe mi e le e en os musicais de um ichei o ou po a MIDI, e o nando um obje o do ipo Music. A unção acei a os seguin es pa âme os (sendo os pa âme os de ichei o ou de po a mu uamen e exclusi os): ile (Opcional) Quando p esen e, lê os e en os musicais de um ichei o MIDI. po (Opcional) Pe mi e le os e en os de uma po a em ez de um ichei o. Es e pa âme o acei a á ios alo es. T ue Se ecebe es e alo , en a lis a as po as MIDI disponí eis e escolhe a mais indicada pa a le os e en os. Lis [S ing] Uma lis a de nomes de po as pa a escu a . Os e en os das po as e e idas são combinados numa única sequência de e en os, como se iessem odos da mesma po a. S ing O nome de uma única po a pa a es a à escu a de e en os. oices (Opcional) Uma lis a de ozes pa a mapea a cada canal MIDI a que os e en os pe encem. Quando nenhuma oz é especi icada, a oz a ual p esen e no con ex o é u ilizada pa a odos os canais. cu o _sequence (Opcional) Uma sequência de no as ou e en os músicais que, quando ecebidos pelas po as MIDI, são u ilizados como sinal pa a e mina imedia amen e a lei u a e e o na a sequência de e en os já cap u ada. É igno ada quando a on e de lei u a é um ichei o. igno e_message_ ypes (Opcional) Uma lis a de s ings com os nomes de mensagens MIDI que de em se igno adas. 64 5.3. BIBLIOTECA STANDARD É ambém possí el esc e e (ou pu ) pa a po as e ichei os MIDI de o ma bas an e simples. Es e ou pu é a i ado au oma icamen e quando se g a a um ichei o com a ex ensão MIDI, ou quando se p e ixa o nome de uma po a com a s ing midi://. Ao esc e e pa a ichei os ou po as MIDI, é possí el il a apenas os e en os de ce as ozes, e mapea ambém os canais a ibuídos a cada oz. Is o é ex emamen e ú il pa a pe mi i liga a aplica- ção a p og amas DAW, e pe mi i ecebe os e en os MIDI em aixas sepa adas (pa a aplica e ei os ou ans o mações especí icas a cada aixa). 5.3.1.3 ABC Ou o dos o ma os de saída supo ados é o o ma o abc no a ion. A sin axe das no as e aco des da nossa linguagem é o emen e inspi ada nes a no ação, pelo que não se ia es anho pensa que esc e e pa a es e o ma o não se ia nada de especial. E em pa e é e dade, na medida que ge a o ex o com o o ma o ce o não é complicado. A maio di e ença é, no en an o, o ac o de que o o ma o abc é es á ico, e a sua es u u a oi dese- nhada pa a imi a de ce a o ma a no ação das pa i u as musicais. Tudo is o en ol e concei os como ag upa as no as po ozes, pau as, compassos, cla es, en e ou os. De ce a manei a, o modelo de da- dos que a linguagem usa pa a ep esen a as no as em memó ia mapeia-se de o ma mui o mais simples pa a o o ma o MIDI do que pa a o abc. Pa a colma a es e ac o, os e en os, an es de se em con e idos pa a o o ma o abc, são in oduzidos numa pipeline que execu a uma sé ie de passos de modo a o na a con e são mais simples. De g osso modo, os passos pela o dem que são execu ados, são os seguin es: 1. Em p imei o luga o sis ema en a con e e quaisque no as que possam es a a se emi idas como e en os on/o sepa ados. Is o acon ece quando, po exemplo, o eclado é usado, o que pode implica começa a oca as no as sem sabe quando o u ilizado as ai pa a . Os pa es de e en os são en ão con e idos num só e en o com a in o mação do início e da du ação da no a. 2. Em segundo luga , o sis ema en a iden i ica as no as pa alelas que possam es a a se emi idas e que possam pe ence a um aco de. Is o acon ece mais uma ez quando, ao in és de usa a sin axe de aco des p esen e na linguagem, o usa o eclado pa a ge a o aco de a a és de no as/ eclas di e en es a i adas ao mesmo empo. 3. Em e cei o luga , as no as que pe ençam à mesma oz mas que enham o e lap na sua du ação, são colocadas em linhas di e en es. Mais uma ez, is o acon ece mais equen emen e quando o eclado é usado, onde o u ilizado pode es a a oca no as conco en emen e da o ma que quise . 4. Em qua o luga , são in e idos e en os pausa quando duas no as consecu i as pe encen es à mesma oz êm um in e alo. Mais uma ez, is o acon ece mais equen emen e quando o u ilizado oca com o eclado. Mas nes e caso pode ambém acon ece quando as no as são decla adas pela 65 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA sin axe da linguagem, como po exemplo na seguin e si uação A(B|C), onde as no as AeB icam na mesma pau a. A no a C, no en an o, como se sob epõe com a no a B, pelo passo an e io , se ia mo ida pa a a sua pau a. No en an o, es a pau a não e ia nada ao início, e po isso p ecisa de uma pausa. Se ia concep ualmen e equi alen e ao esul ado de (A B) | ( C). 5. Finalmen e em quin o luga , são in oduzidos e en os especiais na sequência musical pa a iden- i ica , pa a cada oz em sepa ado, quando de em se in oduzidos no os compassos, ou no as pau as na pa i u a. Do mesmo modo, is o implica que no as e aco des cuja du ação não caiba num compasso, sejam di ididos quan as ezes o em necessá ios, e conec ados a a és de ligadu as. Es as ans o mações são eu ilizá eis (não es ão o emen e acopladas ao o ma o abc) e são imple- men adas u ilizando o concei o de ans o mado es, que i emos abo da mais à en e nes e documen o. Mui as des as ans o mações são, no en an o, impe ei as po na u eza: a de eção de aco des a pa i de no as pa alelas indi iduais, po exemplo, nunca pode e 100% de ce eza se as no as que ag upou são ealmen e um aco de. É possí el que o músico i esse a in enção de que as á ias no as pe encessem a ozes di e en es, po exemplo. Pa a além dis o, a no ação musical é ão complexa que apenas uma pequena pa e é supo ada pela nossa linguagem. Des e modo, é p eciso e em men e que apesa de a linguagem se capaz de ge a ichei os abc álidos, e com a sua es u u a maio i a iamen e co e a de aco do com o que o u ilizado i esse em men e, se ão mui as ezes necessá ios pequenos ajus es manuais pa a pe sonaliza os esul ados aos gos os de cada um. Ainda assim, o ac o de não se necessá io esc e e o ichei o odo manualmen e é po si só uma an agem eno me. Is o po que o ichei o abc não se e só como um o ma o de ex o. Exis em á ias e amen as pa a o con e e pa a ou os o ma os, como PDF. Po exemplo, o p oje o $ABC_UI14 é u ilizado pela nossa linguagem pa a, em conjun o com o expo ado abc, ge a páginas HTML com uma ende ização da pau a usando Scalable Vec o G aphics (SVG). Des a o ma, podemos conclui que o o ma o abc se e como uma espécie de pon e s anda d, e nos pe mi e apanha boleia pa a depois supo a inúme os ou os o ma os que exis am mui o mais acilmen e. 5.3.2 Fichei os de Som Como já oi mencionado no sub-capí ulo sob e o ou pu FluidSyn h, uma das uncionalidades que que íamos implemen a na linguagem e a a possibilidade de ep oduzi ichei os de som a bi á ios, e in eg a-los com o es o da ge ação de e en os musicais. Is o ab e a possibilidade de inclui nos p oje os que usem a linguagem sons ge ados po ou os p og a- mas, e mais uma ez ai de encon o ao nosso obje i o cen al de ex ensibilidade da linguagem. Podemos pensa assim que mesmo que a aplicação não supo e odo o ipo de ge ação de sons que alguma pessoa 14h p://de .music. ee. /web-demo/ p o ec TU ex dolla ABC_UI.h ml 66 5.3. BIBLIOTECA STANDARD possa p ecisa , é semp e possí el usa a aplicação pa a a maio ia dos casos mais comuns que são supo - ados, e ge a ichei os com ecu so a alguma aplicação ex e na que colma em as nossas necessidades mais especí icas. Pa a u iliza -mos es a uncionalidade, emos à nossa disposição o mé odo sample(). 1A B sample( ”ciha .wa ” ); Lis agem 5.18: Exemplo de ep oduzi um ichei o a segui a duas no as Pa a acili a odo o p ocesso, os ichei os de som de em segui odos as mesmas especi icações. Po con eniência, ado amos as con igu ações supo adas pela biblio eca FluidSyn h pa a blocos de som nas suas SoundFon s. Con igu ação Valo Fo ma o WAVE Sample Ra e 41.100hz Canais 2 Bi dep h 16bi Comp essão N/A Tabela 5.3: Fo ma o na i o supo ado pelo FluidSyn h Pa a acili a a u ilização, é possí el ao u ilizado ca ega ichei os de som em o ma os di e en es desde que enha a e amen a FFmpeg ins alada no sis ema. Quando isso oco e, a linguagem con e e o ichei o musical backg ound, aplicando as con igu ações necessá ias, e gua da-o depois em memó ia. Is o é especialmen e ú il pa a expe iências ápidas e com ichei os pequenos (a é alguns megaby es). Es a uncionalidade az bas an e simplicidade à u ilização da linguagem, mas impõe um cus o du an e a inicialização de odos os p og amas. Pa a pe mi i aos u ilizado es de e mina em se os seus ichei os ão necessi a de con e são, sem e em de eco e a e amen as ex e nas pa a e e ua a e i icação, disponibilizamos a unção is_sample_op imized(), em conjun o com a unção op imize_sample() pa a con e e o ichei o e g a a o esul ado em disco. 1i ( no is_sample_op imized( ”ciha .wa ” ) ) { 2# Con e s he ile and sa es i o disc 3op imize_sample( ”ciha .wa ”, ”ciha _op .wa ” ); 4}; Lis agem 5.19: Ve i ica se um ichei o de audio es á op imizado, e con e ê-lo caso con á io Des a o ma a con e são oco e apenas uma ez, e de seguida o u ilizado pode u iliza o ichei o con e ido e não se p eocupa com a pe da de pe o mance semp e que usa o som num sc ip . 67 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA 5.3.3 G elhas A linguagem em dois modos de p odução de música p incipais: exp essões musicais desc i as no có- digo, e a u ilização de eclados em empo eal. Em e mos de p op iedades empo ais, de modo ge al, as exp essões musicais são ge adas com empos p ecisos. Po ou o lado, como é na u al, músicas c iadas a a és dos eclados musicais ão e empos impe ei os. Quando u ilizadas de modo sepa ado, as di e- enças mui as ezes são ão sub is que não se no am. Mas quando que emos oca uma exp essão de música p é-de inida em código ao mesmo empo que se u iliza um eclado, as di e enças e impe eições podem-se o na mais ób ias (F ühau , Kopiez & Pla z, 2013). A ope ação conhecida como Quan iza ion 15 é possí el na nossa linguagem a a és da u ilização de G elhas. Uma ez que o obje i o das g elhas é pode em se u ilizadas em empo eal à medida que as no as ão sendo ocadas, a o ma de uncionamen o escolhido pa a as g elhas é bas an e simples e de e minís ica, dependendo apenas do empo ( imes amp) e ipo do e en o que que emos alinha . Uma g elha é compos a po um núme o in ini o de células, odas do mesmo amanho, que se es- endem ao longo do eixo empo al. Quando um e en o musical é ocado, esse e en o ai calha algu es den o de uma dessas células. A esponsabilidade da g elha passa po de e mina se o e en o de e se mo ido no empo, bem como pa a onde de e se mo ido. Pa a isso, de emos comp eende como cada célula da g elha é di idida. Figu a 5.11: Rep esen ação de duas células de uma g elha Na igu a 5.11 podemos e ep esen adas duas células de uma g elha, cada uma com amanho de 1 segundo. Também podemos e que cada célula es á di idida em duas pa es, di ei a e esque da, e a o dem dessas pa es pode pa ece engano, ou que es ão ocadas. Mas es ão co e as, pois na e dade cada uma dessas pa es é ela i a não à célula, mas ao sepa ado das células. Olhemos po exemplo pa a o di iso cen al, si uado em cima da ma ca do 1 segundo. A pa e à sua esque da e e e-se à esque da do sepa ado , e a pa e à di ei a e e em-se à di ei a do sepa ado . Des a o ma, az mais sen ido a o dem das pa es. Po p ede inição, ambas as pa es êm o amanho igual a me ade do amanho da célula (ou seja, nes e caso, an o a pa e da esque da e da di ei a êm o amanho de 0.5 segundos). No en an o, é possí el cus omiza o amanho das duas de o ma igual, ou cada uma em pa icula , a a és das p op iedades o gi eness e ange. 1$g id = G id( 1, 15h ps://en.wikipedia.o g/wiki/Quan iza ion_(music) 68 5.3. BIBLIOTECA STANDARD Figu a 5.12: As á ias á eas con igu á eis de uma g elha 2 o gi eness = 125, # 1/8 o a second 3 ange = 375 # 3/8 o a second 4); Lis agem 5.20: Código de de inição da g elha ep esen ada na igu a 5.12 Não nos esqueçamos que o obje i o da g elha é alinha e en os, mo endo os e en os ao longo do eixo do empo pa a jun o dos sepa ado es das células. A p op iedade ange em como alo p ede inido me ade do amanho da célula. Isso signi ica que an o o ange_le como o ange_ igh cob em de modos igual oda a célula, e dessa os e en os são mo idos pa a o sepa ado da g elha que es i e mais p óximo. O alo p ede inido da p op iedade o gi eness, po ou o lado, é ze o, o que signi ica que mesmo os e en os que se encon em já mui o pe o dos sepa ado es são mo idos. Na lis agem 5.20 podemos e a de inição de uma g elha simé ica (as p op iedades le e igh são iguais). O alo de o gi eness implica que e en os que es ejam a mais de 372 milissegundos de dis ância de qualque um dos sepa ado es são igno ados pela g elha, is o é, o seu empo não se mexe. O alo de o gi eness, o que signi ica que e en os que es ejam a menos de 125 milissegundos de um dos sepa ado es são ambém igno ados pela g elha. Nes e exemplo, são apenas mo idos os e en os que es ejam en e 125 e 375 milissegundos de dis ância de um dos sepa ado es. No e-se que cada p op iedade pode ia se cos umizada pa a a esque da e pa a a di ei a. Is o é, o exemplo acima podia se eesc i o da seguin e o ma: 1$g id = G id( 1, 2 o gi eness_le = 125, # 1/8 o a second 3 o gi eness_ igh = 125, # 1/8 o a second 4 ange_le = 375, # 3/8 o a second 5 ange_ igh = 375 # 3/8 o a second 6); Lis agem 5.21: Código al e na i o de de inição da g elha ep esen ada na igu a 5.12, com as p op iedades le e igh Se passa mos das p op iedades de con igu ação pa a a g elha esul an e, na e dade cada célula passa a e dois e ec i e anges, duas á eas (uma pa a a esque da e ou a pa a a di ei a) onde os 69 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA e en os que aí calha em são mo idos. Os e en os o a dessas á eas são igno ados. Figu a 5.13: Á eas em que a g elha i á mo e os e en os, e qual o sepa ado a que pe encem. Tomemos como exemplo a seguin e si uação com ês e en os e a g elha de inida an e io men e: o e en o A, como calha den o da á ea azul (de ido à p op iedade ange_ igh ), ai se elocado pa a o empo ze o. O e en o B no en an o, como não calha em nenhuma á ea (de ido de ido a p op iedade o - gi eness_le . Finalmen e, o e en o C como calha na á ea e melha (de ido à p op iedade ange_le é elocado pa a o empo 2. Figu a 5.14: Posição dos e en os após o alinhamen o com a g elha e sido aplicado. O modo de uncionamen o das g elhas pode pa ece à p imei a is a um desnecessa iamen e com- plexo, ou os exemplos um pouco a i iciais, mas o obje i o oi semp e pe mi i ao u ilizado aplica o ipo de g elha que mais se adequa ao seu caso. Isso pode se uma simples g elha onde só de ine o ama- nho de cada célula, e os anges são cada me ade de cada célula, empu ando odos os e en os pa a o sepa ado que lhe es eja mais p óximo, ou exemplos de g elhas assimé icas, onde possi elmen e os e en os são semp e mo idos só numa di eção (esque da ou di ei a) ou onde e en os que es ejam pe o dos sepa ado es não sejam mo idos. 5.3.4 Teclados Musicais Pa a além de pe mi i cons ui exp essões que ge am sequências de e en os musicais dinâmicas, algo que es e e desde início no opo da nossa lis a de p io idades oi sem dú ida adiciona supo e pa a a c iação de eclados in e a i os. Sendo es a linguagem desen ol ida em compu ado es, não se ia e ado pensa que po eclado nos e e imos aos eclados ísicos dos compu ado es. E esses azem ce amen e pa e, mas quando nos e e imos a eclados musicais, e e i-mo-nos à possibilidade de desc e e na nossa linguagem mapeamen os en e e en os e exp essões musicais ou ações a execu a quando esses e en os acon ecem. 70 5.3. BIBLIOTECA STANDARD 1@keyboa d { 2a: p in ( ”Tecla a ca egada” ); 3b: d; 4}; Lis agem 5.22: Exemplo de decla ação de duas eclas Esses e en os podem en ão se eclas de um eclado, mas ambém de um piano conec ado ao com- pu ado , ou e en os do a o, ou de qualque ou o disposi i o de I/O que as pessoas quei am adap a , bas ando pa a isso he da a classe Keyboa dE en . 5.3.4.1 Tipos de E en os Os ipos de e en o mais comum são eclas de eclado e de piano. Po essa mesma azão implemen a- mos açúca sin á ico na de inição desses e en os (que são implemen ados pelas classes KeyS oke e PianoKey, espe i amen e). 1@keyboa d { 2c l+c: ^c; 3[16]: d; 4[c']: e; 5}; Lis agem 5.23: Decla ação de ês e en os, o p imei o é uma combinação de eclas, o segundo e e ência o i ual key code, e o e cei o uma no a MIDI A lis a de ipos de e en os supo ados de base pela linguagem são os seguin es: KeyS oke Es e ipo de e en os e e em-se às eclas do eclado. Pa a além de pe mi i em desc e e eclas singula es, ambém supo am os modi icado es c l,al eshi . O e en o não ca ega consigo nenhum pa âme o ex a. Pa âme os: N/A PianoKey Sinalizam quando uma no a é ocada e ecebida pela po a MIDI que a aplicação es eja à escu a. T azem consigo um pa âme o que iden i ica a elocidade com que a no a oi p emida. Pa âme os: $ el MouseClick E en o oco e quando algum dos bo ões do a o é p emido. As in o mações sob e a posição em que o a o se encon a, bem como qual o bo ão p emido e se oi p emido ou le an ado, são incluídas como pa âme os des e e en o. Pa âme os: $x,$y,$bu on $p essed MouseMo e E en o oco e semp e que o a o é mo ido. Pode se ú il pa a con ola alguma a iá el como se osse um slide . T ás como pa âme os as coo denadas do a o. 71 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA Pa âme os: $x,$y MouseSc oll E en o despole ado quando a oda do a o é acionada. Pa a além de aze in o mações sob e a posição do a o, indica ambém qual o alo que a oda se mo eu, an o na e ical (mais comum) como ambém na ho izon al. Pa âme os: $x,$y,$dx,$dy Os pa âme os são algo que, como pudemos e , é disponibilizado po quase odos os ipos de e en- os. Eles dão-nos a possibilidade de sabe que os e en os o am despole ados, mas sabe p op iedades sob e o que os despole ou. Es es pa âme os podem se acedidos passando as a iá eis desejadas com o nome do pa âme o (a o dem é i ele an e) à en e da decla ação do e en o. Essas a iá eis podem depois se acedidas den o da ação do e en o. 1@keyboa d { 2[keyboa d MouseMo e] ($x, $y): p in ( $x, $y ); 3}; Lis agem 5.24: Teclado que imp ime as coo denadas do a o semp e que ele se mo e Pa a c ia no os ipos de e en os, bas a c ia uma no a classe em Py hon que de i e da classe Keyboa dE en . Es a classe de e implemen a apenas dois mé odos ob iga ó ios (__hash__ e__eq__) que são usados pa a gua da os e en os num dicioná io, icando cada e en o associado à sua ação. Opcionalmen e pode se de inido um e cei o mé odo, ge _pa ame e s, que de e e o na um dicioná io com as a iá eis e os seus espe i os alo es que o e en o disponibiliza. Cada ipo de e en o pode ambém de ini uma p op iedade chamada bina y como e dadei a ou alsa. Os biná ios e e em-se ao concei o de e en os que são concep ualmen e compos os po duas ases: p emi e sol a . Exemplos des e ipo de e en os são, ob iamen e p emi e sol a eclas do compu ado ou de um piano. A azão po que es e concei o é a ado como um caso pa icula na nossa linguagem, ao in és de se em a ados como dois e en os sepa ados (PianoKeyP ess ePianoKeyRelease po exemplo), de e-se ao ac o de os e en os biná ios mapea em de o ma bas an e elegan e com o concei o de no e on eno e o na ge ação de música. E da mesma manei a que a nossa linguagem não ob iga o u ilizado a decla a po cada no a o seu pon o de início e de im sepa ados, não a ia sen ido aze isso pa a os eclados. Po essa azão, os eclados podem (a a és dos modi icado es hold ex end que amos cob i a segui ) mapea au oma icamen e o início e o im das no as decla adas em cada uma das suas eclas, com os modos p ess e elease dos seus e en os. 5.3.4.2 Modi icado es de E en os Cada e en o de um eclado em associada uma ação: essa ação pode e size e ec s, e opcionalmen e e o na um e en o musical (ou uma sequência de e en os). Semp e que o e en o é despole ado, a ação é a aliada e caso e o ne um obje o musical, esse é ep oduzido. 72 5.3. BIBLIOTECA STANDARD Po p ede inição, o empo que a ecla es á p emida não a e a a du ação das no as emi idas. Pelo con á io, a du ação das no as (e aco des e odo o es o de e en os musicais) é calculada com o que o u ilizado i e de e minado no código. Is o acon ece po que o eclado pe mi e que o u ilizado de ina não só um e en o musical pa a cada ecla, mas sim que possa de ini uma música comple a, se quise . Nes e caso quando a ecla é p emida, a música começa a oca a é e mina . Os modi icado es pe mi em cus omiza o compo amen o do eclado quando encon a alguma sequência musical. Cada modi icado pode se aplicado a odo o eclado (quando apa ece à en e da keywo d @keyboa d), ou se aplicada indi idualmen e a cada ecla. epea Quando p esen e, o eclado ep oduz a música da ecla, e quando es a acaba , começa a oca no amen e, sem pa a . oggle Rep oduz a música da ecla a é es a se p emida no amen e (ou a música acaba ). hold Rep oduz a música da ecla enquan o a ecla es i e p emida (ou a música acaba ). ex end Tan o o oggle como o hold pe mi em e mina uma música mais cedo. Com es e modi icado , odas as no as ocadas pela ecla icam a i as enquan o a pessoa não ca ega no amen e na ecla (em conjun o com o oggle), ou a la ga (em conjun o com o hold). Assim, se quise mos eplica o compo amen o de um piano, po exemplo, em que p emi a ecla começa a oca uma no a, e libe a-la pa a a no a, podemos usa os modi icado es hold ex end em conjun o. 1@keyboa d hold ex end { 2a: c; 3s: d: 4d: e; 5}; Lis agem 5.25: Aplica o modi icado hold ex end a um eclado in ei o 5.3.4.3 Es u u as de Con olo A é ago a emos is o como é possí el decla a manualmen e ações num eclado. Algo que ainda não oi di o é o ac o de o bloco de decla ação de um eclado @keyboa d {} se uma mac o que, an es da execução, é aduzida pa a ins uções que c iam o eclado e egis am as eclas. 1{ 2$__keyboa d = keyboa d c ea e(); 3keyboa d push_ lags($__keyboa d; 'hold'; 'ex end'); 4keyboa d egis e ($__keyboa d; 'a'; c); 5keyboa d egis e ($__keyboa d; 's'; d); 6keyboa d egis e ($__keyboa d; 'd'; e); 73 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA No u u o, e a in e essan e melho a o au o-comple e pa a comple a sub-p op iedades de obje os e lis as, bem como mos a in o mações adicionais sob e as suges ões, al como os seus ipos e no caso de se em mé odos, quais os pa âme os que acei a. 5.3.6 T ans o mado es Os ans o mado es são uma solução pa a um p oblema p á ico que su giu du an e o desen ol imen o do p oje o, ao in és de se em uma uncionalidade pública da linguagem. No en an o a azão pela qual o am necessá ios, bem como a solução desen ol ida, podem se in e essan es de se em discu idas. Pa a comp eende mos melho a azão da sua necessidade, imaginemos o seguin e caso. 5.3.6.1 O P oblema Um dos ipos de dados mais impo an es na nossa linguagem é o ipo música, que como já e e imos á ias ezes pode se ep esen ado como uma sequência de e en os musicais. Quando pensamos em sequências, é ácil imagina uma a iedade de ope ações gené icas possí eis de se em aplicadas nelas, como map e il e . Mas ambém exis em ope ações mais especí icas ao nosso caso que podemos que e aplica , como dada uma sequência de e en os, sepa a os No eE en em dois No eOnE en eNo eO E en . Is o à p imei a is a pode pa ece um simples la Map, em que alguns e en os são ans o mados em dois a se em inse idos na sequência. No en an o, uma ez que os e en os nas nossas sequências de em iaja semp e o denados, não podemos simplesmen e inse i o e en o o jun o do on, po que podem exis i ou os e en os que comecem ao mesmo empo ou depois da nossa no a começa , mas an es dela acaba . Nesse caso bas a cons ui mos uma algo i mo simples que gua de num bu e o denado os e en os o , e os á inse ido imedia amen e a ás do p imei o e en o com um imes amp maio que os seus. E como es e, exis em á ios algo i mos que podem se usados e eu ilizados em di e sas pa es da aplicação com os mais di e sos p opósi os de ans o ma sequências de e en os. O p oblema su ge quando a on e da música pode se sinc ona (no caso de uma exp essão da nossa linguagem) ou assínc ona (no caso de um eclado ou piano, em que os e en os ão sendo ge ados em empo eal). Py hon supo a assinc onia a a és do módulo asyncio que pode se usado em conjun o com a sin axe async/awai . Pa a simpli ica os exemplos seguin es, omemos o caso da ope ação gené ica map. As suas imple- men ações, nas a ian es sínc ona e assínc ona, pode iam se desc i as como is o na lis agem 5.37. 1de map ( n): 2 o e en in music: 3yield n(e en ) 4 5async de map_async ( n): 6async o e en in music: 7yield n(e en ) 80 5.3. BIBLIOTECA STANDARD Lis agem 5.36: Exemplo de uma unção map com e sões sinc onas e asínc onas Como podemos e , quando a única di e ença no algo i mo é se a on e é sínc ona ou assínc ona, a a iação é mínima. Mas a di e ença é sin á ica, po isso e íamos duas escolhas: • Pa a cada algo i mo c ia duas e sões, uma sínc ona e ou a assínc ona. Mas is o le a a a dupli- cação de código pa icula men e má, po que o que i ia muda e am apenas duas pala as em odas as unções. • Usa semp e a e são assínc ona, mesmo quando a on e dos dados é sínc ona. Is o po que é sem- p e possí el con e e uma sequência de dados sínc ona em assínc ona, mas o in e so já não é. O p oblema des a solução é o ac o de as unções assínc onas e em co 16, e só pode em se cha- madas po unções da mesma co . Qualque unção que po encialmen e lidasse com exp essões musicais e ia de passa a se assínc ona. E como a nossa linguagem em ipos dinâmicos, po en- cialmen e qualque exp essão pode e o na uma sequência musical, logo odas as exp essões na nossa linguagem e iam de se execu adas em modo assínc ono, o que a ia uma penalização a ní el de pe o mance di ícil de jus i ica . 5.3.6.2 A Solução Escolhida A solução passou po c ia uma abs ação a que chamamos T ans o mado , que con ém um bo- cado das duas opções an e io es: Os algo i mos são decla ados apenas uma ez, e são depois en ol os num ans o mado que disponibiliza duas in e aces públicas, uma sínc ona e ou a assínc ona. Cada ans o mado em uma in e ace pública compos a po 4 unções que pe mi em simula um i e ado : add_inpu ( e ),end_inpu (),add_ou pu ( e ) eend_ou pu (). Pa a e i a chama manualmen e as unções e a a do con olo do luxo de execução manualmen e, são incluídos dois mé odos de classe em odos os ans o mado es que pe mi em co e um i e ado (sínc ono ou assínc ono). As unções, chamadas i e eai e ecebem (e e o nam) espe i amen e um i e ado sínc ono e assínc ono. Vejamos ago a um exemplo do ans o mado map na lis agem 5.37. Pode pa ece bas an e mais e bosa do que as unções map iniciais, mas é impo an e no a que es e cus o é ixo: só es a pa e do algo i mo muda, e odo o es o se ia igual. Como os ans o mado es u ilizados no p oje o são bem mais complexos do que es e pequeno exemplo (podendo e mais de uma cen ena de linhas de código), es e cus o ixo de esc e e ce ca de seis linhas de código boile pla e po ans o mado não é um p oblema ão g ande. 1class MapT ans o me (T ans o me ): 2de __ini __ (sel , n): 3sel . n = n 16h ps://jou nal.s u wi hs u .com/2015/02/01/wha -colo -is-you - unc ion/ 81 CAPÍTULO 5. DESENVOLVIMENTO DO INTERPRETADOR MUSIKLA 4 5de ans o m ( sel ): 6while T ue: 7done, alue = yield 8 9i done: b eak 10 11 sel .add_ou pu ( sel . n( alue ) ) Lis agem 5.37: Implemen ação da unção map usando a nossa abo dagem de ans o mado es Todos os ans o mado es implemen am uma unção ge ado ans o m, que é a peça cen al de udo is o. Aí den o, emos um ciclo esponsá el po emula a i e ação sob e a sequência de inpu . Depois u ilizamos a ins ução yield pa a ob e o p óximo alo . Aqui es amos a ap o ei a o ac o de es a ins ução não pe mi i apenas en ia alo es pa a o a do ge ado (que é o seu uso mais comum), mas ambém ecebe alo es. Des a o ma o ge ado ica em pausa a é ecebe o p óximo e en o. A an agem des a pausa é que pode se e omada logo de seguida se es i e mos a abalha com i e ado es sínc onos, ou pode ica assim a é o p óximo alo ica disponí el, no caso de um i e ado assínc ono. 1# I á imp imi 0, 2, 4, 6, 8 2 o e in MapT ans o me .i e ( ange( 5 ), lambda e:e*2): 3p in ( e ) Lis agem 5.38: Exemplo de um ans o mado map e da sua u ilização Na lis agem 5.38 podemos e a u ilização do ans o mado aplicada a uma lis a (já que ambém implemen am a in e ace de um i e ado ). O mé odo ai e pode ia se usado de o ma análoga com um async o e com um i e ado assínc ono. 5.4 Resumo do Desen ol imen o O p ocesso de desen ol imen o oi bas an e ágil, sendo es u u ado de uma o ma i e a i a, em que a cada semana e am implemen adas no as uncionalidades. Es as podiam depois se pos as à p o a, aplicadas a casos de es udo, e possi elmen e melho adas numa i e ação u u a. O empo dedicado a cada um dos componen es da linguagem Musikla oi in e calado en e a análise sin á ica, semân ica dinâmica e a biblio eca s anda d. Nem odas as uncionalidades exigi am es o ço ou empo equi alen es, e apesa de linhas de código não mapea em pe ei amen e pa a empo despendido, pe mi em e alguma noção ap oximada do mesmo. Ob iamen e sendo es es núme os apenas uma con agem das linhas a uais, não são uma ep esen- ação o al de udo o que oi p og amado, pois não êm em con a pa es do código que o am eesc i as ao longo do desen ol imen o, como oi o caso da g amá ica e do econhecedo sin á ico, po exemplo. 82 5.4. RESUMO DO DESENVOLVIMENTO Componen e Linhas de Código Pe cen agem Análise Sin á ica 1090 11% Semân ica Dinâmica 5268 53% Biblio eca S anda d 3527 36% To al 9885 100% Tabela 5.4: Linhas de código (sem linhas azias ou de comen á io) do p oje o Musikla Pa a além des es componen es, oi desen ol ido pa a se usado na documen ação um u ili á io em Ja aSc ip 17 com ce ca de 500 linhas de código, que pe mi e desc e e e ge a os diag amas sob e g elhas ( ambém usados nes a disse ação). A documen ação es á esc i a no o ma o Ma kdown e con a ambém com um pouco mais de 700 linhas de ex o. Es e núme o não pode no en an o se compa ado di e amen e com as linhas de código, já que ex o em p osa e código são concei os di e en es. Ainda assim ajudam a e ideia do que oi ei o, pa a além da esc i a da des a disse ação, do a igo publicado e do desen ol imen o do in e p e ado Musikla. 17Código disponí el em h ps://gi hub.com/ped omsil ap /miei-disse a ion/blob/mas e /code/musikla/docs/asse s/ gene a o .js 83 Capí ulo 6 Guia Rápido de U ilização O esul ado inal do p ocesso de desenho e desen ol imen o desc i o acima oi um módulo Py hon publicado no eposi ó io PyPi chamado musikla. Es e módulo pode se usado a a és da linha de comandos, ou os seus sub-módulos podem se usados di e amen e num p oje o Py hon. Nes a secção amos aze uma pequena o e iew dos di e sos modos de como o módulo pode se u ilizado ( e são da documen ação mais comple a disponí el em na web). A ins alação é bas an e simples, sendo su icien e co e o comando seguin e comando: 1pip ins all musikla Lis agem 6.1: P ocesso de ins alação do package musikla É impo an e no a que uma dependência cen al da linguagem é a biblio eca na i a FluidSyn h. Apesa de exis i uma e são 2.x, essa não é supo ada a ualmen e, pelo que é necessá io o u ilizado ce i ica -se que o seu sis ema em a e são 1.x ins alada. 6.1 Módulos O p oje o musikla es á di idido em bas an es sub-módulos, os mais impo an es dos quais são lis ados aqui: musikla.co e. heo y Con ém classes e unções auxilia es ela i as à eo ia músical, u ilizadas po di- e sos ou os sub-módulos. musikla.co e.e en s. ans o me s Albe ga os ans o mado es esponsá eis po sepa a no as mu- sicais em e en os On/O , po exemplo, ou po en a ag upa no as conco en es em aco des, se o o caso disso, en e mui os mais. 85 CAPÍTULO 6. GUIA RÁPIDO DE UTILIZAÇÃO musikla.co e.e en s Con ém as classes que ep esen am os e en os musicais em memó ia, desde os mais ób ios, como o No eE en ,Cho dE en ou Res E en , mas ambém ou os menos ób ios como o Con olChangeE en , po exemplo. musikla.co e Disponibiliza mui as das classes mais undamen ais pa a o uncionamen o da linguagem, ais como Con ex ,Music,Ins umen ,Voice,SymbolsScope, en e ou os. musikla.pa se .abs ac _syn ax_ ee Con ém as classes que ep esen am os di e sos nós da AST. musikla.pa se Disponibiliza as classes Pa se , esponsá eis po c ia uma AST com base numa s ing ou num ichei o con endo código Musikla, bem como a classe CodeP in e esponsá- el pelo p ocesso opos o, ans o mando de ol a uma AST numa s ing usando a sin axe da linguagem. musikla.audio.sequence s Albe ga os di e sos sequenciado es ( o ma os de saída) supo ados na i- amen e pela linguagem. musikla.audio Con ém as classes Playe eIn e ac i ePlaye que pe mi em ep oduzi sequên- cias musicais pa a os sequenciado es. musikla.lib a ies Disponibilizam as á ias classes que de inem as unções e símbolos expos os pa a a linguagem Musikla pela biblio eca s anda d. musikla O módulo p incipal, con ém as duas classes esponsá eis po inicializa odos os sis emas necessá ios pa a a linguagem unciona , CliApplica ion eSc ip . 6.2 Con igu ação Quando a aplicação é inicializada, é opcionalmen e ca egado um ichei o musikla.ini se es e se encon- a na pas a Home do compu ado do u ilizado . Es e ichei o pe mi e con igu a di e sos dos alo es po p ede inição u ilizados pela linguagem. A maio ia des as p op iedades pode se subs i uída e cos umizada em cada execução quando a linguagem é execu ada pelo e minal. 1[Musikla] 2sound on = /pa h/ o/sound on .s 2 3ou pu = -o alsa 4midi_inpu = midi inpu po name 5pa h = colon : sepa a ed lis o pa hs o sea ch o when impo ing iles 6p elude = colon : sepa a ed lis o pa hs o include in he p elude (wha is a ailable o all ,→modules) 7au oload = colon : sepa a ed lis o pa hs o execu e be o e he main ile does 8 9[FluidSyn h.Se ings] 10 audio.pe iods = 2 86 6.3. LINHA DE COMANDOS 11 audio.pe iod-size = 64 12 syn h.sample- a e = 44100 Lis agem 6.2: Exemplo de um ichei o de con igu ação da linguagem O alo da p op iedade sound on indica o caminho do ichei o .s 2 a usa pela linguagem pa a sin e iza os sons. A p op iedade ou pu pe mi e indica qual ou quais os sequênciado es (e os seus pa âme os) a se em po p ede inição u ilizados quando o u ilizado não especi ica nenhum em pa icula . A sua sin axe é explicada em mais de alhe no capí ulo seguin e. A p op iedade midi_inpu pe mi e indica o nome da po a MIDI a usa quando algum eclado es á à escu a de e en os MIDI. A p op iedade pa h pe mi e lis a um conjun o de caminhos que se ão p ocu ados semp e que o u ilizado impo e algum ichei o global nos seus sc ip s. A p op iedade p elude indica uma lis a de sc ip s Musikla a se em execu ados e ca egados, e cujos símbolos expo ados de em ica disponí eis pa a odos os ou os módulos. A p op iedade au oload é simila à p elude, mas os símbolos apenas são disponibilizados pa a o ichei o que o u ilizado es i e a co e di e amen e (o ichei o en y poin , podemos dize ). Na secção FluidSyn h.Se ings podemos al e a manualmen e as p op iedades passadas ao sequên- ciado FluidSyn h. A lis a de p op iedades e alo es supo ados es á disponí el aqui1. 6.3 Linha de Comandos A linha de comandos pode se execu ada a a és do comando musikla. Podemos execu a um ichei o passando o seu caminho como a gumen o. Também podemos co e musikla –help pa a e mos uma lis agem dos a gumen os supo ados. 1musikla ile.mkl --sound on cus om_sound on .s 2 2-o alsa --gain 1 3-o music.wa 4-o musikla_po - midi --po Lis agem 6.3: Exemplo de um ichei o de con igu ação da linguagem O comando pode e uma lis a de seuquênciado es (ou ou pu s) pa a u iliza . Es es de em i semp e no im do comando, depois de odos os a gumen os e opções globais, e são iden i icados pela opção -o ou –ou pu . O ipo do sequênciado é ge almen e in e ido pelo alo passado ao ou pu , mas caso haja ambiguidade, é possí el iden i ica manualmen e o o ma o com a opção - ou – o ma . Também são passadas a esse ou pu odas as opções que es i e em depois do -o e a é ao im do comando, ou a é ao p óximo -o encon ado. As opções acei es a iam com o o ma o do ou pu . 1FluidSe ings.xml h p://www. luidsyn h.o g/api/ luidse ings.xml 87 Capí ulo 7 Conclusão O desen ol imen o do p oje o en ol e á ios aspe os, desde o desenho da sin axe e da g amá ica co - esponden e, a é à ge ação de sons a se em gua dados em ichei os ou ep oduzidos imedia amen e em disposi i os áudio. Também engloba aspe os comuns em odas as linguagens de p og amação, em con- jun o com ques ões mais especí icas sob e como ge i o concei o de empo na linguagem, de laziness pa a ge a apenas as no as necessá ias, en e mui os ou os. Pa a além disso ambém ab ange quais as e amen as e as me odologias que são mais adequadas pa a a u ilização da linguagem. É necessá io pa a isso es uda com exemplos eais, qual a melho o ma de p oduzi e desen ol e música em o ma o ex ual. Quais as unções e as suas in e aces que são mais ú eis disponibiliza logo à pa ida a odos os u ilizado es. No en an o, sendo a c iação musical uma á ea ão ampla, é inú il en a seque consegui desen ol e uma e amen a que cub a odos os can os e si a odas as necessidades dos seus po enciais u ilizado- es. É po isso que é impo an e apoia o desen ol imen o do p oje o nas an agens que a linguagem Py hon o nece, que a ní el da sua acilidade de uso, popula idade, e ácil ex ensão sem necessidade de complicados p ocessos de compilação. O p oje o oi po isso desen ol ido com ex ensibilidade em men e, endo como obje i o p incipal se i como uma undação es á el capaz de liga as di e sas e amen as exis en es, não só na á ea da música, mas pe mi i liga a música a ou as á eas. Du an e o desen ol imen o, o nou-se cla o que c ia música a a és de p og amação é uma o ma ex emamen e pode osa de se abalha em mui as si uações, mas não é uma solução pe ei a pa a odos os casos. Com is o em men e, sen imos que a nossa escolha de inclui di e amen e na nossa linguagem a possibilidade de p og ama eclados pe mi e cob i os momen os em que o u ilizado p ecisa de uma o ma mais in e a i a e imedia a de oca e compo músicas. Pa a além disso, as uncionalidades ex a de pe mi i g a a e ep oduzi as pe o mances em bu e s enquan o os eclados es ão a i os, bem como a inclusão de um simples edi o de código que pe mi e esc e e e execu a código em un ime 89 APÊNDICE A. GRAMÁTICA PEG 28 a gumen s <- single_a gumen ( _ a gumen s_sepa a o _ single_a gumen )*; 29 30 single_a gumen <- single_a gumen _p e ix _ ”$” iden i ie _ ”=” _ exp ession 31 / single_a gumen _p e ix _ ”$” iden i ie 32 ; 33 34 single_a gumen _p e ix <- ”exp ” / ” e ” / ”in” / ””; 35 36 a gumen s_sepa a o <- ',' / ';'; 37 38 o _ a iables <- a iable ( _ a gumen s_sepa a o _ a iable )*; 39 40 o _loop_head <- ” o ” _ ”(” _ o _ a iables _ ”in” _ alue_exp ession _ ”..” _ ,→ alue_exp ession _ ”)” 41 / ” o ” _ ”(” _ o _ a iables _ ”in” _ alue_exp ession _ ”)” 42 ; 43 44 o _loop_s a emen <- o _loop_head _ ”{” _ body? _ ”}”; 45 46 while_loop_s a emen <- ”while” _ ”(” _ exp ession _ ”)” _ ”{” _ body _ ”}”; 47 48 i _s a emen <- ”i ” _ ”(” _ exp ession _ ”)” _ ”{” _ body _ ”}” _ ”else” _ ”{” _ body _ ”}” 49 / ”i ” _ ”(” _ exp ession _ ”)” _ ”{” _ body _ ”}” 50 ; 51 52 e u n_s a emen <- ” e u n” _ exp ession?; 53 54 // BEGIN Keyboa d 55 keyboa d_decla a ion <- ”@keyboa d” (_ alphanume ic)* ( _ g oup )? _ ”{” _ keyboa d_body _ ”}” ,→; 56 57 keyboa d_body <- keyboa d_body_s a emen ( _ ”;” _ keyboa d_body_s a emen )* _ ”;”? 58 / ”” 59 ; 60 61 keyboa d_body_s a emen <- keyboa d_ o 62 / keyboa d_while 63 / keyboa d_i 64 / keyboa d_block 65 / keyboa d_sho cu 66 ; 67 68 keyboa d_ o <- o _loop_head _ ”{” _ keyboa d_body _ ”}”; 69 70 keyboa d_while <- ”while” _ ”(” _ exp ession _ ”)” _ ”{” _ keyboa d_body _ ”}”; 96 71 72 keyboa d_i <- ”i ” _ ”(” _ exp ession _ ”)” _ ”{” _ keyboa d_body _ ”}” _ ”else” _ ”{” _ ,→keyboa d_body _ ”}” 73 / ”i ” _ ”(” _ exp ession _ ”)” _ ”{” _ keyboa d_body _ ”}” 74 ; 75 76 keyboa d_block <- ”{” _ body _ ”}”; 77 78 keyboa d_sho cu <- keyboa d_sho cu _key _ keyboa d_a gumen s? _ ”:” _ exp ession 79 ; 80 81 lis _comp ehension <- exp ession ” o ” _ ”$” _ namespaced _ ”in” _ alue_exp ession _ ”..” _ ,→ alue_exp ession 82 / exp ession ” o ” _ ”$” _ namespaced _ ”in” _ alue_exp ession _ ”..” _ ,→ alue_exp ession _ ”i ” alue_exp ession 83 ; 84 85 keyboa d_sho cu _key <- alphanume ic (_”+”_ alphanume ic)* (_ alphanume ic)* 86 / s ing_ alue (_ alphanume ic)* 87 / ”[” _ lis _comp ehension _ ”]” (alphanume ic _)* 88 / ”[” _ alue_exp ession _ ”]” (alphanume ic _)* 89 ; 90 91 keyboa d_a gumen s <- ”(” _ ( keyboa d_single_a gumen ( _ a gumen s_sepa a o _ ,→keyboa d_single_a gumen )* )? _ ”)”; 92 93 keyboa d_a gumen s_sepa a o <- ',' / ';'; 94 95 keyboa d_single_a gumen <- ”$” iden i ie ; 96 // END Keyboa d 97 98 py hon_exp ession <- ”@py” _ ”{” _ py hon_exp ession_body _ ”}”; 99 100 py hon_exp ession_body <- ”[^ }]*”; 101 102 py hon_s a emen <- ”@py hon” py hon_s a emen _body; 103 104 py hon_s a emen _body <- ( ”.*” ” ? n”? )*; 105 106 exp ession <- e music_exp ession; 107 108 music_exp ession <- sequence ( _ ”|” _ sequence )*; 109 110 sequence <- alue_exp ession ( _ alue_exp ession)*; 111 97 APÊNDICE A. GRAMÁTICA PEG 112 g oup <- ”(” _ exp ession _ ”)”; 113 114 block <- ”{” _ body _ ”}”; 115 116 a iable <- ”$” namespaced; 117 118 unc ion <- namespaced ”(” _ unc ion_pa ame e s _ ”)”; 119 120 unc ion_pa ame e s <- named_pa ame e s 121 / posi ional_pa ame e s ( _ pa ame e s_sepa a o _ named_pa ame e s )? 122 / e 123 ; 124 125 posi ional_pa ame e s <- !named_pa ame e exp ession ( _ pa ame e s_sepa a o _ ! ,→named_pa ame e exp ession )*; 126 127 named_pa ame e s <- named_pa ame e ( _ pa ame e s_sepa a o _ named_pa ame e )*; 128 129 named_pa ame e <- iden i ie _ '=' _ exp ession; 130 131 pa ame e s_sepa a o <- ',' / ';'; 132 133 no e <- no e_pi ch no e_ alue?; 134 135 cho d <- ”[” _ no e_pi ch cho d_su ix _ ”]” no e_ alue? 136 / ”[” ( _ no e_pi ch )+ _ ”]” no e_ alue? 137 ; 138 139 cho d_su ix <- 'm7' / 'M7' / 'dom7' / '7' / 'm7b5' / 'dim7' / 'mM7' 140 / '5' 141 / 'M' / 'm' / 'aug' / 'dim' / '+' 142 ; 143 144 es <- ” ” no e_ alue?; 145 146 no e_ alue 147 <- ”/” _ in ege 148 / in ege _ ”/” _ in ege 149 / in ege 150 ; 151 152 no e_pi ch <- no e_acciden al _ no e_pi ch_ aw; 153 154 no e_acciden al <- ”^” / ”^^” / ”__” / ”_” / ””; 155 98 156 no e_pi ch_ aw <- ”[cde gab]” ”'”* 157 / ”[CDEFGAB]” ”,”* 158 ; 159 160 modi ie 161 <- ”[ T]” _ in ege 162 / ”[ V]” _ in ege 163 / ”[iI]” _ in ege 164 / ”[lL]” _ no e_ alue 165 / ”[sS]” _ in ege _ ”/” _ in ege 166 / ”[sS]” _ in ege 167 / ”[oO]” _ in ege 168 ; 169 170 ins umen _modi ie <- !”::” ”:” ( namespaced / ”?” ) _ sequence; 171 172 alue_exp ession <- e bina y_logic_ope a o _exp ession; 173 174 bina y_logic_ope a o _exp ession <- bina y_compa ison_ope a o _exp ession _ (”and” / ”o ”) _ ,→bina y_logic_ope a o _exp ession 175 / bina y_compa ison_ope a o _exp ession 176 ; 177 178 bina y_compa ison_ope a o _exp ession <- bina y_sum_ope a o _exp ession _ (”>=” / ”>” / ”==” / ,→”!=” / ”<=” / ”<” / ”isno ” / ”is” / ”in” / ”no in”) _ ,→bina y_compa ison_ope a o _exp ession 179 / bina y_sum_ope a o _exp ession 180 ; 181 182 bina y_sum_ope a o _exp ession <- bina y_mul _ope a o _exp ession _ ”[+ -]” _ ,→bina y_sum_ope a o _exp ession 183 / bina y_mul _ope a o _exp ession 184 ; 185 186 bina y_mul _ope a o _exp ession <- una y_ope a o _exp ession _ ”( * *| *| /)” _ ,→bina y_mul _ope a o _exp ession 187 / una y_ope a o _exp ession 188 ; 189 190 una y_ope a o _exp ession <- ( ”no ” / ”” ) _ exp ession_single; 191 192 exp ession_single <- exp ession_single_p e ix ( ( _ p ope y_accesso ) / p ope y_call )*; 193 99 APÊNDICE A. GRAMÁTICA PEG 194 exp ession_single_p e ix <- unc ion_decla a ion / s ing_ alue / numbe _ alue / bool_ alue / ,→none_ alue / a iable / unc ion / keyboa d_decla a ion / py hon_exp ession / ,→a ay_ alue / objec _ alue / g oup / block / cho d / no e / es / modi ie / ,→ins umen _modi ie ; 195 196 p ope y_accesso <- ”::” _ ( iden i ie / ( ”[” _ exp ession _ ”]” ) ); 197 198 p ope y_call <- ”(” _ unc ion_pa ame e s _ ”)”; 199 200 a ay_ alue <- ”@[” _ ”]” 201 / ”@[” _ exp ession ( _ a ay_sepa a o _ exp ession )* _ ”]” 202 ; 203 204 a ay_sepa a o <- ',' / ';'; 205 206 objec _ alue <- ”@{” _ ”}” 207 / ”@{” _ objec _ alue_i em ( _ objec _sepa a o _ objec _ alue_i em )* _ ”}” 208 ; 209 210 objec _ alue_i em <- objec _ alue_key _ '=' _ exp ession; 211 212 objec _ alue_key <- iden i ie / loa / in ege / double_s ing / single_s ing; 213 214 objec _sepa a o <- ',' / ';'; 215 216 s ing_ alue <- double_s ing / single_s ing; 217 218 double_s ing <- ” ”” double_s ing_cha * ” ””; 219 220 double_s ing_cha 221 <- ” ”” 222 / ” ” 223 / ”[^ ”]” 224 ; 225 226 single_s ing <- ”'” single_s ing_cha * ”'”; 227 228 single_s ing_cha 229 <- ” '” 230 / ” ” 231 / ”[^']” 232 ; 233 234 numbe _ alue <- loa / in ege ; 235 100 236 bool_ alue <- ” ue” / ” alse”; 237 238 none_ alue <- ”none”; 239 240 loa <- ”[0-9]+ .[0-9]+”; 241 242 in ege <- ”[ - +]?[0-9]+”; 243 244 namespaced <- ( iden i ie ” ” )* iden i ie ; 245 246 iden i ie <- ”[a-zA-Z _][a-zA-Z0-9 _]*”; 247 248 alphanume ic <- ”[a-zA-Z0-9 _]*”; 249 250 _ <- ”[ n]*”; 251 252 __ <- ”[ n]+”; 253 254 e <- ””; 255 256 commen <- _ ”#[^ n]*”; Lis agem A.1: G amá ica PEG da linguagem Musikla 101 Apêndice B G amá ica LALR 1s a : [body] [py hon] 2 3?body: s a emen (”;” s a emen )* ”;”? 4 5py hon: ”@py hon” PYTHON_STATEMENTS 6 7?s a emen : oice_assignmen 8|impo 9| o _loop_s a emen 10 | while_loop_s a emen 11 | e u n_s a emen 12 | assignmen 13 | exp ession 14 15 assignmen : exp ession ASSIGNMENT_OP exp ession -> assignmen 16 | exp ession (”,” exp ession)+ ”,”? ASSIGNMENT_OP exp ession -> mul i_assignmen 17 18 oice_assignmen : VOICE_IDENTIFIER ”=” oice_assignmen _body 19 20 oice_assignmen _body: VOICE_CALL exp ession _RPAR -> oice_assignmen _inhe i 21 | exp ession -> oice_assignmen _base 22 23 impo : ”impo ” IDENTIFIER -> impo _global 24 | ”impo ” STRING -> impo _local 25 26 o _ a iables: VARIABLE_NAME ( _a gumen s_sep VARIABLE_NAME )* 27 28 o _loop_head: _FOR _LPAR o _ a iables ”in” exp ession_a om ”..” exp ession_a om _RPAR -> ,→ o _loop_head_ ange 103 APÊNDICE B. GRAMÁTICA LALR 29 | _FOR o _ a iables ”in” exp ession_a om ”..” exp ession_a om -> ,→ o _loop_head_ ange 30 | _FOR _LPAR o _ a iables ”in” exp ession _RPAR -> o _loop_head 31 | _FOR o _ a iables ”in” logic_op_exp -> o _loop_head 32 33 o _loop_s a emen : o _loop_head i _body 34 35 while_loop_s a emen : _WHILE logic_op_exp i _body 36 37 i _s a emen : _IF logic_op_exp i _body _ELSE logic_op_exp -> i _s a emen _else 38 // | _IF logic_op_exp i _body _ELSE i _s a emen -> i _s a emen _else 39 | _IF logic_op_exp i _body -> i _s a emen 40 41 i _body: ” hen”? logic_op_exp 42 // | block 43 44 e u n_s a emen : _RETURN exp ession? 45 46 ?exp ession: sequence_exp 47 | sequence_exp (”|” sequence_exp )+ -> pa allel 48 49 ?sequence_exp : logic_op_exp 50 | logic_op_exp logic_op_exp + -> sequence 51 52 ?logic_op_exp : compa ison_op_exp 53 | logic_op_exp ”and” compa ison_op_exp -> and_logic_op 54 | logic_op_exp ”o ” compa ison_op_exp -> o _logic_op 55 56 ?compa ison_op_exp : sum_op_exp 57 | compa ison_op_exp ”>=” sum_op_exp -> g e_compa ison_op 58 | compa ison_op_exp ”>” sum_op_exp -> g _compa ison_op 59 | compa ison_op_exp _EQ sum_op_exp -> eq_compa ison_op 60 | compa ison_op_exp ”!=” sum_op_exp -> neq_compa ison_op 61 | compa ison_op_exp ”<=” sum_op_exp -> l e_compa ison_op 62 | compa ison_op_exp ”<” sum_op_exp -> l _compa ison_op 63 | compa ison_op_exp _ISNOT sum_op_exp -> isno _compa ison_op 64 | compa ison_op_exp _IS sum_op_exp -> is_compa ison_op 65 | compa ison_op_exp _IN sum_op_exp -> in_compa ison_op 66 | compa ison_op_exp _NOTIN sum_op_exp -> no in_compa ison_op 67 68 ?sum_op_exp : mul _op_exp 69 | sum_op_exp ”+” mul _op_exp -> sum_op 70 | sum_op_exp ”-” mul _op_exp -> sub_op 71 72 ?mul _op_exp : una y_op_exp 104 73 | mul _op_exp ”**” una y_op_exp -> pow_op 74 | mul _op_exp ”*” una y_op_exp -> mul _op 75 | mul _op_exp ”/” una y_op_exp -> di _op 76 77 ?una y_op_exp : exp ession_a om 78 | ”no ” exp ession_a om -> nega ion 79 80 ?exp ession_a om: exp ession_a om ”::” accesso -> accesso 81 | i _s a emen 82 | unc ion_decla a ion 83 | s ing_li e al 84 | numbe _li e al 85 | bool_li e al 86 | none_li e al 87 | a iable 88 | unc ion 89 | keyboa d_decla a ion 90 | py hon_exp ession 91 | a ay_li e al 92 | objec _li e al 93 | g oup 94 | block 95 | cho d 96 | no e 97 | es 98 | modi ie 99 | oice_modi ie 100 101 accesso : FUNCTION_CALL unc ion_call -> me hod_call 102 | IDENTIFIER -> p ope y_accesso 103 | _LSQR exp ession _RSQR -> index_accesso 104 | _LSQR exp ession _INDEX_CALL unc ion_call -> index_call 105 106 py hon_exp ession: ”@py” _LBRAK PYTHON_EXPR _RBRAK 107 108 // Func ion Calls 109 unc ion: FUNCTION_CALL unc ion_call 110 111 unc ion_call: [ unc ion_pa ame e s] _RPAR -> unc ion_call 112 | [ unc ion_pa ame e s] _GROUP_CALL unc ion_call -> unc ion_call_chain 113 114 unc ion_pa ame e s: pa ame e (_pa ame e s_sep pa ame e )* 115 116 ?pa ame e : named_pa ame e | posi ional_pa ame e 117 105