openFrameworksとArduinoで音量メーター

　前回、ようやくArduinoを繋ぐ事ができたので、LEDを光らせて何か作ってみようと思います。せっかくopenFrameworksからコントロールしているのでPC側の機能を使った物ということで、マイクで拾った音量をLEDで表示してみます。

■サンプルの内容
　まず、firmataExampleを見てLEDのon/offの方法を調べます。

□ testApp.h
　ofArduino というのがArduinoを管理してくれるクラスですね。

□testApp.cpp - setup
　ard.connectで接続開始しています。前回ハマったのはこのドライバ名（？）でした。

□testApp.cpp - update
　接続チェックかな。

□testApp.cpp - setupArduino
　ピンのモード設定。ARD_OUTPUT＝デジタル出力用、ARD_ANALOG＝アナログ入力用、ARD_PWM＝PWM出力用。PWMというのは、デジタル出力を細かくOn/Offする事で階調を表現する事。たとえば、LEDを1秒間に0.1秒点灯、0.1秒消灯を5回繰り返せば、常につけている場合と比べて、半分の明るさになる。

□testApp.cpp - updateArduino
　Arduinoオブジェクトをアップデートしています。ard.sendPwm()で、Pin11に50%〜100%の明るさになるようにPWMを送っています。

□testApp.cpp - draw
　ard.getAnalog(0)で、pin0（半固定抵抗）のアナログ入力の値を取得しています。


　という事で、以下の命令でコントロールする事ができます。簡単！便利！
　　　　　：　送る　：　受け取る
　デジタル：sendDigital：getDigital
　アナログ：sendPwm：getAnalog
（sendPwmはアナログを出力するわけではありません）




■音量を扱ったサンプル
　LEDのコントロールが分かったところで、今度は音量を取得する方法を探します。examplesにaudioInputExampleというのがあるので、開いてみます。PCのマイクの音を周波数別に表示しているみたいです。

□ testApp.h
　float * left、float * right、左右の音量が格納されます。周波数ごとの配列として使われます。

□testApp.cpp - setup
　ofSoundStreamSetup(0,2,this, 44100, 256, 4);
　left = new float[256];
　right = new float[256];
　音の入出力のセットアップですね。周波数を256段階に分けて取り込みます。

□testApp.cpp - draw
　left[]とright[]に入っている値を使って、波形を描画しています。

□testApp.cpp - audioReceived
　引数として渡されるinputに左右の値が交互に入っているみたいですね。それを分けて、left,rightに入れています。


　音量を直接取り出す命令が分からなかったのですが、left,rightに入っている全ての値を合算すれば、全体の音量になるはず。多分。



■組み合わせる
　以上でそれぞれ必要な準備と使い方が分かったので、新しいプロジェクトを作って、各要素をコピーしてきます。

testApp.h

#ifndef _TEST_APP
#define _TEST_APP


#include "ofMain.h"

class testApp : public ofBaseApp{

 public:
  void setup();
  void update();
  void draw();

  void keyPressed  (int key);
  void keyReleased(int key);
  void mouseMoved(int x, int y );
  void mouseDragged(int x, int y, int button);
  void mousePressed(int x, int y, int button);
  void mouseReleased(int x, int y, int button);
  void windowResized(int w, int h);
 
  void setupArduino();
  void updateArduino();
  
  // Arduino
  ofArduino ard;
  bool  bSetupArduino;   // flag variable for setting up arduino once
 
  // Sound
  void audioReceived  (float * input, int bufferSize, int nChannels); 
  float * left;
  float * right;
};

#endif

testApp.cpp

#include "testApp.h"

//--------------------------------------------------------------
void testApp::setup(){
 ofSetVerticalSync(true);
 ofSetFrameRate(60);
 ofBackground(255,255,255);

 // Arduino setup
 ard.connect("/dev/tty.usbserial-A7005OBP", 57600);
 bSetupArduino = false;
 
 // Sound setup
 ofSoundStreamSetup(0,2,this, 44100, 256, 4); 
 left = new float[256];
 right = new float[256];
}

//--------------------------------------------------------------
void testApp::setupArduino(){
 // 全てのPinをデジタル出力モードに設定
 for (int i = 0; i < 13; i++){
  ard.sendDigitalPinMode(i, ARD_OUTPUT);
 }
}

//--------------------------------------------------------------
void testApp::update(){
 
 if ( ard.isArduinoReady()){
  
  // 1st: setup the arduino if haven't already:
  if (bSetupArduino == false){
   setupArduino();
   bSetupArduino = true; // only do this once
  }
  // 2nd do the update of the arduino
  updateArduino();
 }
}

//--------------------------------------------------------------
void testApp::updateArduino(){
 ard.update();
}

//--------------------------------------------------------------
void testApp::draw(){
 // draw the left:
 ofSetColor(0x333333);
 ofRect(0, 0, ofGetWidth(), ofGetHeight() );
 ofSetColor(0xFFFFFF);
 
 for (int i = 0; i < 256; i++){
  ofSetLineWidth(4);
  ofLine(i*4, ofGetHeight()/2, i*4, ofGetHeight()/2+left[i]*100.0f);
 }
 
 if (!ard.isArduinoReady()){
  cout << "arduino not read" << endl;
 } else {
  float volume = 0;
  for (int i = 0; i < 256; i++){
   volume += left[i];
  }
  
  volume *= 100;
  
  for (int j = 1; j<6; j++) {
   if (volume > j * 30) {
    ard.sendDigital(j+1, 1);
   }else {
    ard.sendDigital(j+1, 0);
   }
  }
 }
}

//--------------------------------------------------------------
void testApp::audioReceived  (float * input, int bufferSize, int nChannels){ 
 for (int i = 0; i < bufferSize; i++){
  left[i] = input[i*2];
  right[i] = input[i*2+1];
 }
}

■Arduino側の配線
　テストでLEDを１つ点けましたが、ほぼ一緒です。2〜6Pinの５個になっただけです。0と1Pinは書き込みのために使われているので空けています。（ん？今回は書き込みしないから使ってもいいのかな・・？）




■動画