Kako izraditi klavirsku tipkovnicu koristeći JavaScript od vanilije

Izrada klavirske klavijature koja može svirati može biti izvrstan način za učenje programskog jezika (osim što je gomila zabave). Ovaj vam vodič pokazuje kako kodirati jedan pomoću JavaScript-a vanilla bez potrebe za bilo kakvim vanjskim knjižnicama ili okvirima.

Evo klavirske klavijature JavaScript koju sam izradio ako prvo želite provjeriti krajnji proizvod.

Ovaj vodič pretpostavlja da imate osnovno razumijevanje JavaScript-a, poput funkcija i rukovanja događajima, kao i poznavanje HTML-a i CSS-a. Inače, potpuno je prilagođen početnicima i usmjeren je prema onima koji žele poboljšati svoje JavaScript sposobnosti kroz učenje temeljeno na projektima (ili jednostavno žele napraviti cool projekt!).

Klavirska tipkovnica koju izrađujemo za ovaj projekt temelji se na dinamički generiranoj sintetičkoj tipkovnici koju je izradio Keith William Horwood. Proširit ćemo broj dostupnih tipki na 4 oktave i postaviti nove vezive tipki.

Iako njegova tipkovnica može svirati zvukove s drugih instrumenata, mi ćemo stvari učiniti jednostavnima i držati se klavira.

Evo koraka koje ćemo poduzeti za rješavanje ovog projekta:

1. Nabavite radne datoteke

2. Postavite veze za tipke

3. Generirajte tipkovnicu

4. Rukujte pritiskom na tipke

Započnimo!

1. Nabavite radne datoteke

Ovaj će se vodič koristiti sljedećim datotekama:

· Audiosynth.js

· PlayKeyboard.js

Kao što je spomenuto, klavirsku ćemo tipkovnicu temeljiti na onoj koju je izradio Keith. Naravno, posudit ćemo i dio njegovog koda za koji je ljubazno dao odobrenje sa audiosynth.js.

Audiosynth.js ugrađujemo u playKeyboard.js (moju izmijenjenu verziju nekog Keithovog koda) koji obrađuje sav naš JavaScript. Ovaj vodič daje detaljno objašnjenje u sljedećim odjeljcima o glavnim točkama kako kôd u ovoj datoteci stvara potpuno funkcionalnu klavirsku tipkovnicu.

Datoteku audiosynth.js ostavljamo netaknutom jer je isključivo odgovorna za stvaranje zvuka.

Kôd u ovoj datoteci razlikuje ovu klavirsku tipkovnicu od ostalih pronađenih na mreži pomoću Javascripta za dinamičko generiranje odgovarajućeg zvuka kada korisnik pritisne tipku. Dakle, kôd ne mora učitati nikakve vanjske audio datoteke.

Keith već daje objašnjenje kako generiranje zvuka radi na svojoj web stranici, tako da ovdje nećemo ulaziti u detalje.

Ukratko, uključuje upotrebu Math.sin()funkcije u JS-u za stvaranje sinusoidnih valnih oblika i njihovu transformaciju, tako da zvuče više poput stvarnih instrumenata kroz neku fantastičnu matematiku.

Stvorite indeksnu HTML datoteku i povežimo se s JS datotekama u zaglavlju:

U tijelu možemo stvoriti prazan element koji će nam služiti kao "spremnik" tipkovnice:

Dajemo mu ID ime da bismo ga mogli kasnije uputiti kad kreiramo tipkovnicu pomoću JS-a. Svoj JS kôd možemo pokrenuti i pozivanjem u tijelo:

playKeyboard()

PlayKeyboard.js koristimo kao jednu veliku funkciju. Pokrenut će se čim preglednik dođe do tog retka koda i generirati potpuno radnu tipkovnicu u elementu s

id = “keyboard”.

Prvih nekoliko redaka playKeyboard.js postavlja funkcionalnost mobilnih uređaja (nije obavezno) i stvara novi AudioSynth()objekt. Ovaj objekt koristimo za pozivanje metoda audiosynth.js s kojima smo se ranije povezali. Jednu od ovih metoda koristimo na početku za postavljanje glasnoće zvuka.

Na liniji 11 postavili smo položaj sredine C na 4. oktavu.

2. Postavite vezove tipki

Prije nego generiramo tipkovnicu, trebali bismo postaviti veze za tipke jer određuju koliko tipki treba generirati.

Prvotno sam želio probati svirati uvodne note 'Für Elise', pa sam odabrao raspon od 4 oktave za ukupno 48 crno-bijelih tipki. To je zahtijevalo gotovo svaku tipku na mojoj (PC) tipkovnici i možete slobodno uključiti manje.

Napomena upozorenja: Nemam najbolje poveznice tipki pa bi se mogle osjećati neintuitivno kad zapravo pokušate igrati. Možda je ovo cijena pokušaja stvaranja 4-oktavne tipkovnice.

Da biste postavili vezivanja ključeva, prvo stvorite objekt koji će za ključeve upotrebljavati kod ključa, a bilješku koja će se reproducirati kao vrijednosti ključa (početni redak 15):

var keyboard = { /* ~ */ 192: 'C,-2', /* 1 */ 49: 'C#,-2', /* 2 */ 50: 'D,-2', /* 3 */ 51: 'D#,-2', //...and the rest of the keys } 

Komentari označavaju tipke koje korisnik može pritisnuti na tipkovnici računala. Ako korisnik pritisne tipku tilde, tada je odgovarajući kôd tipke 192. Kôd tipke možete dobiti pomoću alata kao što je keycode.info.

Ključna vrijednost je nota koju treba svirati i napisati u formatu 'note, modifikator oktave', gdje modifikator oktave predstavlja relativni položaj oktave iz oktave koja sadrži sredinu C. Na primjer, 'C, -2' je nota C 2 oktave ispod srednje C.

Imajte na umu da ne postoje 'ravni' tipke. Svaka je nota predstavljena "oštrim".

Da bi naša klavirska klavijatura bila funkcionalna, moramo pripremiti tablicu obrnutog pretraživanja gdje mijenjamo key: valueparove tako da nota koja će se svirati postane ključ, a kôd tipke vrijednost.

Takva nam je tablica potrebna jer želimo prelaziti preko glazbenih nota kako bismo lako generirali našu tipkovnicu.

Sada ovdje stvari mogu postati nezgodne: zapravo nam trebaju 2 tablice obrnutog pretraživanja.

Koristimo jednu tablicu za traženje oznake koju želimo prikazati za tipku računala koju pritisnemo za reprodukciju note (deklarirana kao reverseLookupTextna liniji 164), a drugu za traženje stvarne tipke koja je pritisnuta (deklarirana kao reverseLookupna liniji 165).

Pronicljivi može shvatiti da obje tablice pretraživanja imaju vrijednosti ključeva, pa koja je razlika između njih?

It turns out that (for reasons unknown to me) when you get a keycode that corresponds to a key and you try to use String.fromCharCode() method on that keycode, you don’t always get back the same string representing the pressed key.

For example, pressing left open bracket yields keycode 219 but when you actually try to convert the keycode back to a string using String.fromCharCode(219) it returns "Û". To get "[", you have to use key code 91. We replace the incorrect codes starting on line 168.

Getting the right keycode initially involved a bit of trial and error, but later I realized you can just use another function (getDispStr() on line 318) to force the correct string to be displayed.

The majority of the keys do behave properly but you can choose to start with a smaller keyboard so you don’t have to deal with incorrect keycodes.

3. Generate Keyboard

We start the keyboard generation process by selecting our element keyboard container with document.getElementById(‘keyboard’) on line 209.

On the next line, we declare the selectSound object and set the value property to zero to have audioSynth.js load the sound profile for piano. You may wish to enter a different value (can be 0-3) if you want to try out other instruments. See line 233 of audioSynth.js with Synth.loadSoundProfile for more details.

On line 216 with var notes, we retrieve the available notes for one octave (C, C#, D…B) from audioSynth.js.

We generate our keyboard by looping through each octave and then each note in that octave. For each note, we create a element to represent the appropriate key using document.createElement(‘div’).

To distinguish whether we need to create a black or white key, we look at the length of the note name. Adding a sharp sign makes the length of the string greater than one (ex. ‘C#’) which indicates a black key and vice versa for white.

For each key we can set a width, height, and an offset from the left based on key position. We can also set appropriate classes for use with CSS later.

Next, we label the key with the computer key we need to press to play its note and store it in another element. This is where reverseLookupText comes in handy. Inside the same , we also display the note name. We accomplish all of this by setting the label’s innerHTML property and appending the label to the key (lines 240-242).

label.innerHTML = '' + s + '' + '

' + n.substr(0,1) + '' + (__octave + parseInt(i)) + '' + (n.substr(1,1)?n.substr(1,1):'');

Similarly, we add an event listener to the key to handle mouse clicks (line 244):

thisKey.addEventListener(evtListener[0], (function(_temp) { return function() { fnPlayKeyboard({keyCode:_temp}); } })(reverseLookup[n + ',' + i]));

The first parameter evtListener[0] is a mousedown event declared much earlier on line 7. The second parameter is a function that returns a function. We need reverseLookup to get us the correct keycode and we pass that value as a parameter _temp to the inner function. We will not need reverseLookup to handle actual keydown events.

This code is pre-ES2015 (aka ES6) and the updated, hopefully clearer equivalent is:

const keyCode = reverseLookup[n + ',' + i]; thisKey.addEventListener('mousedown', () => { fnPlayKeyboard({ keyCode }); }); 

After creating and appending all necessary keys to our keyboard, we will need to handle the actual playing of a note.

4. Handle Key Presses

We handle key presses the same way whether the user clicks the key or presses the corresponding computer key through use of the function fnPlayKeyboard on line 260. The only difference is the type of event we use in addEventListener to detect the key press.

We set up an array called keysPressed in line 206 to detect what keys are being pressed/clicked. For simplicity, we will assume that a key being pressed can include it being clicked as well.

We can divide the process of handling key presses into 3 steps: adding the keycode of the pressed key to keysPressed, playing the appropriate note, and removing the keycode from keysPressed.

The first step of adding a keycode is easy:

keysPressed.push(e.keyCode);

where e is the event detected by addEventListener.

If the added keycode is one of the key bindings we assigned, then we call fnPlayNote() on line 304 to play the note associated with that key.

In fnPlayNote(), we first create a new Audio() element container for our note using the generate() method from audiosynth.js. When the audio loads, we can then play the note.

Lines 308-313 are legacy code and seem they can just be replaced by container.play(), though I have not done any extensive testing to see what the difference is.

Removing a key press is also quite straightforward, as you can just remove the key from the keysPressed array with the splice method on line 298. For more details, see the function called fnRemoveKeyBinding().

The only thing we have to watch out for is when the user holds down a key or multiple keys. We have to make sure that the note only plays once while a key is held down (lines 262-267):

var i = keysPressed.length; while(i--) { if(keysPressed[i]==e.keyCode) { return false; } } 

Returning false prevents the rest of fnPlayKeyboard() from executing.

Summary

We have created a fully functioning piano keyboard using vanilla JavaScript!

To recap, here are the steps we took:

  1. We set up our index HTML file to load the appropriate JS files and execute

    playKeyboard() in to generate and make the keyboard functional. We have a element with id= "keyboard" where the keyboard will be displayed on the page.

  2. In our JavaScript file playKeyboard.js, we set up our key bindings with keycodes as keys and musical notes as values. We also create two reverse lookup tables in which one is responsible for looking up the appropriate key label based on the note and the other for looking up the correct keycode.

  3. We dynamically generate the keyboard by looping through every note in each octave range. Each key is created as its own element. We use the reverse lookup tables to generate the key label and correct keycode. Then an event listener on mousedown uses it to call fnPlayKeyboard() to play the note. The

    keydown event calls the same function but does not need a reverse lookup table to get the keycode.

  4. We handle key presses resulting from either mouse clicks or computer key presses in 3 steps: add keycode of the pressed key to an array, play the appropriate note, and remove keycode from that array. We must be careful not to repeatedly play a note (from the beginning) while the user continuously holds down a key.

The keyboard is now fully functional but it may look a bit dull. I will leave the CSS part to you ?

Again, here is the JavaScript piano keyboard I made for reference.

If you want to learn more about web development and check out some other neat projects, visit my blog at 1000 Mile World.

Thanks for reading and happy coding!