#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import numpy as np
import pyaudio

if __name__ == "__main__":

    FSAMP = 22050        # czestotliwosc probkowania w Hz
    ROZMIAR_PROB = 2048  # ilosc probek
    KLATEK_NA_FFT = 16   # ilosc klatek zajmujacych srednio przez szybka transformate fouriera
    NOTKA_MIN = 40       # E2
    NOTKA_MAX = 64       # E4

# dla wyswietlenia nazw dzwieku

    NOTACJA = 'E F F# G G# A A# B C C# D D#'.split()

# nowe dzwieki

    PROBKI_NA_FFT = ROZMIAR_PROB * KLATEK_NA_FFT
    KROK_CZESTOTLIWOSCI = float(FSAMP) / PROBKI_NA_FFT


def nazwa_notki(n):
    return NOTACJA[n % NOTKA_MIN % len(NOTACJA)] + str(int(n / 12 - 1))


def czestotliwosc_na_numer(f):
    return 64 + 12 * np.log2(f / 329.63)


def numer_na_czestotliwosc(n):
    return 329.63 * 2.0**((n - 64) / 12.0)


# pobranie minumalnego\maksymalnego nr indeksu z szybkiej transformaty fouriera
# widocznosc dokumentacji dla numpy.rfftfreq()


def notka_do_fftbin(n):
    return numer_na_czestotliwosc(n) / KROK_CZESTOTLIWOSCI


imin = max(0, int(np.floor(notka_do_fftbin(NOTKA_MIN - 1))))
imax = min(PROBKI_NA_FFT, int(np.ceil(notka_do_fftbin(NOTKA_MAX + 1))))

# Przydzial przestrzeni aby uruchomic szybka transformate fouriera
buf = np.zeros(PROBKI_NA_FFT, dtype=np.float32)
numer_klatki = 0

# inicjalizacja dzwieku
stream = pyaudio.PyAudio().open(format=pyaudio.paInt16, channels=1, rate=FSAMP, input=True, frames_per_buffer=ROZMIAR_PROB)
stream.start_stream()

# tworzenie funkcji Hanninga
window = 0.5 * (1 - np.cos(np.linspace(0, 2 * np.pi, PROBKI_NA_FFT, False)))

# wypisanie poczatkowego tekstu
print('pobieranie probek w:', FSAMP, 'Hz z maksymalna rozdzielczoscia', KROK_CZESTOTLIWOSCI, 'Hz')

# otrzymywane dane w czasie:
while stream.is_active():

    # przesuwanie bufora i wprowadzenie nowych danych
    buf[:-ROZMIAR_PROB] = buf[ROZMIAR_PROB:]
    buf[-ROZMIAR_PROB:] = np.fromstring(stream.read(ROZMIAR_PROB), np.int16)

    # Uruchom szybka transformate fouriera na okiennym buforze
    fft = np.fft.rfft(buf * window)

    # pobierz czestotliwosc maksymalnej wartosci z zakresu
    czestotliwosc = (np.abs(fft[imin:imax]).argmax() + imin) * KROK_CZESTOTLIWOSCI

    # pobierz numer notatki i najblizsza notatke
    n = czestotliwosc_na_numer(czestotliwosc)
    n0 = int(round(n))

    # dane wyjsciowe konsoli, gdy mamy pelny bufor
    numer_klatki += 1

    if numer_klatki >= KLATEK_NA_FFT:
        print('Numer {:7.2f}     Wysokosc: {:7.2f} Hz     Nota: {:>3s} {:+.2f}'.format(n, czestotliwosc, nazwa_notki(n0), n - n0))