#!/usr/bin/env python3
"""La musica dentro la Pieve (assets/audio/pieve.mp3), sintetizzata da zero: un organo morbido (canne di flauto,
poche armoniche) con una melodia lenta originale, sul registro principale, sopra otto accordi in fa maggiore. Dura un giro intero e ricomincia
sullo stesso accordo, così il loop non si sente; il riverbero della chiesa lo aggiunge ffmpeg.
    python3 tools/organo.py            # scrive assets/audio/pieve.mp3 (serve ffmpeg)
"""
import math
import subprocess
import tempfile
import wave
from array import array
from pathlib import Path

SR = 22050
BEAT = 3.0                    # secondi per nota della melodia: due note per accordo
CHORD = 2 * BEAT
OUT = Path(__file__).resolve().parent.parent / "assets" / "audio" / "pieve.mp3"

# Accordi (basso + tre voci) e melodia, due note per accordo. Il giro chiude su fa, come comincia.
CHORDS = [
    ("F2", ["F3", "A3", "C4"]), ("D2", ["D3", "F3", "A3"]), ("Bb1", ["Bb2", "D3", "F3"]), ("C2", ["C3", "E3", "G3"]),
    ("A1", ["F3", "A3", "C4"]), ("G2", ["G3", "Bb3", "D4"]), ("C2", ["C3", "F3", "G3"]), ("F2", ["F3", "A3", "C4"]),
]
MELODY = ["A4", "C5", "D5", "C5", "Bb4", "A4", "G4", "G4", "A4", "C5", "D5", "Bb4", "A4", "G4", "F4", "F4"]
DUR = CHORD * len(CHORDS)
buf = [0.0] * int(SR * DUR)


def hz(note: str) -> float:
    names = {"C": 0, "D": 2, "E": 4, "F": 5, "G": 7, "A": 9, "B": 11}
    semis = names[note[0]] + (1 if "#" in note else -1 if note[1] == "b" else 0)
    return 440 * 2 ** ((semis + 12 * (int(note[-1]) + 1) - 69) / 12)


def pipe(start: float, length: float, freq: float, vol: float, attack: float, release: float,
         partials=((1, 1.0), (2, 0.35), (3, 0.12), (4, 0.06)), vibrato: float = 0.0, wrap: bool = False) -> None:
    """Una canna d'organo: poche armoniche, attacco e rilascio lenti. Con `wrap` la coda che esce dalla fine
    rientra all'inizio: il loop resta continuo."""
    n0, n = int(start * SR), int((length + release) * SR)
    for i in range(n):
        t = i / SR
        env = min(1.0, t / attack) if t < length else max(0.0, 1 - (t - length) / release)
        if env <= 0:
            continue
        f = freq * (1 + vibrato * math.sin(2 * math.pi * 5.2 * t))
        s = sum(a * math.sin(2 * math.pi * f * k * t) for k, a in partials)
        j = n0 + i
        if j >= len(buf):
            if not wrap:
                break
            j -= len(buf)
        buf[j] += vol * env * s


for c, (bass, voices) in enumerate(CHORDS):
    at = c * CHORD
    pipe(at, CHORD, hz(bass), 0.10, 1.0, 1.6, partials=((1, 1.0), (2, 0.5), (3, 0.15)), wrap=True)
    for v in voices:
        pipe(at, CHORD, hz(v), 0.045, 1.2, 1.8, wrap=True)
for m, note in enumerate(MELODY):
    # La melodia su un altro registro dello stesso organo, il principale: più armoniche, nessun vibrato, note staccate.
    # (Su un flauto a onda pura col vibrato sembrava un theremin: Andrea, 25 ottobre.)
    pipe(m * BEAT, BEAT * 0.86, hz(note), 0.04, 0.12, 0.7,
         partials=((1, 1.0), (2, 0.55), (3, 0.32), (4, 0.18), (5, 0.1), (6, 0.06)), wrap=True)

peak = max(abs(x) for x in buf) or 1
with tempfile.TemporaryDirectory() as tmp:
    w = Path(tmp) / "pieve.wav"
    with wave.open(str(w), "wb") as f:
        f.setnchannels(1)
        f.setsampwidth(2)
        f.setframerate(SR)
        f.writeframes(array("h", (int(x / peak * 0.8 * 32767) for x in buf)).tobytes())
    # Il riverbero della navata: echi lunghi e morbidi, senza alti.
    af = "aecho=0.8:0.75:140|310|520|830:0.35|0.26|0.18|0.12,lowpass=f=5000,volume=1.45"
    subprocess.run(["ffmpeg", "-loglevel", "error", "-y", "-i", str(w), "-af", af, "-c:a", "libmp3lame", "-b:a", "96k", str(OUT)], check=True)
print(f"-> {OUT} ({DUR:.0f} s)")