A UI Interface generating and playing certain frequencies using a speaker

FrequencyUI.py

# Alle notwendigen Module importieren
import numpy as np
import wave, os, pygame, tkinter
from time import perf_counter





#############################################################################################################





# Ein Dictionary um alle Sounds zu speichern
soundBuffer = {}

# Eine .wav Datei mit einer bestimmten Frequenz erstellen
def createWavFile(freq=50, samples=44100, length=5):
    freq = float(freq)

    # calculate the length of the wav file
    nSamples = samples * length #44100 Samples = CD Qualität = 1 Sekunde

    # create the raw waveform data
    x = np.arange(nSamples)/samples
    vals = np.sin(2*np.pi*freq*x)
    data = np.array(vals*32767, dtype=np.int16).tobytes()

    # create the wav file
    wavFile = os.path.join(os.path.dirname(__file__),"wav/", "{}hz.wav".format(freq))
    w = wave.open(wavFile, "wb")
    w.setnchannels(1)
    w.setsampwidth(2)
    w.setframerate(samples)
    w.writeframes(data)
    w.close()

    # Die Datei im Soundbuffer als pygame.moxer.Sound Objekt speichern
    soundBuffer[float(freq)] = pygame.mixer.Sound(wavFile)

    # Den Pfad zur Datei zurückgeben
    return wavFile

# Mehrere .wav Dateien erstellen
def generateWavFiles(start:int=40,end:int=80,step:int=1)->list[str]:
    print("Generiert Sounds... [0/0] 0%")
    filenames = []
    i:int = 0
    while start+i <= end:   
        filenames.append(createWavFile(start+i))
        print(
            "Generiert Sounddateien... [{}{}/{}] {}%".format(
                '0'*(len(str(int((end-start)//step)))-len(str(int(i//step)))), # 0-padding
                int(i//step),                                                  # Bisherige Anzahl
                int((end-start)//step),                                        # Gesamtanzahl
                int(((i//step)/((end-start)//step))*100)                       # Prozent
            )
        )
   
   
   
        i += step
    return filenames

# Spielt einen Sound mit einer bestimmten Frequenz
def play(freq):
    freq = float(freq)

    # Wenn der Sound noch nicht im Soundbuffer ist, erstellen
    wavePath = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "{}hz.wav".format(freq))
    if not os.path.exists(wavePath): wavePath = createWavFile(freq=freq)
        
    pygame.mixer.stop()
    soundBuffer[freq].play(loops=3600, maxtime=0, fade_ms=0) # 3600 Wiederholungen = 1 Stunde

# Den Pygame Soundplayer initialisieren
pygame.mixer.pre_init(44100,-16,1,4096) 
pygame.mixer.init()





#############################################################################################################





# Oberen und unteren Frequenzbereich festlegen
frequencySettings = {
    "top":   80.0,
    "bottom":5.0,
    "step":  1,
}

currentFrequency = frequencySettings["bottom"]
currentPeriod = 1000 / currentFrequency

selectedFrequency = currentFrequency
selectedPeriod = currentPeriod

totalFrequencies = int((frequencySettings["top"]-frequencySettings["bottom"])/frequencySettings["step"])

# Genreiere einen Orddner, in dem alle .wav Dateien gespeichert werden, sofern nicht vorhanden
if not os.path.exists(os.path.join(os.path.dirname(__file__),"wav/")):
    os.mkdir(os.path.join(os.path.dirname(__file__),"wav/"))

# Generiere alle .wav Dateien, sofern noch nicht vorhanden
if not os.path.exists(os.path.join(os.path.dirname(__file__),"wav/","{}hz.wav".format(float(frequencySettings["bottom"])))):
    generateWavFiles(start=frequencySettings["bottom"],end=frequencySettings["top"],step=frequencySettings["step"])





#############################################################################################################







def apply(freq):
    global currentFrequency
    global currentPeriod

    freq = float(freq)

    # Wenn die Frequenz = -1 ist, dann die ausgewählte Frequnz nehmen
    if freq == -1.0: freq = selectedFrequency

    # Wenn die Frequenz größer als das Maximum ist, setzte sie zurrück
    if freq > frequencySettings["top"]: freq = frequencySettings["top"]

    # Wenn die Frequenz kleiner als das Minimum ist, setzte sie zurück
    if freq < frequencySettings["bottom"]: freq = frequencySettings["bottom"]

    print("Wende die Frequenz {}Hz an...".format(freq))

    currentFrequency = freq
    currentPeriod = 1000 / currentFrequency

    updateFreqencyLabel()

    








#############################################################################################################





# Das Fenster erstellen
root = tkinter.Tk()
root.title("Sound Generator")
root.geometry("640x480")

# Ein Label erstellen, auf dem die aktuelle, die ausgewählte und die maximal mögliche Frequenz angezeigt wird
def updateFreqencyLabel():
    text = """
    Aktuelle Frequenz: {}hz
    Aktuelle Periodenlänge: {}ms

    Ausgewählte Frequenz: {}hz
    Ausgewählte Periodenlänge: {}ms

    Maximal mögliche Frequenz: {}hz
    Maximal mögliche Periodenlänge: {}ms
    Minimal mögliche Frequenz: {}hz
    Minimal mögliche Periodenlänge: {}ms
    """.format(
        currentFrequency,
        round(currentPeriod, 1),
        selectedFrequency,
        round(selectedPeriod, 1),
        frequencySettings["top"],
        round(1000 / frequencySettings["top"], 1),
        frequencySettings["bottom"],
        round(1000 / frequencySettings["bottom"], 1)
    )

    rootLabelFreqency.config(text=text)

rootLabelFreqency = tkinter.Label(
    root,
    text=""
)
rootLabelFreqency.pack()
updateFreqencyLabel()

# Einen Slider erstellen, auf dem die Frequenz eingestellt werden kann
def onSliderChange(val):
    global selectedFrequency
    global selectedPeriod

    # Berechne die ausgewählte Frequenz
    selectedFrequency = float(val)
    selectedPeriod = 1000 / selectedFrequency

    updateFreqencyLabel()

rootSliderFrequency = tkinter.Scale(root,
    from_=frequencySettings["bottom"],
    to=frequencySettings["top"],
    orient=tkinter.HORIZONTAL,
    command = onSliderChange,
    tickinterval=10,
    length=640
)
rootSliderFrequency.pack()

# Einen Knopf mit dem die ausgewählte Frequenz angeweendet werden kann, ein Knopf mit dem 50 Hz angeweendet werden kann, ein Knopf mit dem die Frequenz auf 60hz zurückgesetzt werden kann
rootButtonApply = tkinter.Button(
    root,
    text="Ausgewählte Frequenz anwenden",
    command=lambda: apply(-1.0)
)
rootButton50hz = tkinter.Button(
    root,
    text="50 Hz anwenden",
    command=lambda: apply(50.0)
)
rootButtonReset = tkinter.Button(
    root,
    text="60 Hz anwenden (Zurrücksetzen)",
    command=lambda: apply(60.0)
)
rootButtonApply.pack()
rootButton50hz.pack()
rootButtonReset.pack()

# Das Fenster anzeigen und auf den Benutzer warten
tkinter.mainloop()