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介绍

我近年遇上四个基于输入文本生成摩斯代码音频文件的急需。几番寻找无果之后,笔者决定本身编写二个生成器。

下载源代码 – 2.63 KB

图片 1

因为自己梦想经过web的法子访问作者的摩斯代码音频文件,所以作者说了算使用PHP作为本身注重的编程语言。上边的截图展现了多个起来生成莫斯代码的网页。在下载的zip文件中,包蕴了用来提交文件的网页以至用于转移和突显音频文件的PHP源文件。假若您想测验PHP代码,你需求将网页和连锁的PHP文件复制到启用了PHP的服务器上。

对于众三个人的话,莫斯代码就像是有个别老电影中表现的那么,正是一对“点”和“横线”的队列,大概三回九转串的哔哔声。显著,借令你想用计算机代码来生成莫斯代码,这样的精通是远远不够的。那篇随笔将会介绍生成莫斯代码的成分,如何生成WAVE 格式的音频文件,以致怎么样用PHP将莫斯代码转产生音频文件。

莫斯代码

莫斯代码是一种文本编码方式。它的助益是编码方便,并且用人耳就可以知道有扶持的解码。本质上,是透过音频(大概有线电频)的开和关,进而产生或短或长的韵律脉冲,日常称作点(dot)和线(dash),或然用有线电术语称作“嘀”和“嗒”。用今世数字通讯术语,莫斯代码是一种振幅键控(amplitude shift keying ,ASK)。

在莫斯代码中,字符(字母,数字,标点符号和特殊符号)被编码成二个“嘀”和“嗒”的行列。所以为了把文件转产生莫斯代码,大家率先要显著哪些来代表“嘀”和“嗒”。二个很显明的选项就是,用0代表“嘀”,用1代表“嗒”,或然反过来。不幸的是,莫斯代码应用的是可变长编码方案。所以我们也应当要动用一种可变长连串,恐怕应用一种格局,把数量打包成一种电脑内部存款和储蓄器通用的牢固位宽(fixed bit-size)的格式。其它,须求特别注意的是,莫斯代码并不区分字母大小写,何况对部分特殊符号不可能编码。在大家那几个完毕中,未定义的字符和标记将会被忽略。

在这里个连串中,内部存款和储蓄器占用实际不是一个亟待极度思虑的标题。所以,大家建议一个轻松易行的编码方案,即用“0”来表示每个“嘀”,用“1”来代表各类“嗒”,并且把他们坐落于三个字符串关联数组中。定义莫斯代码编码表的PHP代码犹如下边那样:

$CWCODE = array ('A'=>'01','B'=>'1000','C'=>'1010','D'=>'100','E'=>'0',
     'F'=>'0010','G'=>'110','H'=>'0000','I'=>'00','J'=>'0111',
     'K'=>'101','L'=>'0100','M'=>'11','N'=>'10', 'O'=>'111',
     'P'=>'0110','Q'=>'1101','R'=>'010','S'=>'000','T'=>'1',
     'U'=>'001','V'=>'0001','W'=>'011','X'=>'1001','Y'=>'1011',
     'Z'=>'1100', '0'=>'11111','1'=>'01111','2'=>'00111',
     '3'=>'00011','4'=>'00001','5'=>'00000','6'=>'10000',
     '7'=>'11000','8'=>'11100','9'=>'11110','.'=>'010101',
     ','=>'110011','/'=>'10010','-'=>'10001','~'=>'01010',
     '?'=>'001100','@'=>'00101');

需求注意的是,要是您极其留意内部存款和储蓄器占用的话,上边的代码能够解释为位(bit)。给各样代码扩展一个从头位,就能够产生二个位的情势,各样字符就足以用一个字节来囤积。同一时间,当深入分析最后编码的时候,要删减开首位侧面的位(bit),进而赢得真正的变长编码。

固然不菲人从没发掘到,事实上“时间间距”是概念莫斯代码的关键因素,所以理解那点是生成莫斯代码的最主要。所以,大家要做的第一件事,便是概念莫斯代码的内部码(即“嘀”和“嗒”)的时光间距。为了便利起见,我们定义二个“嘀”的声响长度为叁个时日单位dt,“嘀”和“嗒”之间的区间也是叁个光阴单位dt;定义贰个“嗒”的长短为3个dt,字符(letters)之间的距离也是3个dt;定义单词(words)之间的间隔是7个dt。所以,计算起来,我们的时刻里程一览表好似上边那样:

项目

岁月长短

dt

“嘀”/“嗒”之间的间隔

dt

“嗒”

3*dt

字符之间的间隔

3*dt

单词之间的间距

7*dt

在莫斯代码中,编码声音的“播放速度”平时用 单词数/分钟(WPM卡塔尔国来代表。由于俄语单词有分歧的长度,并且字符也可能有两样数量的“嘀”和“嗒”,所以,从WPM转产生(音频)数字采集样本并非看上去那样轻巧。在一份被国际共青团和少先队利用的方案中,接收5个字符作为单词的平均长度,同有毛病候,三个数字或标点被看作2个字符。那样,平均七个单词便是肆十七个时刻单位dt。那样,要是你钦定了WPM,那么我们总的播放时间正是50 * WPM的大运单位/分钟,各种“嘀”(即三个光阴单位dt)的尺寸等于1.2/WPM秒。那样,给出三个“嘀”的时辰长短,其余因素的时长超轻便就可见总括出来。

您大概已经注意到,在上边展现的网页中,对于低于15WPM的选项,大家利用了“Farnsworth spacing”。那么那些“Farnsworth spacing”又是个什么样鬼?

当报务员学习用耳朵来解码莫斯代码的时候,他就能够发觉到,当播放速度变化的时候,字符现身的点子也会随之变化。当播放速度低于10WPM的时候,他能够从容的分辨“嘀”和“嗒”,何况知道发送的哪些字符。可是当播放速度超越10WPM的时候,报务员的鉴定分别就能够出错,他识别出来的字符会多于实际的“嘀”和“嗒”。当一个读书的时候习于旧贯低速莫斯代码的人,在拍卖火速广播代码的时候,就能够现出难题。因为节奏变了,他无心的识别就能够出错。

为了消除那一个标题,“Farnsworth spacing”就被发明出来了。本质上来说,字母和符号的广播速度仍旧选取高于15WPM的快慢,同期,通过在字符之间插入越来越多的空格,来使全部的播报速度下滑。那样,报务员就可以知道以多个合理的快慢和拍子来分辨各种字符,一旦有所的字符都学习完结,就可以增加速度,而接纳员只需求加速识别字符的进程就可以了。本质上的话,“Farnsworth spacing”这几个本领消除了点子变化那么些标题,使接纳员能够异常快学习。

进而,在总连串统中,对于更低的播报速度,都统一成15WPM。相呼应的,多个“嘀”的长度是0.08秒,不过字符之间和单词之间的间隔就不再是3个dit只怕7个dit,而是实行的调度以适应全体进程。

生成声音

在PHP代码中,一个字符(几天前前数组的目录)代表一组由“嘀”、“嗒”和空域间距组成的莫斯声音。大家用数字采集样板来组成音频连串,况且将其写入到文件中,同时丰裕适当的头新闻来将其定义成WAVE格式。

生成声音的代码其实一定简单,你能够在项目中PHP文件中找到它们。作者开掘定义贰个“数字振荡器”格外平价。每调用壹次osc(卡塔尔国,它就能够再次来到二个从正玄波发生的按时采集样本。运用动静采集样本和声频标准,生成WAVE格式的节奏已经足足了。在爆发的正玄波中的-1到+1之间是被移位和调动过的,那样声音的字节数据足以用0到255来代表,相同的时候128意味着零振幅。

何况,在生成声音方面大家还要考虑其余叁个难题。常常来说,大家是透过正玄波的按钮来生成莫斯代码。可是你直接那样来做的话,就能够意识你转移的连续信号会占用超级大的带宽。所以,平时有线电装置会对其再说更正,以削减带宽占用。

在大家的品种中,也会做这么的改良,只但是是用数字的不二诀要。既然大家早就精晓了三个细小声音样品“嘀”的时间长短,那么,能够证实,最小带宽的声幅发生在长短等于“嘀”的正玄波半周期。事实上,大家运用低通滤波器(low pass filter)来过滤音频非确定性信号也能落得平等的机能。但是,既然大家已经掌握全体的时限信号字符,我们一向省略的过滤一下每叁个字符功率信号就可以了。

转移“嘀”、“嗒”和空白模拟信号的PHP代码就好像上面那样:

while ($dt < $DitTime) {
  $x = Osc();
  if ($dt < (0.5*$DitTime)) {
    // Generate the rising part of a dit and dah up to half the dit-time
    $x = $x*sin((M_PI/2.0)*$dt/(0.5*$DitTime));
    $ditstr .= chr(floor(120*$x+128));
    $dahstr .= chr(floor(120*$x+128));
    }
  else if ($dt > (0.5*$DitTime)) {
    // For a dah, the second part of the dit-time is constant amplitude
    $dahstr .= chr(floor(120*$x+128));
    // For a dit, the second half decays with a sine shape
    $x = $x*sin((M_PI/2.0)*($DitTime-$dt)/(0.5*$DitTime));
    $ditstr .= chr(floor(120*$x+128));
    }
  else {
    $ditstr .= chr(floor(120*$x+128));
    $dahstr .= chr(floor(120*$x+128));
    }
  // a space has an amplitude of 0 shifted to 128
  $spcstr .= chr(128);
  $dt += $sampleDT;
  }
// At this point the dit sound has been generated
// For another dit-time unit the dah sound has a constant amplitude
$dt = 0;
while ($dt < $DitTime) {
  $x = Osc();
  $dahstr .= chr(floor(120*$x+128));
  $dt += $sampleDT;
  }
// Finally during the 3rd dit-time, the dah sound must be completed
// and decay during the final half dit-time
$dt = 0;
while ($dt < $DitTime) {
  $x = Osc();
  if ($dt > (0.5*$DitTime)) {
    $x = $x*sin((M_PI/2.0)*($DitTime-$dt)/(0.5*$DitTime));
    $dahstr .= chr(floor(120*$x+128));
    }
  else {
    $dahstr .= chr(floor(120*$x+128));
    }
  $dt += $sampleDT;
  }

WAVE格式的公文

WAVE是一种通用的音频格式。从最轻巧易行的样式来看,WAVE文件通过在头顶包涵多个平头类别来代表钦命采集样本率的节拍振幅。关于WAVE文件的详细音讯请查看这里Audio File Format Specifications website。对于发生莫斯代码,大家并无需用到WAVE格式的保有参数选项,仅仅要求五个8位的单声道就能够了,所以,so easy。必要专一的是,多字节数据须求动用低位优先(little-endian)的字节顺序。WAVE文件使用一种由称为“块(chunks)”的记录组成的翼虎IFF格式。

WAVE文件由二个ASCII标志符景逸SUVIFF起头,紧跟着三个4字节的“块”,然后是一个暗含ASCII字符WAVE的头音讯,末了是定义格式的数额和声音数据。

在我们的主次中,第二个“块”包括了二个格式表明符,它由ASCII字符fmt和二个4倍字节的“块”。在那处,由于自家动用的是日常脉冲编码调制(plain vanilla PCM)格式,所以每一种“块”都以16字节。然后,大家还索要那个多少:声道数、声音采集样板/秒、平均字节/秒、壹个区块(block)对齐提示器、位(bit)/声音采集样板。其它,由于大家无需高素质立体声,我们只行使单声道,大家利用 11050采集样本/秒(规范的CD品质音频的采样率是 44200采集样本/秒)的采集样板率来生成声音,何况用8位(bit)保存。

最后,真实的节拍数据积攒在接下来的“块”中。当中包罗ASCII字符data,多个4字节的“块”,最终是由字节连串(因为我们接受的是8位(bit卡塔尔/采集样板)组成的实在音频数据。

在程序中,由8位音频振幅体系组成的动静保存在变量$soundstr中。一旦音频数据变动实现,就足以估测计算出全体的“块”大小,然后就足以把它们统一在协作写入磁盘文件中。下边包车型大巴代码显示了什么样生成头音讯和音频“块”。要求注意的是,$riffstr表示EscortIFF头,$fmtstr代表“块”格式,$soundstr代表音频数据“块”。

$riffstr = 'RIFF'.$NSizeStr.'WAVE';
$x = SAMPLERATE;
$SampRateStr = '';
for ($i=0; $i<4; $i++) {
  $SampRateStr .= chr($x % 256);
  $x = floor($x/256);
  }
$fmtstr = 'fmt '.chr(16).chr(0).chr(0).chr(0).chr(1).chr(0).chr(1).chr(0)
          .$SampRateStr.$SampRateStr.chr(1).chr(0).chr(8).chr(0);
$x = $n;
$NSampStr = '';
for ($i=0; $i<4; $i++) {
  $NSampStr .= chr($x % 256);
  $x = floor($x/256);
  }
$soundstr = 'data'.$NSampStr.$soundstr;

总括和商量

咱俩的公文莫斯代码生成器近期看起来逼迫接纳。当然,咱们还足以对它做过多的改动和周密,例如动用别的字符集、直接从文件中读取文本、生成减少音频等等。因为大家这几个类型的目标是使其能够在网络上福利的行使,所以大家那些轻易的方案,已经高达大家的指标了。

本来,长久以来的,希望我们对这几个回顾严酷的代码提议建议。近几来来固然平昔有人在教小编,但自己要么非常不够莫斯代码相关背景知识,所以,固然现身其它的怪诞或疏漏都算是本身的错。

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