import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
plt.style.use("bmh")
import sounddevice as sd
import threading
from Notas import Nota, eNotas, tipoNota, modificador

class Instrumento(threading.Thread):

    # Notas: Lista de notas a reproducir
    # Velocidad: Velocidad de reproduccion (bpm = 1/vel * 60) (1 = 1 negra por segundo)
    # Volumen: Volumen de reproduccion (0 (silencio) - 1 (maximo))
    # Barrier: Barrier para sincronizar los threads
    def __init__(self, notas: list, velocidad: int, volumen: float, barrier=None):
        super().__init__()
        self.notas = notas
        self.velocidad = velocidad
        self.barrier = barrier
        self.volumen = volumen
        self.fs = 44100
        self.stream = sd.OutputStream(samplerate=self.fs, channels=1)
        self.stream.start()

    def beep(self, nota: Nota, velocidad: int):
        # Calculate the duration of the beep in seconds
        duration = nota.duracion() * velocidad

        # Calculate the frequency
        f = nota.frec()

        # Generate the time values for the samples
        t = np.linspace(0, duration, int(self.fs * duration), False)

        # Generate the samples for the sine wave
        wave = np.sin(f * t * 2 * np.pi)

        # Ensure that highest value is in 16-bit range
        audio = wave * (2**15 - 1) / np.max(np.abs(wave))
        audio = audio.astype(np.float32)

        # Apply volume
        audio = audio * self.volumen

        # Play the audio
        self.stream.write(audio)

    def run(self):
        # Wait for all threads to be ready
        self.barrier.wait()
        # Play the notes one by one
        for nota in self.notas:
            self.beep(nota, self.velocidad)

    def close(self):
        # Close the stream
        self.stream.close()


if __name__ == "__main__":

    # Cancion de We wish you a merry christmas en Do Mayor, cada linea un compás (3/4)
    melodia = [Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N), 
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.SI, tipoNota.C),
               Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.MI, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5),
               Nota(eNotas.SI, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.MI, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.MI, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.FA, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.MI, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5),
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.C), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.C),
               Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N), Nota(eNotas.DO, tipoNota.B, octava=5),Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5),
               Nota(eNotas.SI, tipoNota.B), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.SOL, tipoNota.B), Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5),
               Nota(eNotas.MI, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5),
               Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.C), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.C),
               Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N), 
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.B, octava=5), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.SI, tipoNota.C),
               Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.MI, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.DO, tipoNota.C, octava=5),
               Nota(eNotas.SI, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.N),
               Nota(eNotas.MI, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.MI, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.FA, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.MI, tipoNota.C, octava=5), Nota(eNotas.RE, tipoNota.C, octava=5),
               Nota(eNotas.DO, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.C), Nota(eNotas.SOL, tipoNota.C),
               Nota(eNotas.LA, tipoNota.N), Nota(eNotas.RE, tipoNota.N, octava=5), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N), Nota(eNotas.DO, tipoNota.B, octava=5)]

    acompañamiento = [Nota(eNotas.SILENCIO, tipoNota.N),
                      Nota(eNotas.MI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.LA, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.FA, tipoNota.BP, octava=3, modificador=modificador.SS),
                      Nota(eNotas.SI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.LA, tipoNota.BP, octava=3, modificador=modificador.BE),
                      Nota(eNotas.DO, tipoNota.BP),
                      Nota(eNotas.FA, tipoNota.B, octava=3), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N, octava=3),
                      Nota(eNotas.DO, tipoNota.B, octava=3), Nota(eNotas.SILENCIO, tipoNota.N),
                      Nota(eNotas.MI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.SI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.LA, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.MI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.MI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.SOL, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.FA, tipoNota.B, octava=3), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N, octava=3),
                      Nota(eNotas.DO, tipoNota.B, octava=3), Nota(eNotas.SILENCIO, tipoNota.N),
                      Nota(eNotas.MI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.LA, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.FA, tipoNota.BP, octava=3, modificador=modificador.SS),
                      Nota(eNotas.SI, tipoNota.BP, octava=3),
                      Nota(eNotas.LA, tipoNota.BP, octava=3, modificador=modificador.BE),
                      Nota(eNotas.DO, tipoNota.BP),
                      Nota(eNotas.FA, tipoNota.B, octava=3), Nota(eNotas.SI, tipoNota.N, octava=3),
                      Nota(eNotas.DO, tipoNota.B, octava=3)]


#Create the barrier
barrier = threading.Barrier(2)

#Create the threads
instrumento1 = Instrumento(melodia, 0.5, 1, barrier)
instrumento2 = Instrumento(acompañamiento, 0.5, 0.5, barrier)

#Start both threads
instrumento1.start()
instrumento2.start()

#Wait for both threads to finish
instrumento1.join()
instrumento2.join()

#Close the streams
instrumento1.close()
instrumento2.close()