Swan's Quest, Chapter 2: A time for tones

Highlight

第二章的挑战是：用代码生成特定频率的音调（tone），通过设备扬声器播放出来。和第一章的「检测声音」不同，这一章要求你「生成声音」。

核心内容

Swan’s Quest 第一章让玩家接触 accessible interfaces。第二章把场景带回 Lizard 和 Swan 的卷轴谜题：玩家要为 Swan 播放一串 musical notes，才能通过挑战。

这件事的难点不是播放一个声音文件。挑战要求你按频率生成 tone，再按固定节奏依次播放。演讲把入口压缩成两个 API：ToneOutput 负责发声，Timer 负责按时间推进音符序列。

单个 440 Hz 的 middle A 很容易响起来。真正要完成挑战，还要在 400 毫秒一拍的循环里切换音符，结束时停止 ToneOutput、取消 timer，并调用 endPerformance() 告诉 Swan 表演完成。

最后的 side quest 继续沿用同一套代码。Swan 给的是 C-major scale，练习题要求改成 F-major scale。演讲给出的推理很具体：从 F4 开始，复用已有频率，需要升八度时把频率乘以 2，例如把 A4 的 440 Hz 变成 A5 的 880 Hz。

详细内容

ToneOutput 负责生成连续声音

（01:09）ToneOutput 是这场挑战的发声入口。演讲说明它每秒生成 44,100 个 samples，让人耳听到连续声音。

//  ToneOutput.swift

public class ToneOutput : AURenderCallbackDelegate {
    let sampleRate = 44100.0

    public func play(tone: Tone) { /**/ }

    public func stopTones() { /**/ }

    // ...

}

关键点：

• sampleRate = 44100.0 对应 transcript 中的 44,100 samples a second。
• play(tone:) 创建 tone 对应的信号。
• stopTones() 停止正在播放的 tone。
• 这段类型来自 Sonic Workshop，并被放进 Sonic Create，供玩家在自己的项目里使用。

（01:30）传给 ToneOutput 的值是 Tone。它只暴露两个核心参数：pitch 和 volume。

//  ToneOutput.swift

public struct Tone: Codable {
    public var pitch: Double
    public var volume: Double

    // ...
}

关键点：

• pitch 是频率的 Double 表示。
• volume 也是 Double。
• Codable 让 tone 作为简单数据结构保存和传递。
• 这让挑战代码不用直接处理底层音频 sample。

先播放一个 middle A

（01:45）第一段可运行代码只做一件事：创建 ToneOutput，构造 440 Hz、音量 0.3 的 tone，然后播放它。

// Play a middle A

import SPCAudio

let toneOutput = ToneOutput()
let middleA = Tone(pitch: 440.0, volume: 0.3)
toneOutput.play(tone: middleA)

关键点：

• import SPCAudio 引入示例所需的音频类型。
• ToneOutput() 是发声对象。
• Tone(pitch: 440.0, volume: 0.3) 对应 transcript 中的 440 Hz middle A。
• toneOutput.play(tone: middleA) 会让 Playground 发出持续音调。

（02:21）演讲提醒：如果 Playground 代码不停止运行，这个 tone 会一直播放。示例用 DispatchQueue.main.asyncAfter 在 400 毫秒后调用 stopTones()。

// Play a middle A

import SPCAudio

let toneOutput = ToneOutput()
let a4 = Tone(pitch: 440.0, volume: 0.3)
toneOutput.play(tone: a4)

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + DispatchTimeInterval.milliseconds(400)) {
    toneOutput.stopTones()
}

关键点：

• a4 仍然是 440 Hz 的 middle A。
• toneOutput.play(tone: a4) 先启动声音。
• DispatchTimeInterval.milliseconds(400) 给声音一个短时长。
• 闭包里的 toneOutput.stopTones() 负责结束持续播放。

用 Timer 串起多个音符

（02:51）单个延迟适合停止一个音。要连续播放多个音符，演讲推荐 Timer，因为它能按固定间隔重复执行同一段逻辑。

// Play more than one tone

let toneOutput = ToneOutput()
let tones = [
    Tone(pitch: 440.00, volume: 0.3),
    Tone(pitch: 493.88, volume: 0.3),
    Tone(pitch: 523.25, volume: 0.3)
]

var toneIndex = 0
Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 0.4, repeats: true) { timer in
    guard toneIndex < tones.count else {
        toneOutput.stopTones()
        timer.invalidate()
        owner.endPerformance()
        return
    }

    toneOutput.play(tone: tones[toneIndex])
    toneIndex += 1
}

关键点：

• tones 保存 middle A、middle B、middle C 的频率。
• toneIndex 记录下一次要播放数组里的哪一个 tone。
• withTimeInterval: 0.4 对应 transcript 中每 400 毫秒播放下一个音符。
• guard toneIndex < tones.count 到达数组末尾后进入收尾分支。
• toneOutput.stopTones() 停止音频输出，timer.invalidate() 停止重复 timer。
• owner.endPerformance() 告诉挑战系统表演已经完成，玩家获得进度。

核心启发

1. 做一个音阶练习器 做什么：用按钮选择 C-major、F-major 等音阶，然后按顺序播放每个音。 为什么值得做：session 已经给出 tone 数组、0.4 秒 timer 和升八度时频率乘以 2 的方法。 怎么开始：先复用官方的 tones 数组和 Timer.scheduledTimer，再把不同音阶映射成不同的 Tone(pitch:volume:) 列表。

2. 做一个听音记忆挑战 做什么：播放三到五个 tone，让用户按顺序复现。 为什么值得做：这正好延伸 Swan’s Quest 中“为 Swan 播放一串 musical notes”的任务。 怎么开始：用 ToneOutput.play(tone:) 播放题目，用 toneIndex 控制进度，用户完成后调用和挑战类似的结束逻辑。

3. 做一个频率实验面板 做什么：提供 pitch 和 volume 输入，让用户听到不同频率、不同音量的结果。 为什么值得做：Tone 的公开参数只有 pitch 和 volume，很适合用来理解频率和响度。 怎么开始：把 Tone(pitch: 440.0, volume: 0.3) 中的两个数字换成控件输入，播放前生成新的 Tone。

4. 做一个 side quest 辅助器 做什么：把 C-major scale 改写成 F-major scale，并标出需要新增的 B-flat。 为什么值得做：transcript 明确要求从 F4 开始、复用 C-major 代码、用频率翻倍得到高八度。 怎么开始：先保留原有播放循环，只替换 tones 数组里的频率；遇到高八度音时用原频率乘以 2。

关联 Session

• Swan’s Quest, Chapter 1: Voices in the dark — Swan’s Quest 第一章，提供第二章之前的挑战背景和 accessible interfaces 入口。
• Swan’s Quest, Chapter 3: The notable scroll — 第三章继续处理音高与音符抽象，官方片段包括 NoteProtocol 和多音播放 redux。
• Swan’s Quest, Chapter 4: The sequence completes — 第四章把序列播放推进到 sequencer、instrument、MIDI note 和 track。
• Build a SwiftUI view in Swift Playgrounds — 展示如何在 Swift Playgrounds 中构建和预览 SwiftUI view，并推荐继续体验 Swan’s Quest。
• Create Swift Playgrounds content for iPad and Mac — 讲解如何制作跨 iPad 和 Mac 的 Swift Playgrounds book 内容。