簡易ピアノ

1. アプリ概要

キーボードのキーに音階をマッピングした仮想ピアノ。winsoundでドレミファソラシドを演奏できる。

このアプリはbasicsカテゴリの実践的なPythonアプリです。使用ライブラリは tkinter（標準ライブラリ）、難易度は ★★☆ です。

このアプリは「入門」カテゴリです。ウィンドウ・ウィジェット・イベントの基本構造を反復することで、後から複雑なアプリを作るときの骨格が身につきます。tkinter（標準ライブラリ） を活かして実装するこの構造は、他のアプリにも応用が効きます。

コードを読む前に実行することをおすすめします。動いている挙動を先に把握しておくと、解説で出てくる関数や処理がどこに対応するかが頭に入りやすくなります。

応用のヒントは、機能を 1 つ増やす・見た目を整える・例外を一つでも丁寧に扱う、のいずれかから始めるのがおすすめです。

2. 機能一覧

• ウィンドウはタイトル「簡易ピアノ」・サイズ 700x420 で起動

3. 事前準備・環境

Windows 11（実機）で起動と基本操作を確認しています（全機能の網羅テストではありません）。Linux Mint 22.3（仮想マシン）では起動と画面表示を確認しました。macOS は標準ライブラリの範囲で動作する想定ですが、未検証です。

• Python 3.10 以上
• OS: Windows 11（実機で起動・基本操作を確認）・Linux Mint 22.3（仮想マシンで起動・画面表示を確認）

4. 完全なソースコード

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox
import threading
import sys

# Windows は winsound、それ以外は無音フォールバック
try:
    import winsound
    HAS_SOUND = True
except ImportError:
    HAS_SOUND = False


class App065:
    """簡易ピアノ: キーボード a,s,d,... に音階をマッピング"""

    # ピアノキー: (表示, 周波数Hz, キーボード入力)
    KEYS = [
        ("ド",  261, "a"),
        ("レ",  293, "s"),
        ("ミ",  329, "d"),
        ("ファ", 349, "f"),
        ("ソ",  392, "g"),
        ("ラ",  440, "h"),
        ("シ",  493, "j"),
        ("ド↑", 523, "k"),
    ]
    DURATION_MS = 250  # 1音の長さ

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("簡易ピアノ")
        self.root.geometry("700x420")
        self.root.configure(bg="#f8f9fc")
        self._build_ui()
        # キーボード入力をバインド
        for _, _, key in self.KEYS:
            self.root.bind(f"<KeyPress-{key}>", lambda e, k=key: self.play_by_key(k))

    def _build_ui(self):
        """UI を構築する"""
        # タイトル
        title_frame = tk.Frame(self.root, bg="#3776ab", pady=12)
        title_frame.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(
            title_frame, text="🎹 簡易ピアノ",
            font=("Noto Sans JP", 16, "bold"),
            bg="#3776ab", fg="white"
        ).pack()

        info_frame = tk.Frame(self.root, bg="#f8f9fc")
        info_frame.pack(fill=tk.X, pady=10)
        msg = "キーボードの a s d f g h j k で演奏！ 鍵盤クリックでも音が出ます。"
        if not HAS_SOUND:
            msg += "  (※ winsoundが使えないため画面表示のみ)"
        tk.Label(info_frame, text=msg, bg="#f8f9fc", font=("Noto Sans JP", 11)).pack()

        # 鍵盤を Canvas で描画
        canvas_frame = tk.Frame(self.root, bg="#f8f9fc")
        canvas_frame.pack(pady=20)

        self.canvas = tk.Canvas(canvas_frame, width=640, height=220, bg="#f8f9fc", highlightthickness=0)
        self.canvas.pack()

        self.key_rects = {}  # key char -> rect id
        key_w = 76
        for i, (label, freq, kb) in enumerate(self.KEYS):
            x0 = 4 + i * (key_w + 4)
            y0 = 10
            x1 = x0 + key_w
            y1 = y0 + 200
            rid = self.canvas.create_rectangle(x0, y0, x1, y1, fill="white", outline="#333", width=2)
            self.canvas.create_text(x0 + key_w / 2, y1 - 60, text=label, font=("Noto Sans JP", 16, "bold"), fill="#333")
            self.canvas.create_text(x0 + key_w / 2, y1 - 25, text=kb.upper(), font=("Arial", 12), fill="#3776ab")
            self.key_rects[kb] = rid
            # クリックで音を鳴らす
            self.canvas.tag_bind(rid, "<Button-1>", lambda e, k=kb: self.play_by_key(k))

        # 状態表示
        self.status_var = tk.StringVar(value="演奏してください")
        tk.Label(self.root, textvariable=self.status_var, bg="#f8f9fc",
                 font=("Noto Sans JP", 12, "bold"), fg="#3776ab").pack(pady=8)

        # フォーカスを root に戻すために focus_set
        self.root.focus_set()

    def play_by_key(self, kb):
        """指定キーボード文字に対応する音を再生する"""
        for label, freq, k in self.KEYS:
            if k == kb:
                self._play(label, freq, kb)
                return

    def _play(self, label, freq, kb):
        """音を鳴らして鍵盤を一瞬ハイライト"""
        rid = self.key_rects.get(kb)
        if rid is not None:
            self.canvas.itemconfig(rid, fill="#bcd9f7")
            self.root.after(self.DURATION_MS, lambda: self.canvas.itemconfig(rid, fill="white"))
        self.status_var.set(f"♪ {label} ({freq} Hz)")
        if HAS_SOUND:
            # 音が鳴る間にUIをブロックしないようスレッドで再生
            threading.Thread(
                target=self._beep, args=(freq, self.DURATION_MS), daemon=True
            ).start()

    def _beep(self, freq, duration_ms):
        """winsound.Beep のラッパ (例外は握り潰す)"""
        try:
            winsound.Beep(int(freq), int(duration_ms))
        except Exception:
            pass


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App065(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

簡易ピアノ: キーボード a,s,d,... に音階をマッピングのコードを、実際に書かれている実装に沿って解説します。

6. ステップバイステップガイド

このアプリをゼロから自分で作る手順を解説します。コードをコピーするだけでなく、実際に手順を追って自分で書いてみましょう。

1. 1
   ファイルを作成する

   新しいファイルを作成して app065.py と保存します。使うのは sys・threading・tkinter・winsound だけなので、追加インストールは不要です。

2. 2
   クラスの骨格を作る

   App065 クラスを定義し、__init__ と、末尾の root = tk.Tk() ～ mainloop() の最小構成を書いて、まず空のウィンドウが出ることを確認します。

3. 3
   ウィンドウを設定する

   title("簡易ピアノ")・geometry("700x420")・configure(bg="#f8f9fc") をコンストラクタで設定します。

4. 4
   画面部品を並べる

   _build_ui() の中で、tk.Frame×3・tk.Label×3・tk.Canvas を作って配置します（掲載コードと同じ並び順で書くとレイアウトが一致します）。まず表示だけ確認しましょう。

5. 5
   中心になるメソッドを実装する

   アプリの本体である _play()（12行）・play_by_key()（6行）・_beep()（6行） を実装します。

6. 6
   動作確認する

   python app065.py で起動し、一通りの操作が動くことを確認します。

7. カスタマイズアイデア

基本機能を習得したら、以下のカスタマイズに挑戦してみましょう。

8. よくある問題と解決法

9. 練習問題

アプリの理解を深めるための練習問題です。気になるものから挑戦してみてください（課題3は定型の発展課題です）。

1. 課題1：大文字のキーでも音が鳴るようにする

   Shift を押しながら A を押しても、いまは何も鳴りません。CapsLock がオンのときも同じです。大文字でも同じ音が出るようにしましょう。

   期待結果：Shift を押しながら A を押すと、鍵盤の「ド」が水色に光り、下の表示が「♪ ド (261 Hz)」に変わる。小文字の a はこれまでどおり鳴る。

   合格条件

   • 8つの鍵盤すべてが大文字のキーでも反応する
   • 小文字のキーと鍵盤クリックは、これまでどおり動く
   • 大文字で鳴らしたときも、鍵盤の色が元の白へ戻る

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは __init__() の1か所です。for _, _, key in self.KEYS: のループの中に、大文字用の bind をもう1行足します。
   ヒント②（使うもの）: self.root.bind(f"<KeyPress-{key.upper()}>", lambda e, k=key: self.play_by_key(k)) と書きます。k=key を省くと、ループが終わったあとの最後のキーが8つ全部に使われます。
   つまずきやすい点: 渡す値まで key.upper() にすると、押しても何も鳴りません。play_by_key() は KEYS の3つ目の要素と if k == kb: で比べており、そこに入っているのは小文字だけだからです。しかも一致しなければ何もせずに関数が終わるため、エラーも出ません。

2. 課題2：直近に弾いた音を並べて表示する

   画面に出るのは最後の1音だけです。弾いた順に音名を並べて、簡単な演奏履歴が見えるようにしましょう。

   期待結果：a s d の順に押すと、画面下に「ド レ ミ」と並ぶ。9音目を押すと先頭の音が消えて、常に直近8音だけが残る。

   合格条件

   • キーボードでも鍵盤クリックでも履歴が伸びる
   • 8音を超えると古いものから消える
   • 「♪ ド (261 Hz)」の1行表示は、これまでどおり残る

   ヒント①（どこを触るか）: 触るのは2か所です。_build_ui() の status_var のラベルの下に履歴用のラベルを足し、_play() の self.status_var.set(...) の直後に書き出しを足します。
   ヒント②（使うもの）: self.history = [] と self.history_var = tk.StringVar(value="") を用意し、ラベルは textvariable=self.history_var で作ります。_play() では self.history.append(label) のあと self.history = self.history[-8:] で古い音を捨て、self.history_var.set(" ".join(self.history)) で書き出します。
   つまずきやすい点: ラベルを text= で作ると、あとから set() しても表示が変わりません。文字を差し替えたいときは textvariable= を使います。なお winsound が無い環境では音は出ませんが履歴は伸びます。_play() の if HAS_SOUND: がビープを鳴らす部分だけを囲っているからです。

3. 課題3：保存機能の追加

   処理結果をファイルに保存する機能を追加しましょう。