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Clock構造体の実装

engineモジュールに新しいClock構造体を作成しました。以下の機能を提供します：

主要機能

1. BPMからMIDIクロック生成: BPM値からMIDIクロック（24 PPQ – Pulses Per Quarter note）を生成
2. トラック駆動: 各トラックにクロック信号を送信してシーケンス再生を制御
3. 時間変換ヘルパー: “Bars:Beats:16ths”形式からミリ秒・ナノ秒への変換

実装すべきファイル

1. src/engine/clock.rs (新規作成)

use std::time::{Duration, Instant};

/// MIDIクロック生成とトラック駆動を行うClock構造体
pub struct Clock {
bpm: f64,
is_running: bool,
start_time: Option<Instant>,
current_tick: u64,
last_tick_time: Option<Instant>,
time_signature: TimeSignature,
}

/// 拍子記号を表す構造体
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
pub struct TimeSignature {
pub numerator: u32, // 分子（4/4拍子の4）
pub denominator: u32, // 分母（4/4拍子の4）
}

/// Bars:Beats:16ths形式の時間位置
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
pub struct MusicalTime {
pub bars: u32,
pub beats: u32,
pub sixteenths: u32,
}

impl Default for TimeSignature {
fn default() -> Self {
Self {
numerator: 4,
denominator: 4,
}
}
}

impl Clock {
/// 新しいClockインスタンスを作成
pub fn new(bpm: f64) -> Self {
Self {
bpm,
is_running: false,
start_time: None,
current_tick: 0,
last_tick_time: None,
time_signature: TimeSignature::default(),
}
}

/// BPMを設定
pub fn set_bpm(&mut self, bpm: f64) {
self.bpm = bpm.max(1.0); // 最小BPM = 1
}

/// 現在のBPMを取得
pub fn get_bpm(&self) -> f64 {
self.bpm
}

/// 拍子記号を設定
pub fn set_time_signature(&mut self, time_signature: TimeSignature) {
self.time_signature = time_signature;
}

/// 現在の拍子記号を取得
pub fn get_time_signature(&self) -> TimeSignature {
self.time_signature
}

/// クロックを開始
pub fn start(&mut self) {
if !self.is_running {
self.is_running = true;
self.start_time = Some(Instant::now());
self.last_tick_time = self.start_time;
self.current_tick = 0;
}
}

/// クロックを停止
pub fn stop(&mut self) {
self.is_running = false;
self.start_time = None;
self.last_tick_time = None;
}

/// クロックをリセット
pub fn reset(&mut self) {
self.current_tick = 0;
if self.is_running {
self.start_time = Some(Instant::now());
self.last_tick_time = self.start_time;
}
}

/// クロックが動作中かどうか
pub fn is_running(&self) -> bool {
self.is_running
}

/// 現在のMIDIクロックティック数を取得
pub fn get_current_tick(&self) -> u64 {
self.current_tick
}

/// MIDIクロックを更新（メインループから呼び出される）
pub fn update(&mut self) -> bool {
if !self.is_running {
return false;
}

let now = Instant::now();
let tick_duration = self.calculate_tick_duration();

if let Some(last_tick) = self.last_tick_time {
if now.duration_since(last_tick) >= tick_duration {
self.current_tick += 1;
self.last_tick_time = Some(now);
return true; // 新しいティックが発生
}
}

false
}

/// 1ティックの継続時間を計算（MIDIクロック = 24 PPQ）
fn calculate_tick_duration(&self) -> Duration {
let seconds_per_beat = 60.0 / self.bpm;
let seconds_per_tick = seconds_per_beat / 24.0; // 24 PPQ
Duration::from_secs_f64(seconds_per_tick)
}

/// 現在の楽曲位置をBars:Beats:16ths形式で取得
pub fn get_musical_time(&self) -> MusicalTime {
self.ticks_to_musical_time(self.current_tick)
}

/// ティック数をBars:Beats:16ths形式に変換
pub fn ticks_to_musical_time(&self, ticks: u64) -> MusicalTime {
let ticks_per_beat = 24; // MIDI標準
let ticks_per_sixteenth = ticks_per_beat / 4;
let ticks_per_bar = ticks_per_beat * self.time_signature.numerator as u64;

let bars = (ticks / ticks_per_bar) as u32;
let remaining_ticks = ticks % ticks_per_bar;

let beats = (remaining_ticks / ticks_per_beat) as u32;
let remaining_ticks = remaining_ticks % ticks_per_beat;

let sixteenths = (remaining_ticks / ticks_per_sixteenth) as u32;

MusicalTime {
bars,
beats,
sixteenths,
}
}

/// Bars:Beats:16ths形式をティック数に変換
pub fn musical_time_to_ticks(&self, musical_time: MusicalTime) -> u64 {
let ticks_per_beat = 24;
let ticks_per_sixteenth = ticks_per_beat / 4;
let ticks_per_bar = ticks_per_beat * self.time_signature.numerator as u64;

let bar_ticks = musical_time.bars as u64 * ticks_per_bar;
let beat_ticks = musical_time.beats as u64 * ticks_per_beat;
let sixteenth_ticks = musical_time.sixteenths as u64 * ticks_per_sixteenth;

bar_ticks + beat_ticks + sixteenth_ticks
}

/// Bars:Beats:16ths形式からミリ秒に変換
pub fn musical_time_to_milliseconds(&self, musical_time: MusicalTime) -> u64 {
let ticks = self.musical_time_to_ticks(musical_time);
let tick_duration = self.calculate_tick_duration();
(ticks as f64 * tick_duration.as_secs_f64() * 1000.0) as u64
}

/// Bars:Beats:16ths形式からナノ秒に変換
pub fn musical_time_to_nanoseconds(&self, musical_time: MusicalTime) -> u64 {
let ticks = self.musical_time_to_ticks(musical_time);
let tick_duration = self.calculate_tick_duration();
(ticks as f64 * tick_duration.as_nanos() as f64) as u64
}

/// ミリ秒からBars:Beats:16ths形式に変換
pub fn milliseconds_to_musical_time(&self, milliseconds: u64) -> MusicalTime {
let tick_duration = self.calculate_tick_duration();
let ticks = (milliseconds as f64 / (tick_duration.as_secs_f64() * 1000.0)) as u64;
self.ticks_to_musical_time(ticks)
}

/// 現在の再生時間をミリ秒で取得
pub fn get_elapsed_milliseconds(&self) -> u64 {
if let Some(start_time) = self.start_time {
Instant::now().duration_since(start_time).as_millis() as u64
} else {
0
}
}

/// 現在の再生時間をナノ秒で取得
pub fn get_elapsed_nanoseconds(&self) -> u64 {
if let Some(start_time) = self.start_time {
Instant::now().duration_since(start_time).as_nanos() as u64
} else {
0
}
}
}

impl MusicalTime {
/// 新しいMusicalTimeインスタンスを作成
pub fn new(bars: u32, beats: u32, sixteenths: u32) -> Self {
Self {
bars,
beats,
sixteenths,
}
}

/// 文字列からMusicalTimeをパース（”1:2:3″ 形式）
pub fn from_string(s: &str) -> Result<Self, &’static str> {
let parts: Vec<&str> = s.split(‘:’).collect();
if parts.len() != 3 {
return Err(“Invalid format. Expected ‘bars:beats:sixteenths’”);
}

let bars = parts[0].parse().map_err(|_| “Invalid bars value”)?;
let beats = parts[1].parse().map_err(|_| “Invalid beats value”)?;
let sixteenths = parts[2].parse().map_err(|_| “Invalid sixteenths value”)?;

Ok(Self::new(bars, beats, sixteenths))
}

/// MusicalTimeを文字列に変換
pub fn to_string(&self) -> String {
format!(“{}:{}:{}”, self.bars, self.beats, self.sixteenths)
}
}

#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;

#[test]
fn test_clock_creation() {
let clock = Clock::new(120.0);
assert_eq!(clock.get_bpm(), 120.0);
assert!(!clock.is_running());
}

#[test]
fn test_musical_time_conversion() {
let clock = Clock::new(120.0);
let musical_time = MusicalTime::new(1, 2, 3);
let ticks = clock.musical_time_to_ticks(musical_time);
let converted_back = clock.ticks_to_musical_time(ticks);

assert_eq!(converted_back.bars, musical_time.bars);
assert_eq!(converted_back.beats, musical_time.beats);
assert_eq!(converted_back.sixteenths, musical_time.sixteenths);
}

#[test]
fn test_musical_time_string_parsing() {
let musical_time = MusicalTime::from_string(“1:2:3”).unwrap();
assert_eq!(musical_time.bars, 1);
assert_eq!(musical_time.beats, 2);
assert_eq!(musical_time.sixteenths, 3);
assert_eq!(musical_time.to_string(), “1:2:3”);
}
}

2. src/engine/mod.rs の更新

既存のmod.rsファイルに以下を追加：

pub mod clock;
pub use clock::{Clock, MusicalTime, TimeSignature};

// 既存のコードはそのまま保持

使用例

use crate::engine::{Clock, MusicalTime, TimeSignature};

// Clockの作成と基本操作
let mut clock = Clock::new(120.0); // 120 BPM
clock.set_time_signature(TimeSignature { numerator: 4, denominator: 4 });

// クロック開始
clock.start();

// メインループ内でクロック更新
loop {
    if clock.update() {
        // 新しいMIDIクロックティックが発生
        let current_position = clock.get_musical_time();
        println!("Current position: {}", current_position.to_string());
    }

    // 他の処理...
}

// 時間変換の例
let position = MusicalTime::from_string("2:1:8").unwrap(); // 2小節目、1拍目、8/16拍
let milliseconds = clock.musical_time_to_milliseconds(position);
let nanoseconds = clock.musical_time_to_nanoseconds(position);

println!("Position {}ms = {}ns", milliseconds, nanoseconds);

特徴

1. MIDI標準準拠: 24 PPQ（Pulses Per Quarter note）のMIDIクロック
2. 高精度タイミング: std::time::Instantを使用した高精度時間管理
3. 柔軟な拍子対応: 任意の拍子記号に対応
4. 豊富な変換機能: 楽曲時間とリアルタイムの相互変換
5. テスト完備: 主要機能のユニットテスト付き

この実装により、BPMベースのMIDIクロック生成とトラック駆動、および”Bars:Beats:16ths”形式の時間変換機能が提供されます。

メトロノームシーンを作成するために必要な作業

今作ったClockを使って、playgroundにメトロノームを再生するだけのシーンを作成するために必要な作業は以下の通りです：

1. メトロノーム用楽器の作成

src/instrument/metronome.rs (新規作成)

use crate::instrument::{Instrument, InstrumentParams};

pub struct MetronomeInstrument {
    frequency: f64,
    volume: f64,
    phase: f64,
    click_duration: f64, // クリック音の継続時間（秒）
    current_time: f64,
}

impl MetronomeInstrument {
    pub fn new(frequency: f64, volume: f64) -> Self {
        Self {
            frequency,
            volume,
            phase: 0.0,
            click_duration: 0.1, // 100ms のクリック音
            current_time: 0.0,
        }
    }

    pub fn trigger_click(&mut self) {
        self.current_time = 0.0;
        self.phase = 0.0;
    }
}

impl Instrument for MetronomeInstrument {
    fn generate_sample(&mut self, sample_rate: f64, time: f64) -> f64 {
        self.current_time = time;

        // クリック音の継続時間内のみ音を生成
        if self.current_time < self.click_duration {
            let sample = (self.phase * 2.0 * std::f64::consts::PI).sin() * self.volume;
            self.phase += self.frequency / sample_rate;
            if self.phase >= 1.0 {
                self.phase -= 1.0;
            }
            sample
        } else {
            0.0
        }
    }

    fn set_parameters(&mut self, params: &InstrumentParams) {
        self.frequency = params.frequency;
        self.volume = params.volume;
    }
}

src/instrument/mod.rs の更新

mod sine;
mod metronome; // 追加

pub use sine::SineWaveInstrument;
pub use metronome::MetronomeInstrument; // 追加

2. AudioServiceの拡張

src/service/mod.rs の更新

use crate::instrument::{SineWaveInstrument, MetronomeInstrument}; // MetronomeInstrument追加

pub trait AudioServiceTrait {
    // 既存のメソッド...
    fn create_metronome_track(&mut self, frequency: f64, volume: f64) -> Result<TrackId, AudioError>; // 追加
    fn trigger_metronome_click(&mut self, id: TrackId) -> Result<(), AudioError>; // 追加
}

impl AudioServiceTrait for AudioService {
    // 既存の実装...

    fn create_metronome_track(&mut self, frequency: f64, volume: f64) -> Result<TrackId, AudioError> {
        let instrument = Box::new(MetronomeInstrument::new(frequency, volume));
        let mut track = Track::new(instrument);
        track.update_parameters(frequency, volume);

        let track_id = self.next_track_id;
        self.tracks.push(track);
        self.next_track_id += 1;

        Ok(track_id)
    }

    fn trigger_metronome_click(&mut self, id: TrackId) -> Result<(), AudioError> {
        if let Some(track) = self.tracks.get_mut(id) {
            if let Some(metronome) = track.get_instrument_mut().downcast_mut::<MetronomeInstrument>() {
                metronome.trigger_click();
                Ok(())
            } else {
                Err(AudioError::InvalidParameters)
            }
        } else {
            Err(AudioError::TrackNotFound)
        }
    }
}

3. メトロノームテストの作成

src/scene/playground/metronome_test.rs (新規作成)

use crate::service::{AudioServiceTrait, TrackId};
use crate::engine::{Clock, MusicalTime, TimeSignature};

pub struct MetronomeTest {
    bpm: f64,
    volume: f64,
    clock: Clock,
    current_track_id: Option<TrackId>,
    is_running: bool,
    beat_frequency: f64,
    accent_frequency: f64,
    time_signature: TimeSignature,
}

impl MetronomeTest {
    pub fn new() -> Self {
        let mut clock = Clock::new(120.0);
        clock.set_time_signature(TimeSignature { numerator: 4, denominator: 4 });

        Self {
            bpm: 120.0,
            volume: 0.8,
            clock,
            current_track_id: None,
            is_running: false,
            beat_frequency: 800.0,      // 通常の拍
            accent_frequency: 1200.0,   // アクセント拍（1拍目）
            time_signature: TimeSignature { numerator: 4, denominator: 4 },
        }
    }

    pub fn update(&mut self, ui: &mut egui::Ui, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait, _is_playing: bool) {
        ui.heading("Metronome Test");
        ui.separator();

        // BPM設定
        let bpm_changed = ui.add(egui::Slider::new(&mut self.bpm, 60.0..=200.0).text("BPM")).changed();
        if bpm_changed {
            self.clock.set_bpm(self.bpm);
        }

        // 音量設定
        let vol_changed = ui.add(egui::Slider::new(&mut self.volume, 0.0..=1.0).text("Volume")).changed();

        // 拍子記号設定
        ui.horizontal(|ui| {
            ui.label("Time Signature:");
            let mut numerator = self.time_signature.numerator as i32;
            if ui.add(egui::DragValue::new(&mut numerator).range(1..=16)).changed() {
                self.time_signature.numerator = numerator as u32;
                self.clock.set_time_signature(self.time_signature);
            }
            ui.label("/");
            let mut denominator = self.time_signature.denominator as i32;
            if ui.add(egui::DragValue::new(&mut denominator).range(1..=16)).changed() {
                self.time_signature.denominator = denominator as u32;
                self.clock.set_time_signature(self.time_signature);
            }
        });

        if vol_changed {
            self.update_track_parameters(audio_service);
        }

        // 開始/停止ボタン
        if ui.button(if self.is_running { "Stop Metronome" } else { "Start Metronome" }).clicked() {
            if self.is_running {
                self.stop_metronome(audio_service);
            } else {
                self.start_metronome(audio_service);
            }
        }

        // メトロノーム更新
        if self.is_running {
            if self.clock.update() {
                self.on_clock_tick(audio_service);
            }

            // 現在の位置表示
            let musical_time = self.clock.get_musical_time();
            ui.label(format!("Position: {}", musical_time.to_string()));
            ui.label(format!("Tick: {}", self.clock.get_current_tick()));
            ui.label(format!("Elapsed: {}ms", self.clock.get_elapsed_milliseconds()));
        }
    }

    fn start_metronome(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        // メトロノームトラックを作成
        if self.current_track_id.is_none() {
            if let Ok(track_id) = audio_service.create_metronome_track(self.beat_frequency, self.volume) {
                self.current_track_id = Some(track_id);
            }
        }

        // トラックをアクティブにしてクロック開始
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let _ = audio_service.set_track_active(track_id, true);
        }

        self.clock.start();
        self.is_running = true;
    }

    fn stop_metronome(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        self.clock.stop();
        self.is_running = false;

        // トラックを非アクティブに
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let _ = audio_service.set_track_active(track_id, false);
        }
    }

    fn on_clock_tick(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let musical_time = self.clock.get_musical_time();

            // 16分音符の境界でクリック音を生成（4分音符ごと）
            if musical_time.sixteenths % 4 == 0 {
                // 1拍目はアクセント
                let frequency = if musical_time.beats == 0 {
                    self.accent_frequency
                } else {
                    self.beat_frequency
                };

                // 周波数を更新してクリックをトリガー
                let _ = audio_service.update_track_params(track_id, frequency, self.volume);
                let _ = audio_service.trigger_metronome_click(track_id);
            }
        }
    }

    fn update_track_parameters(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let _ = audio_service.update_track_params(track_id, self.beat_frequency, self.volume);
        }
    }

    pub fn should_start_playback(&self) -> bool {
        self.is_running && self.current_track_id.is_some()
    }

    pub fn should_stop_playback(&self) -> bool {
        !self.is_running
    }
}

4. PlaygroundSceneの更新

src/scene/playground/mod.rs の更新

mod sine_wave_test;
mod metronome_test; // 追加

use crate::service::AudioServiceTrait;
use sine_wave_test::SineWaveTest;
use metronome_test::MetronomeTest; // 追加

pub struct PlaygroundScene {
    sine_wave_test: SineWaveTest,
    metronome_test: MetronomeTest, // 追加
    current_test: TestType, // 追加
}

#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] // 追加
enum TestType {
    SineWave,
    Metronome,
}

impl PlaygroundScene {
    pub fn new() -> Self {
        let sine_wave_test = SineWaveTest::new();
        let metronome_test = MetronomeTest::new(); // 追加

        Self {
            sine_wave_test,
            metronome_test, // 追加
            current_test: TestType::SineWave, // 追加
        }
    }

    pub fn update(&mut self, ctx: &egui::Context, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        egui::CentralPanel::default().show(ctx, |ui| {
            ui.heading("Trackinect Audio Test");
            ui.separator();

            // テスト選択タブ
            ui.horizontal(|ui| {
                if ui.selectable_label(self.current_test == TestType::SineWave, "Sine Wave").clicked() {
                    self.current_test = TestType::SineWave;
                }
                if ui.selectable_label(self.current_test == TestType::Metronome, "Metronome").clicked() {
                    self.current_test = TestType::Metronome;
                }
            });

            ui.separator();

            // Handle audio engine state through callbacks
            let is_playing = self.should_be_playing();

            match self.current_test {
                TestType::SineWave => {
                    self.sine_wave_test.update(ui, audio_service, is_playing);
                }
                TestType::Metronome => {
                    self.metronome_test.update(ui, audio_service, is_playing);
                }
            }
        });
    }

    pub fn should_start_playback(&self) -> bool {
        match self.current_test {
            TestType::SineWave => self.sine_wave_test.should_start_playback(),
            TestType::Metronome => self.metronome_test.should_start_playback(),
        }
    }

    pub fn should_stop_playback(&self) -> bool {
        match self.current_test {
            TestType::SineWave => self.sine_wave_test.should_stop_playback(),
            TestType::Metronome => self.metronome_test.should_stop_playback(),
        }
    }

    fn should_be_playing(&self) -> bool {
        match self.current_test {
            TestType::SineWave => self.sine_wave_test.should_start_playback(),
            TestType::Metronome => self.metronome_test.should_start_playback(),
        }
    }
}

5. Track構造体の拡張（必要に応じて）

src/song/track.rs の更新

メトロノーム楽器への動的キャストが必要な場合、Trackに以下のメソッドを追加：

impl Track {
    pub fn get_instrument_mut(&mut self) -> &mut dyn std::any::Any {
        self.instrument.as_mut() as &mut dyn std::any::Any
    }
}

6. 作業手順

1. MetronomeInstrument実装 → src/instrument/metronome.rs作成
2. instrument/mod.rs更新 → MetronomeInstrumentをエクスポート
3. AudioService拡張 → メトロノーム用メソッド追加
4. MetronomeTest実装 → src/scene/playground/metronome_test.rs作成
5. PlaygroundScene更新 → タブ機能とメトロノームテスト統合
6. ビルドとテスト → ![img](http://localhost:63342/markdownPreview/394951736/commandRunner/run.png)cargo buildでコンパイル確認
7. 動作確認 → ![img](http://localhost:63342/markdownPreview/394951736/commandRunner/run.png)cargo runでメトロノーム機能テスト

7. 期待される機能

• BPM調整可能なメトロノーム
• 拍子記号設定（4/4, 3/4など）
• アクセント拍（1拍目）の強調
• リアルタイムでの位置表示（Bars:Beats:16ths形式）
• 開始/停止制御
• 音量調整

この実装により、Clockを活用したメトロノーム機能がplaygroundシーンに追加され、BPMベースの正確なタイミングでクリック音を再生できるようになります。

メトロノームが1回だけ鳴って止まる問題の修正

現在のメトロノーム実装には、四分音符ごとに継続的に鳴らない問題があります。主な原因は以下の2つです：

問題1: 不正確なタイミング条件

現在のコード (src/scene/playground/metronome_test.rs 120行目):

if musical_time.sixteenths % 4 == 0 {

問題点:

• この条件は1拍内で4回トリガーされます（sixteenths = 0, 4, 8, 12の時）
• 四分音符ごと（1拍ごと）に鳴らすには、拍の開始時のみトリガーする必要があります

修正方法:

if musical_time.sixteenths == 0 {

問題2: MetronomeInstrumentの時間管理

現在のコード (src/instrument/metronome.rs 30行目):

fn generate_sample(&mut self, sample_rate: f64, time: f64) -> f64 {
    self.current_time = time;  // 問題：グローバル時間で上書き
    
    if self.current_time < self.click_duration {
        // クリック音生成
    }
}

問題点:

• trigger_click()でcurrent_timeを0にリセットしても、generate_sampleで即座にグローバル時間で上書きされる
• そのため、クリック音の継続時間制御が正しく動作しない

修正方法: 楽器内部で独自の時間を管理し、trigger_click()時にリセットする仕組みに変更する必要があります。

修正すべき箇所

1. src/scene/playground/metronome_test.rs の修正

fn on_clock_tick(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
    if let Some(track_id) = self.current_track_id {
        let musical_time = self.clock.get_musical_time();

        // 四分音符の境界でクリック音を生成（拍の開始時のみ）
        if musical_time.sixteenths == 0 {  // 修正：% 4 == 0 を == 0 に変更
            // 1拍目はアクセント
            let frequency = if musical_time.beats == 0 {
                self.accent_frequency
            } else {
                self.beat_frequency
            };

            // 周波数を更新してクリックをトリガー
            let _ = audio_service.update_track_params(track_id, frequency, self.volume);
            let _ = audio_service.trigger_metronome_click(track_id);
        }
    }
}

2. src/instrument/metronome.rs の修正

pub struct MetronomeInstrument {
    frequency: f64,
    volume: f64,
    phase: f64,
    click_duration: f64,
    click_time: f64,        // 追加：クリック開始からの経過時間
    is_clicking: bool,      // 追加：クリック中かどうかのフラグ
}

impl MetronomeInstrument {
    pub fn new(frequency: f64, volume: f64) -> Self {
        Self {
            frequency,
            volume,
            phase: 0.0,
            click_duration: 0.1,
            click_time: 0.0,    // 追加
            is_clicking: false, // 追加
        }
    }
    
    pub fn trigger_click(&mut self) {
        self.click_time = 0.0;
        self.phase = 0.0;
        self.is_clicking = true;  // 追加
    }
}

impl Instrument for MetronomeInstrument {
    fn generate_sample(&mut self, sample_rate: f64, _time: f64) -> f64 {
        if self.is_clicking {
            // クリック音の継続時間内のみ音を生成
            if self.click_time < self.click_duration {
                let sample = (self.phase * 2.0 * std::f64::consts::PI).sin() * self.volume;
                self.phase += self.frequency / sample_rate;
                if self.phase >= 1.0 {
                    self.phase -= 1.0;
                }
                
                self.click_time += 1.0 / sample_rate;  // 内部時間を更新
                sample
            } else {
                self.is_clicking = false;  // クリック終了
                0.0
            }
        } else {
            0.0
        }
    }
    
    fn set_parameters(&mut self, params: &InstrumentParams) {
        self.frequency = params.frequency;
        self.volume = params.volume;
    }
}

修正の効果

1. 正確な四分音符タイミング: sixteenths == 0の条件により、各拍の開始時のみクリック音が鳴ります
2. 継続的な再生: 内部時間管理により、各クリック音が正しい継続時間で再生されます
3. アクセント機能: 1拍目（beats == 0）で高い周波数のアクセント音が鳴ります

これらの修正により、メトロノームは「Start Metronome」クリック後、設定されたBPMに従って四分音符ごとに継続的にクリック音を再生するようになります。

AudioEngineでのクロック独立処理による修正案

現在のメトロノーム実装では、engine::ClockがUIのレンダリング時にのみ更新されるため、GUIのフレームレートに依存してしまっています。これを解決するため、AudioEngine内でクロックを独立して処理し、メトロノームがそのクロックのタイミングで再生されるように修正する必要があります。

問題の詳細分析

現在の問題点:

1. metronome_test.rsの76行目でself.clock.update()がUI更新時にのみ呼ばれている
2. メトロノームのタイミングがGUIのフレームレートに依存している
3. UIが重い処理で遅延すると、メトロノームのタイミングも不正確になる

修正案

1. AudioServiceにクロック管理機能を追加

src/service/mod.rsの修正:

use crate::engine::{Clock, MusicalTime, TimeSignature};

// AudioServiceTraitにクロック管理メソッドを追加
pub trait AudioServiceTrait {
    // 既存のメソッド...
    
    // クロック管理メソッド
    fn create_master_clock(&mut self, bpm: f64) -> Result<(), AudioError>;
    fn start_master_clock(&mut self) -> Result<(), AudioError>;
    fn stop_master_clock(&mut self) -> Result<(), AudioError>;
    fn set_master_clock_bpm(&mut self, bpm: f64) -> Result<(), AudioError>;
    fn set_master_clock_time_signature(&mut self, time_signature: TimeSignature) -> Result<(), AudioError>;
    fn get_master_clock_musical_time(&self) -> Option<MusicalTime>;
    fn get_master_clock_tick(&self) -> Option<u64>;
    fn get_master_clock_elapsed_ms(&self) -> Option<u64>;
    fn is_master_clock_running(&self) -> bool;
    
    // メトロノーム管理
    fn register_metronome_track(&mut self, track_id: TrackId, beat_freq: f64, accent_freq: f64) -> Result<(), AudioError>;
    fn unregister_metronome_track(&mut self, track_id: TrackId) -> Result<(), AudioError>;
}

// AudioService構造体にクロックとメトロノーム管理を追加
pub struct AudioService {
    tracks: Vec<Track>,
    next_track_id: TrackId,
    master_clock: Option<Clock>,
    metronome_tracks: Vec<MetronomeTrackInfo>, // 新規追加
}

#[derive(Clone)]
struct MetronomeTrackInfo {
    track_id: TrackId,
    beat_frequency: f64,
    accent_frequency: f64,
    time_signature: TimeSignature,
}

impl AudioService {
    pub fn new() -> Self {
        Self {
            tracks: Vec::new(),
            next_track_id: 0,
            master_clock: None,
            metronome_tracks: Vec::new(),
        }
    }
    
    // 内部でクロック更新とメトロノーム処理を行う
    fn update_master_clock_and_metronomes(&mut self) {
        if let Some(ref mut clock) = self.master_clock {
            if clock.update() {
                // 新しいティックが発生した場合、メトロノームを処理
                self.process_metronome_ticks();
            }
        }
    }
    
    fn process_metronome_ticks(&mut self) {
        if let Some(ref clock) = self.master_clock {
            let musical_time = clock.get_musical_time();
            
            // 四分音符の境界でメトロノームをトリガー
            if musical_time.sixteenths == 0 {
                for metronome_info in &self.metronome_tracks {
                    // 1拍目はアクセント
                    let frequency = if musical_time.beats == 0 {
                        metronome_info.accent_frequency
                    } else {
                        metronome_info.beat_frequency
                    };
                    
                    // トラックの周波数を更新してクリックをトリガー
                    let _ = self.update_track_params(metronome_info.track_id, frequency, 0.8);
                    let _ = self.trigger_metronome_click(metronome_info.track_id);
                }
            }
        }
    }
}

impl AudioServiceTrait for AudioService {
    // 既存のメソッド実装...
    
    fn create_master_clock(&mut self, bpm: f64) -> Result<(), AudioError> {
        self.master_clock = Some(Clock::new(bpm));
        Ok(())
    }
    
    fn start_master_clock(&mut self) -> Result<(), AudioError> {
        if let Some(ref mut clock) = self.master_clock {
            clock.start();
            Ok(())
        } else {
            Err(AudioError::InvalidParameters)
        }
    }
    
    fn stop_master_clock(&mut self) -> Result<(), AudioError> {
        if let Some(ref mut clock) = self.master_clock {
            clock.stop();
            Ok(())
        } else {
            Err(AudioError::InvalidParameters)
        }
    }
    
    fn set_master_clock_bpm(&mut self, bpm: f64) -> Result<(), AudioError> {
        if let Some(ref mut clock) = self.master_clock {
            clock.set_bpm(bpm);
            Ok(())
        } else {
            Err(AudioError::InvalidParameters)
        }
    }
    
    fn set_master_clock_time_signature(&mut self, time_signature: TimeSignature) -> Result<(), AudioError> {
        if let Some(ref mut clock) = self.master_clock {
            clock.set_time_signature(time_signature);
            Ok(())
        } else {
            Err(AudioError::InvalidParameters)
        }
    }
    
    fn get_master_clock_musical_time(&self) -> Option<MusicalTime> {
        self.master_clock.as_ref().map(|clock| clock.get_musical_time())
    }
    
    fn get_master_clock_tick(&self) -> Option<u64> {
        self.master_clock.as_ref().map(|clock| clock.get_current_tick())
    }
    
    fn get_master_clock_elapsed_ms(&self) -> Option<u64> {
        self.master_clock.as_ref().map(|clock| clock.get_elapsed_milliseconds())
    }
    
    fn is_master_clock_running(&self) -> bool {
        self.master_clock.as_ref().map_or(false, |clock| clock.is_running())
    }
    
    fn register_metronome_track(&mut self, track_id: TrackId, beat_freq: f64, accent_freq: f64) -> Result<(), AudioError> {
        let metronome_info = MetronomeTrackInfo {
            track_id,
            beat_frequency: beat_freq,
            accent_frequency: accent_freq,
            time_signature: TimeSignature::default(),
        };
        self.metronome_tracks.push(metronome_info);
        Ok(())
    }
    
    fn unregister_metronome_track(&mut self, track_id: TrackId) -> Result<(), AudioError> {
        self.metronome_tracks.retain(|info| info.track_id != track_id);
        Ok(())
    }
    
    // mix_sampleを修正してクロック更新を含める
    fn mix_sample(&mut self, sample_rate: f64, time: f64) -> f64 {
        // クロックとメトロノームを更新
        self.update_master_clock_and_metronomes();
        
        // 既存のミキシング処理
        self.tracks
            .iter_mut()
            .map(|track| track.generate_sample(sample_rate, time))
            .sum::<f64>()
            .clamp(-1.0, 1.0)
    }
}

2. MetronomeTestの修正

src/scene/playground/metronome_test.rsの修正:

use crate::service::{AudioServiceTrait, TrackId};
use crate::engine::{TimeSignature, MusicalTime};

pub struct MetronomeTest {
    bpm: f64,
    volume: f64,
    current_track_id: Option<TrackId>,
    is_running: bool,
    beat_frequency: f64,
    accent_frequency: f64,
    time_signature: TimeSignature,
}

impl MetronomeTest {
    pub fn new() -> Self {
        Self {
            bpm: 120.0,
            volume: 0.8,
            current_track_id: None,
            is_running: false,
            beat_frequency: 800.0,
            accent_frequency: 1200.0,
            time_signature: TimeSignature { numerator: 4, denominator: 4 },
        }
    }

    pub fn update(&mut self, ui: &mut egui::Ui, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait, _is_playing: bool) {
        ui.heading("Metronome Test");
        ui.separator();

        // BPM設定
        let bpm_changed = ui.add(egui::Slider::new(&mut self.bpm, 60.0..=200.0).text("BPM")).changed();
        if bpm_changed {
            let _ = audio_service.set_master_clock_bpm(self.bpm);
        }

        // 音量設定
        let vol_changed = ui.add(egui::Slider::new(&mut self.volume, 0.0..=1.0).text("Volume")).changed();

        // 拍子記号設定
        ui.horizontal(|ui| {
            ui.label("Time Signature:");
            let mut numerator = self.time_signature.numerator as i32;
            if ui.add(egui::DragValue::new(&mut numerator).range(1..=16)).changed() {
                self.time_signature.numerator = numerator as u32;
                let _ = audio_service.set_master_clock_time_signature(self.time_signature);
            }
            ui.label("/");
            let mut denominator = self.time_signature.denominator as i32;
            if ui.add(egui::DragValue::new(&mut denominator).range(1..=16)).changed() {
                self.time_signature.denominator = denominator as u32;
                let _ = audio_service.set_master_clock_time_signature(self.time_signature);
            }
        });

        if vol_changed {
            self.update_track_parameters(audio_service);
        }

        // 開始/停止ボタン
        if ui.button(if self.is_running { "Stop Metronome" } else { "Start Metronome" }).clicked() {
            if self.is_running {
                self.stop_metronome(audio_service);
            } else {
                self.start_metronome(audio_service);
            }
        }

        // 現在の位置表示（AudioServiceから取得）
        if self.is_running {
            if let Some(musical_time) = audio_service.get_master_clock_musical_time() {
                ui.label(format!("Position: {}", musical_time.to_string()));
            }
            if let Some(tick) = audio_service.get_master_clock_tick() {
                ui.label(format!("Tick: {}", tick));
            }
            if let Some(elapsed) = audio_service.get_master_clock_elapsed_ms() {
                ui.label(format!("Elapsed: {}ms", elapsed));
            }
        }
    }

    fn start_metronome(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        // マスタークロックを作成・開始
        let _ = audio_service.create_master_clock(self.bpm);
        let _ = audio_service.set_master_clock_time_signature(self.time_signature);

        // メトロノームトラックを作成
        if self.current_track_id.is_none() {
            if let Ok(track_id) = audio_service.create_metronome_track(self.beat_frequency, self.volume) {
                self.current_track_id = Some(track_id);
                
                // メトロノームトラックを登録
                let _ = audio_service.register_metronome_track(
                    track_id, 
                    self.beat_frequency, 
                    self.accent_frequency
                );
            }
        }

        // トラックをアクティブにしてクロック開始
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let _ = audio_service.set_track_active(track_id, true);
        }

        let _ = audio_service.start_master_clock();
        self.is_running = true;
    }

    fn stop_metronome(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        let _ = audio_service.stop_master_clock();
        self.is_running = false;

        // トラックを非アクティブに
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let _ = audio_service.set_track_active(track_id, false);
            let _ = audio_service.unregister_metronome_track(track_id);
        }
    }

    fn update_track_parameters(&mut self, audio_service: &mut dyn AudioServiceTrait) {
        if let Some(track_id) = self.current_track_id {
            let _ = audio_service.update_track_params(track_id, self.beat_frequency, self.volume);
        }
    }

    pub fn should_start_playback(&self) -> bool {
        self.is_running && self.current_track_id.is_some()
    }

    pub fn should_stop_playback(&self) -> bool {
        !self.is_running
    }
}

修正の効果

1. GUI独立性: クロックがオーディオコールバック内で更新されるため、UIのフレームレートに依存しない
2. 高精度タイミング: サンプルレート精度でクロックが更新される
3. リアルタイム性: オーディオ処理と同期してメトロノームが動作する
4. スレッドセーフ: Arc<Mutex>を通じて安全にクロック状態を共有

実装手順

1. AudioServiceの拡張: クロック管理機能とメトロノーム登録機能を追加
2. MetronomeTestの修正: UI側のクロック処理を削除し、AudioService経由でクロック制御
3. ビルドとテスト: cargo buildでコンパイル確認
4. 動作確認: メトロノームがGUI独立で正確なタイミングで動作することを確認

この修正により、メトロノームはGUIのレンダリングタイミングに依存せず、オーディオエンジン内で独立して正確なクロックタイミングで動作するようになります。