Synthfonio - muzički instrument za svakoga: 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Volim sintisajzere i MIDI kontrolere, ali užasno sviram klavijature. Volim pisati muziku, ali da biste svirali spomenutu muziku, morate naučiti svirati instrument. Za to je potrebno vrijeme. Vrijeme koje mnogi ljudi nemaju i koje ih obično obeshrabruje da nastave vježbati. Pokušavam to promijeniti. Ovaj projekt je pokušaj da se skrati jaz između trenutka "volio bih naučiti svirati X" i "uživam igrati X". Znam da je većina nas bila, ili još uvijek sanja o ovome drugom, ali je zaglavila u prvom, a isto tako znam da sam trenutak kada sam mogla izvesti i uživati u svojim prvim osnovnim pjesmama s četiri akorda na gitari, bio trenutak kada sam zaista počeo sam učiti instrument i od tada nikada nisam odustao od njega

Šta je ovo

Ovo je instrument za učenje, jednostavan za rukovanje, orijentiran na improvizaciju i s beskrajnom mogućnošću zvukova (kao MIDI kontroler). Sadrži 2 seta ključeva, jedan za definiranje akorda i potpisa ključeva, a drugi za stvarno sviranje nota. Koji god akord pritisnete u ključevima na vratima instrumenata, definirat će se visina ključeva na dršci instrumenta, slično gitari, violini i drugim gudačkim instrumentima; s dodatnim napretkom da je ovo pametan uređaj koji može interpretirati ljestvicu koja se svira iz jedne note ili para nota.

Kako radi

Jednostavno. Želite li svirati E akord? samo pritisnete tipku E na vratu (pogledajte dijagram na koraku 11) i otpustite sve što želite na tipke ručke. Ne brinite, bit će usklađeno. Pomoću tipki ručice možete svirati akorde, melodije i arpeđe u bilo kojem tonalitetu koji želite, samo pritiskom na odgovarajući tipku na vratu. Na isti način, pritiskom na tipku A na vratu zajedno s tipkom C (manja trećina A) aktivirat će se minorni ton A za tipke ručke.

Ovo može omogućiti bilo kojem sviraču da izvede melodiju od 4 akorda (najpopularnija muzika je 4 akorda), pratnju ili čak improvizaciju; sa samo nekoliko prstiju u položaju.

Ovaj instrument može funkcionirati kao MIDI kontroler, a ja sam ugradio jednostavan ugrađeni sintisajzer za sviranje bez vanjske opreme. Ovisno o arduino ploči koju odaberete, ovaj projekt bi mogao funkcionirati i kao USB MIDI kontroler ili MIDI preko BLE kontrolera.

Moja uobičajena odricanja od odgovornosti:- Nisam izvorni govornik engleskog jezika, pa su možda nastale greške. - Takođe, ja sam samouk iz elektronike, kodiranja i muzike pa su, opet, možda bile greške. - Ovo je "instrument za svakoga" za sviranje, ne nužno za izgradnju. Za rad na ovom projektu potrebno vam je malo znanja o elektronici i kodiranju.

_

Supplies

-An Arduino: Svaki arduino bi trebao raditi. Preporučujem ploču s USB mogućnostima, poput ploča zasnovanih na ATmega32U4 (leonardo, mikro itd.), Tako da ovaj projekt možete koristiti kao USB MIDI kontroler. Koristio sam MKR1010 jer ima i bluetooth mogućnosti i sekundarni hardverski serijski port.

-ATmega328 na matičnoj ploči (opcionalno): Ovo je za integrirani sintetizator. Mogli biste koristiti odgovarajuću UNO ploču, ali ja sam se odlučio za jednostavniji sistem.

-Multi moduli: 2 od njih, jedan za ključeve ručke, a drugi za ključeve za vrat.

-Modul punjača baterije: preporučujem nešto poput onog na linku, jer ima zaštitu od prekomjernog punjenja/pražnjenja.

-18650 baterija

-Naponski naponski modul dizala: Pažljivo s ovim! Uvjerite se da modul koji odaberete može prihvatiti ulazni napon niži od 5v. Moduli punjača baterija obično izlažu oko 4V, a ako taj napon dovedete na stepup modul koji nije predviđen za taj napon, možete imati problema. Koristio sam modul kojem je trebao najmanje 5v ulazni napon i ispržio sam svoj arduino. (bilo kakvi projekti za ponovnu upotrebu, ponovnu vožnju bicikla po prženoj dasci? Molimo ostavite komentar)

-1/4 ženski audio priključak

-10k Stereo potenciometar

-10k potenciometar (x2)

-x2 prekidači: preporučujem ove, ali bilo koji prekidač koji drži svoj položaj će poslužiti.

-x14 Tact prekidači: Za ključeve za vrat.

-x9 Krajnji prekidači: Tipke za rukovanje (7) i prekidači za prijenos (2)

Otpornik -1k ohm

-x2 220 ohmski otpornik (ako radite 5V MIDI izlaz)

-33 ohm i 10 ohm otpornici (ako radite 3.3V MIDI izlaz)

-Male matične ploče: Koliko god želite! Sve gradim na pločama od 170 tačaka.

-Prekospojne žice: Ne možete imati dovoljno

Zašto dva odvojena arduina ?: Da, trebalo bi biti moguće napisati jednu skicu s digitalnim sintetizatorom, s USB MIDI, MIDI preko BLE -a i redovnim MIDI funkcijama, na istoj ploči. Trebalo bi, možda jeste, ali nisam mogao. Stvar je u tome; većina biblioteka sintisajzera je napravljena za ATmega328, koji nema USB mogućnosti. S druge strane, nekoliko ploča zasnovanih na ATmega32U4 (USB mogućnosti) koje pokreću biblioteke sintetičara to rade s problemima. Zaboravite na MIDI preko BLE-a, za to vam je potrebno nešto poput MKR1010 (koliko sam pročitao, hm-10 modul neće raditi MIDI), ali MKR porodica koristi drugačiju arhitekturu, pa čak neće ni sastaviti skice sa bilo kojom od biblioteka sintetičara koje sam pronašao na mreži. Dakle, za mene su to dva odvojena mikro kontrolera. Glavna ploča radi sva detektovanja, interpretacije i midi stvari; i drugi za integrirani sintetizator, koji samo čita midi podatke s glavnog i proizvodi zvuk. Jedna verzija arduina (opcionalno): Da, ako vam nije stalo do nekih funkcija koje su mi bile potrebne, mogli biste koristiti samo jedna ploča. Na primjer, jedan ATmega32U4 kao USB MIDI kontroler sa bibliotekom s najmanje grešaka koju možete pokrenuti (bez MIDI BLE -a), ili jedan ATmega328 koji pokreće bilo koju biblioteku sintisajzera (bez USB MIDI -ja).

Korak 1: Shema ožičenja

Evo kompletnog dijagrama projekta. Upamtite, ne morate koristiti MKR ploču, većina ploča će raditi, samo trebate biti svjesni mogućnosti koje svaka ploča ima (sposoban za USB, BLE sposoban itd.), Te prilagoditi napon napajan na vin pin. Pogledajmo sada svaki odjeljak detaljnije:

Korak 2: Shema ožičenja: MIDI kontroler i multiplekseri

-Podijelio sam gotovo sve pinove između oba multipleksera, kako bih još više smanjio broj arduino pinova koji se koriste. Zaista, samo signalni pinovi svakog modula multipleksera moraju imati vlastiti namjenski arduino pin. Ovaj aranžman ne stvara probleme ili smetnje između tipki, jer je funkcioniranje skice linearno, a arduino provjerava samo jedan ulaz odjednom. Sve što drugi multiplekser radi ili drugi ulazni pin koji dobije tokom ove provjere bit će zanemareno.

-Dva prekidača označena kao Transponirajući prekidači su krajnji prekidači koji se aktiviraju klizanjem ručke kroz klizni otvor na glavnom tijelu (za više detalja pogledajte korake "ručica" i "tijelo") i oni transponiraju sve note ručke jednu oktavu gore ili dolje.

-Za kontrolu glasnoće koristio sam stereo potenciometar, jer moramo kontrolirati dvije vrste jačine zvuka: analognu (integrirani sintetizator) i MIDI.

-Izlazni krug MIDI ima otpornike za izlaz 3.3V iz moje MKR ploče. Ako koristite 5v ploču, morate promijeniti otpornik prema MIDI dijagramu na drugoj slici.

Korak 3: Dijagram ožičenja: sintetizator

-Povezivanje sa OSC2 na ATmega328 ide (preko kondenzatora) na masu na digitalnom pinu 5. To sam učinio samo radi praktičnosti, tako da sve lijepo stoji i blizu na matičnoj ploči. Ako razmišljate o tome da učinite isto, pazite da pin 5 uvijek deklarirate kao ulaz, a nikada kao izlaz.

-Sintektorska biblioteka koju sam odabrao emituje zvuk sa pina 11, kao što je prikazano na mom dijagramu. Neće sve biblioteke koristiti taj pin, svakako ga promijenite u skladu s tim. Ipak bih preporučio da otpornike i kape uvijek koristite kao filtere.

-Dodao sam prekidač na 5v koji se napaja sa glavne ploče, tako da bih mogao isključiti ATmegu i uštedjeti bateriju dok koristim instrument kao MIDI kontroler.

Korak 4: Shema ožičenja: Izvor napajanja

-Znam, sve MKR ploče imaju integrirano kolo za punjenje Li-Po. Stvar je u tome što nigdje u zemlji u kojoj živim (Čile, Južna Amerika) nisam mogao pronaći (pristupačne) lipo baterije sa potrebnim specifikacijama, a također sam već imao i modul za punjenje i par 18650 koji leže uokolo, pa sam pokupio ih. Povrh svega, mislim da će većina ljudi isprobati ovaj projekt koristeći više komercijalno dostupnih ploča koje obično nemaju sklop za punjenje.

-Opet provjerite da li modul koji odaberete za pojačavanje napona baterije može podnijeti ulazni napon niži od 5v. Moduli punjača baterija obično izlaze oko 4V, a ako taj napon unesete u pojačani modul koji nije predviđen za taj napon, možete ispržiti ploču. Ja sam uradio. Dvaput, prije nego što sam saznao za ovo.):

-Preporučujem da prekidač postavite prije naponskog modula, a ne poslije. Ne razumijem toliko kako ove stvari funkcioniraju, ali mjerim struju na obje opcije (prebacite prije i poslije), a prilikom postavljanja prekidača nakon dizača napona izmjerio sam malo struje koja curi iz baterije, čak i kad je prekidač bio isključeno.

Korak 5: Ideja koda

Kôd jednostavno izvršava stalnu provjeru svih ključeva ručica dok ne otkrije pogodak. Kada to učini, tada provjerava pritisnute tipke na vratu i tumači napravljeno držanje, a time i tonalitet glazbe (ako nijedan taster nije pritisnut u vratu, ostat će posljednji postavljeni tonalitet). Ovo će definirati koju će notu pritisnuti tipka ručica proizvesti. Konačno, provjeravaju se dva transponirajuća prekidača kako bi se nota transponirala za oktavu prema gore, oktavu dolje ili zadanu oktavu; dajući instrumentu raspon od 3 oktave. Na temelju svih ovih varijabli, Synthfonio proizvodi odgovarajuću midi naredbu.

Što se tiče sintetičkog koda, učinite ono što sam ja učinio i samo bez srama kopirajte i zalijepite primjer skice "midi in" primjera skice biblioteke sintetičara koji najbolje odgovara vašim potrebama. Evo nekoliko preporuka: -The_synth-Mozzi-poly-synth-Noodle-Synth

Oh, u slučaju da želite integrirati MIDI i sintetičke funkcije u istu ploču, predlažem vrstu skice opisane na ovoj vezi.

Korak 6: Kôd

Prije svega, trebat će vam sljedeće biblioteke: MIDI biblioteka: https://github.com/FortySevenEffects/arduino_midi_… Biblioteka s više multipleksera:

Također, ako ćete koristiti ploču s mogućnošću USB -a ili MKR 1010, možete eksperimentirati i s ovom bibliotekom: MIDI USB: https://github.com/tigoe/SoundExamples/blob/master…MIDI preko BLE:

#include

MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE (); #include CD74HC4067 my_mux (4, 3, 2, 1); // kreiramo novi objekt CD74HC4067 sa svoja četiri kontrolna pina #define mux_handle_pin 5 // definiramo pin za dijeljenje s kanalima iz ručnog multipleksera #define mux_neck_pin 0 // definiramo pin za dijeljenje s kanalima iz multipleksa za vrat // definirajte transpozicijske prekidače #define transposeUp 7 #define transposeDown 6 byte neckKeysNumbers = {12, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11}; bajt fingerAmount = 0; bajt neckKeyHolded = {0, 0, 0}; bajt koren = 48; byte minorThird; bajt handleKeyNote = {0, 48, 50, 52, 53, 55, 57, 59}; bajt handleKeyNoteSent = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int oktava = 0; void setup () {pinMode (LED_BUILTIN, OUTPUT); MIDI.početak (1); // Pokretanje MIDI -ja i slušanje kanala 1 pinMode (mux_handle_pin, INPUT_PULLUP); pinMode (mux_neck_pin, INPUT_PULLUP); pinMode (transposeUp, INPUT_PULLUP); pinMode (transposeDown, INPUT_PULLUP); } void loop () {// For-Loop za provjeru svakog ključa (1-7) na HANDLE-u. for (bajt i = 1; i <8; i ++) {my_mux.channel (i); // provjeravamo svaki ključ kroz multiplekser // ako je pritisnut prekidač (tipka) i ako stanje tipke "nije pritisnuto" if ((digitalRead (mux_handle_pin) == LOW) && (handleKeyNoteSent == 0)) {delayMicroseconds (2400); // For-Loop za provjeru 12 tipki (0-11) na VRATU. for (bajt k = 0; k 0)) {MIDI.sendNoteOff (handleKeyNoteSent , 0, 1); // Zaustavljanje ručke bilješkeKeyNoteSent = 0; // definiramo kao "nije poslano" kašnjenje (18); }}} // Ova funkcija uzima otkriveni ključ vrata i na osnovu toga // postavlja broj osnovne note (u MIDI-ju), // amd također postavlja broj bilješke koji bi bio njen manji treći void rootSetting () {switch (neckKeyHolded [0]) {slučaj 12: root = 47; minorThird = 3; break; slučaj 1: root = 48; minorThird = 4; break; slučaj 2: root = 49; minorThird = 5; break; slučaj 3: root = 50; minorThird = 6; break; slučaj 4: root = 51; minorThird = 7; break; slučaj 5: root = 52; minorThird = 8; break; slučaj 6: root = 53; minorThird = 9; break; slučaj 7: root = 54; minorThird = 10; break; slučaj 8: root = 55; minorThird = 11; break; slučaj 9: root = 56; minorThird = 12; break; slučaj 10: root = 57; minorThird = 1; break; slučaj 11: root = 58; minorThird = 2; break; default: korijen = 48; minorThird = 4; break; }} // Ova funkcija postavlja stvarnu notu koju će ručni taster svirati. // prvo provjerava da li se transponiranje mijenja, te transponira oktavu prema gore ili prema dolje, // zatim provjerava odgovara li količina prstiju u položaju velikom ili malom akordu (1 ili 2 prsta). // Konačno, ako su 2 prsta otkrivena na mjestu, provjerava nalaze li se drugi prsti na // odgovarajućoj trećoj noti. U suprotnom će se drugi prst zanemariti i akord će se // protumačiti kao glavni akord. Ako drugi prst zaista svira sporednu trećinu, funkcija će definirati // bilješke koje će tipke ručica izvoditi. void keyConstructor () {if (digitalRead (transposeUp) == LOW) {oktava = 12; } else if (digitalRead (transposeDown) == LOW) {oktava = -12; } else {oktava = 0; } // velika skala if (neckKeyHolded [1] == 0) {handleKeyNote [1] = korijen + oktava; handleKeyNote [2] = korijen + oktava + 2; handleKeyNote [3] = korijen + oktava + 4; handleKeyNote [4] = korijen + oktava + 5; handleKeyNote [5] = korijen + oktava + 7; handleKeyNote [6] = korijen + oktava + 9; handleKeyNote [7] = korijen + oktava + 11; } // manja ljestvica if (neckKeyHolded [1] == minorThird) {handleKeyNote [1] = korijen + oktava; handleKeyNote [2] = korijen + oktava + 2; handleKeyNote [3] = korijen + oktava + 3; handleKeyNote [4] = korijen + oktava + 5; handleKeyNote [5] = korijen + oktava + 7; handleKeyNote [6] = korijen + oktava + 8; handleKeyNote [7] = korijen + oktava + 11; }}

Korak 7: Instrument (kućište)

Kao i uvijek, zapravo nemam potpune i detaljne planove dizajna i mjerenja projekta. Napravio sam izmjene, modifikacije i dizajnirao stvar kroz cijeli proces njene stvarne izgradnje. Većina tih promjena temeljila se na materijalima i komponentama koje sam tada imao pri ruci.

Međutim, ovom prilikom imam puno više sadržaja i informacija o procesu projektiranja nego u prethodnim projektima, jer sam koristio usluge 3D ispisa i laserskog rezanja za stvaranje mnogih dijelova. Jednostavno nisam namjeravao raditi sve mjere i rezanje MDF -a koje sam radio na svojoj posljednjoj mašini. Priložio sam datoteku koju sam dizajnirao za lasersko rezanje većine dijelova i 3d model instrumenta. Imajte na umu da su sve ove datoteke uglavnom iste od stvarnih stvari koje sam napravio, ali postoje odstupanja jer sam napravio mnogo promjena nakon originalnog laserskog rezanja i 3D modeliranja. Koristite ove datoteke kao polazište za svoj projekt, a ne kao konačni predložak.

Molimo obratite pažnju i na napomene koje sam napisao na slikama u sljedećim koracima

Korak 8: Instrument: Vrat

Ovo je u suštini nekoliko dugih laserski izrezanih MDF komada naslaganih jedan na drugi, kako bi se stvorio dovoljno debeo vrat, s dovoljno mjesta unutra za taktičke prekidače (ključeve za vrat) i modul multipleksera. Takođe, 14 komada laserski rezane MDF ploče u obliku klavirskih ključeva za pokrivanje prekidača. Prekidači su montirani na perfboard i povezani su sa multiplekserom.

Korak 9: Instrument: Ručka

Ovo mi je bio najteži dio. Ne znam jesam li u potpunosti riješio ovaj dio, ali radi prilično dobro, barem. Ima 7 prekidača kroz multiplekser i može kliziti kroz rupu na tijelu instrumenta. Neću to pokušati opisati, pa evo slika …

Korak 10: Instrument: Tijelo

Ovo je najjednostavniji od svih dijelova, samo laserski izrezana kutija u obliku koji podsjeća na muzički instrument. Čak sam razmišljao i o upotrebi kućišta za cigare, ali ako bih išao na lasersko rezanje, mogao bih i laserski izrezati nešto lijepo. Glavne karakteristike koje bi tijelo trebalo imati su prvo, sve rupe za potrebne konektore, utičnice itd. (Plus jedna za napajanje žica do vrata); jedna veća rupa na vrhu kroz koju ručka može kliziti (kao što je prikazano u prvom videu i slikama), i na kraju dva transponirajuća prekidača postavljena na svakom kraju klizne rupe za detekciju kretanja ručke (pogledajte drugi video i sve napomene na slikama).

Korak 11: Kako igrati

Sviranje akorda

Pokušajmo svirati neke jednostavne molske i gradonačelničke akorde kako je objašnjeno na početku u odjeljku "Kako to radi". U osnovi, svaki taster koji pritisnete u vratu dat će vam glavnu ljestvicu te bilješke na tipkama ručke. Također, ako izbrojite 3 tipke prema gore (krećući se prema ručici) i pritisnete tu tipku, dok zadržite izvornu pritisnutu, i dalje ćete imati skalu te izvorne note na tipkama ručke, ali ovaj put to će biti manja ljestvica. Muzički obrazovani čitaoci će shvatiti (zapravo daleko bolje od mene) da je pritiskanje tačne treće tipke gore od bilo koje note isto što i sviranje njene sporedne trećine.

Također, ako smatrate da vam 7 nota nije dovoljno, možete jednostavno kliznuti gore ili dolje cijelom ručkom kroz otvor za klizanje na glavnom tijelu i imat ćete istih 7 nota jednu oktavu gore ili dolje.

Sviranje akorda (objašnjenje za početnike)

Akordi su dvije ili više nota koje se sviraju zajedno. Zamislite pijanistu ili gitaristu koji svira gomilu nota (klavirski ključevi ili žice na gitari) odjednom u isto vrijeme i pušta ih da zvuče, pjevaju malu frazu preko toga, a zatim udaraju još jedan niz nota i pjevaju drugu frazu. Sviraju akorde i pjevaju melodiju. Ovo je suština svake osnovne pjesme. Dakle, kako to možemo učiniti na Synthfonio? jednostavno. Želite li svirati E akord? samo pritisnete tipku E na vratu i otpustite sve što želite na tipke ručke. Ne brinite, bit će usklađeno. Što je s minornim akordima? (akordi čije ime završava na slovo "m", poput Am, Em, G#m, C#m, itd.) Svirajmo a -mol akord (Am). Pritisnemo tipku A (pogledajte priloženi dijagram), ali također brojimo tri tipke prema gore (krećući se prema ručici) i pritisnemo i tu tipku (u ovom slučaju C). Ovo efektno pretvara A akord u Am akord (A -mol).

Puštanje pjesme

Sada, kao što neki možda već znaju, postoji hrpa i hrpa pjesama od 4 akorda, obično sastavljenih od jednostavnih durskih i molskih akorda. Savršeno. Proguglamo “akorde naslova pjesme”, pronađemo onaj koji želimo (evo par lakih i jednostavnih primjera). Ako je akord glavni, jednostavno pritisnemo tu jedinu tipku na vratu Synthfonija i sviramo sve što osjećate ručka. Ako se u pjesmi pojavi manji akord, samo pritisnemo odgovarajuću tipku i treću tipku prema gore i spremni smo. To je to. Možete koristiti tipke za rukovanje za sviranje akorda i pjevanje nad njima, ili za sviranje melodija, arpeđa, itd.

Trenutno sam u procesu uključivanja povećanih i smanjenih akorda, postavljanjem trećeg prsta u položaj, ili čak samo dva prsta, a drugi definira povećani ili smanjeni peti.

Ovo je projekat koji je u toku. U međuvremenu samo nastavite igrati, eksperimentirati i zabavljati se. Prihvatam predloge (:

Različite ljestvice

Trenutno tipke za rukovanje generiraju prve do sedme note deklarirane ljestvice. Koristio sam ovu konfiguraciju u ovom uputstvu za lakše razumijevanje. Ali to se lako može promijeniti kako bi se generirala druga skala promjenom funkcije keyConstructor (). Za ručku zapravo koristim pentatoničku konfiguraciju, jer mi dopušta da korijensku notu podignem jednu oktavu gore u istom položaju klizača ručke. U trenutnoj konfiguraciji morate pomaknuti ručicu gore ili dolje da biste imali bilo koju notu u drugoj oktavi.

Korak 12: Moguće izmjene

Kao što sam spomenuo na početku, pokušao sam ovaj vodič učiniti što jednostavnijim, svevši projekt na najosnovniji oblik. Zbog toga sam izostavio neke funkcije koje sam dodao (ili planiram dodati) na vlastitom Synthfonio, evo nekoliko njih:

-MIDI preko BLE: ako imate MKR WIFI 1010 ploču, ovo je prilično lako ugraditi. Ova biblioteka ima vrlo jasan midi primjer. Možete dodati midi komande iz te biblioteke u redovne MIDI komande koje se pozivaju po Synthfoniovoj skici. Ili, kako biste uštedjeli bateriju, dodajte prekidač za aktiviranje Bluetooth funkcija samo po potrebi (upotreba arduinosovih prekida i sustav za automatsko resetiranje poput ovog bila bi dobra ideja).

-PitchBend: Iako nijedna biblioteka sintisajzera ne može upravljati MIDI komandama savijanja tona, MIDI biblioteka vam omogućava da ih pošaljete. Stvar je u tome da odlučite kako ćete to kontrolirati. Svaki potenciometar bi trebao raditi sasvim u redu, ali razmišljam o zanimljivijim alternativama, poput senzora! blizina, svjetlost itd.

Druga nagrada na takmičenju u instrumentima