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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Volim sintisajzere i MIDI kontrolere, ali užasno sviram klavijature. Volim pisati glazbu, ali da biste zapravo svirali spomenutu glazbu, morate naučiti svirati neki instrument. Za to je potrebno vrijeme. Vrijeme koje mnogi ljudi nemaju i koje ih obično obeshrabruje da nastave vježbati. Pokušavam to promijeniti. Ovaj je projekt pokušaj skraćivanja jaza između trenutka "Volio bih naučiti igrati X" i "Uživam igrati X". Znam da je većina nas bila, ili još uvijek sanja o ovome drugom, ali 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 učiti instrument i od tada nikada nisam odustao od njega

Što je to

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 tipkama na vratima instrumenata, definirat će se visina tipki na ručki 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

Jednostavan. Želite li svirati akord E? 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 odgovarajuću 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.

To može omogućiti bilo kojem sviraču da izvede melodiju s 4 akorda (najpopularnija glazba je 4 akorda), pratnju ili čak improvizaciju; s najviše nekoliko prstiju na mjestu.

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 koristiti, ovaj bi projekt mogao funkcionirati i kao USB MIDI kontroler ili MIDI preko BLE kontrolera.

Moja uobičajena odricanja od odgovornosti:- Nisam izvorni govornik engleskog jezika pa su se možda dogodile greške. - Također, samouk sam u elektronici, kodiranju i glazbi pa su se opet mogle dogoditi greške. - Ovo je "instrument za svakoga" za sviranje, ne nužno za izgradnju. Za rad na ovom projektu trebate malo znanja o elektronici i kodiranju.

_

Pribor

-An Arduino: Svaki arduino bi trebao raditi. Preporučujem ploču s USB mogućnostima, poput ploča temeljenih 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 (izborno): Ovo je za integrirani sintetizator. Mogli biste koristiti odgovarajuću UNO ploču, ali ja sam otišao na jednostavniji sustav.

-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: Oprezno 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 koji 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 sklopke za prijenos (2)

Otpornik -1k ohm

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

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

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

-Prekačene 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 i redovitim MIDI funkcijama, na istoj ploči. Trebalo bi, možda i jest, ali nisam mogao. Stvar je; većina sintetičkih knjižnica napravljena je za ATmega328 koji nema USB mogućnosti. S druge strane, nekoliko ploča zasnovanih na ATmega32U4 (USB mogućnosti) koje pokreću biblioteke sinteza to čine s problemima. Zaboravite na MIDI preko BLE-a, za to vam je potrebno nešto poput MKR1010 (koliko sam pročitao, modul hm-10 neće raditi MIDI), ali obitelj MKR koristi drugačiju arhitekturu, pa čak neće niti sastaviti skice s bilo kojom od biblioteka sintisajzera koje sam pronašao na mreži. Dakle, za mene su to dva odvojena mikro kontrolera. Glavna ploča radi sve što je potrebno za osjet, interpretaciju i midi; i drugi za integrirani sintetizator, koji samo čita midi podatke s glavnog i proizvodi zvuk. Verzija jedne arduino (izborno): Da, ako vam nije stalo do nekih funkcija koje su mi bile potrebne, mogli biste koristiti samo jedna jedina ploča. Na primjer, jedan ATmega32U4 kao USB MIDI kontroler s bibliotekom s najmanje grešaka koje možete pokrenuti (bez MIDI BLE -a), ili jedan ATmega328 koji pokreće bilo koju biblioteku sintisajzera (bez USB MIDI -ja).

Korak 1: Shema ožičenja

Evo potpunog dijagrama projekta. Zapamtite, 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 igala koji se koriste. Zaista, samo signalni pinovi svakog modula multipleksera moraju imati vlastiti namjenski arduino pin. Ovaj aranžman ne stvara probleme niti smetnje između tipki, jer je rad skice linearan, a arduino provjerava samo jedan ulaz odjednom. Sve što drugi multiplekser radi ili drugi ulazni pin koji primi tijekom ove provjere bit će zanemareno.

-Dva prekidača s oznakom Transposition Switches su krajnji prekidači koji se aktiviraju klizanjem ručke kroz klizni otvor na glavnom tijelu (za više pojedinosti pogledajte korake "ručica" i "tijelo") i transponiraju sve note ručke jednu oktavu gore ili dolje.

-Za kontrolu glasnoće koristio sam stereo potenciometar, jer moramo kontrolirati dvije vrste glasnoće: 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: Shema ožičenja: Sintetizator

-Povezivanje s OSC2 na ATmega328 ide (kroz kondenzator) na masu na digitalnom pinu 5. Učinio sam to samo radi praktičnosti, tako da sve lijepo pristaje i zatvara se na 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 daje zvuk sa pina 11, kao što je prikazano na mom dijagramu. Neće sve knjižnice koristiti taj pin, svakako ga promijenite u skladu s tim. Preporučio bih da otpornike i kape uvijek koristite kao filtre.

-Dodao sam prekidač na 5v koji se dobiva s 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 integrirani Li-Po krug punjenja. 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 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.

-Ponovno provjerite je li modul koji ste odabrali za pojačavanje napona baterije sposoban prihvatiti 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 svoju ploču. Učinio sam. Dva puta, 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 (prekidač prije i poslije), a pri postavljanju 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. Kad to učini, tada provjerava pritisnute tipke na vratu i tumači način držanja te stoga i glazbeni tonalitet (ako nijedna tipka nije pritisnuta u vratu, ostat će posljednji postavljeni tonalitet). To će definirati koju će notu pritisnuti tipka ručica proizvesti. Na kraju se provjeravaju 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 sintetskog 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 na istu ploču, predložio bih vrstu skice opisane na ovoj poveznici.

Korak 6: Kôd

Prije svega, trebat će vam sljedeće knjižnice: MIDI knjižnica: 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 knjižnicom: MIDI USB: https://github.com/tigoe/SoundExamples/blob/master…MIDI preko BLE:

#uključi

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 vratnog multipleksera // definirati transpozicijske sklopke #define transposeUp 7 #define transposeDown 6 byte neckKeysNumbers = {12, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11}; bajtova fingerAmount = 0; bajt neckKeyHolded = {0, 0, 0}; korijen bajta = 48; byte minorThird; handle byKeyNote = {0, 48, 50, 52, 53, 55, 57, 59}; handle byteKeyNoteSent = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int oktava = 0; void setup () {pinMode (LED_BUILTIN, OUTPUT); MIDI.početi (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 svaku tipku putem multipleksera // ako je pritisnut prekidač (tipka) & 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. za (bajt k = 0; k 0)) {MIDI.sendNoteOff (handleKeyNoteSent , 0, 1); // Zaustavljanje ručke bilješkeKeyNoteSent = 0; // definirati kao "nije poslano" kašnjenje (18); }}} // Ova funkcija uzima otkriveni ključ vrata i na temelju toga // postavlja broj korijenske note (u MIDI-ju), // amd također postavlja broj bilješke koji bi bio njezin manji treći void rootSetting () {switch (neckKeyHolded [0]) {slučaj 12: root = 47; minorThird = 3; pauza; slučaj 1: korijen = 48; minorThird = 4; pauza; slučaj 2: korijen = 49; minorThird = 5; pauza; slučaj 3: korijen = 50; minorThird = 6; pauza; slučaj 4: korijen = 51; minorThird = 7; pauza; slučaj 5: korijen = 52; minorThird = 8; pauza; slučaj 6: korijen = 53; minorThird = 9; pauza; slučaj 7: korijen = 54; minorThird = 10; pauza; slučaj 8: korijen = 55; minorThird = 11; pauza; slučaj 9: korijen = 56; minorThird = 12; pauza; slučaj 10: korijen = 57; minorThird = 1; pauza; slučaj 11: korijen = 58; minorThird = 2; pauza; zadano: root = 48; minorThird = 4; pauza; }} // Ova funkcija postavlja stvarnu notu koju će ručna tipka svirati. // prvo provjerava mijenja li se transponiranje i po potrebi transponira oktavu prema gore ili dolje, // zatim provjerava odgovara li količina prstiju na mjestu 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 protivnom će se drugi prst zanemariti, a akord će se // protumačiti kao glavni akord. Ako drugi prst doista svira sporednu trećinu, funkcija će definirati // bilješke koje će izvršiti tipke ručica. void keyConstructor () {if (digitalRead (transposeUp) == LOW) {oktava = 12; } else if (digitalRead (transposeDown) == LOW) {oktava = -12; } else {oktava = 0; } // velika ljestvica 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 projektiranja i mjerenja projekta. Napravio sam izmjene, preinake i dizajnirao stvar kroz cijeli proces njezine 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 za izradu mnogih dijelova koristio usluge 3D ispisa i laserskog rezanja. Jednostavno nisam namjeravao raditi sve mjere i rezanje MDF -a koje sam radio na svom posljednjem stroju. 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 pozornost i na napomene koje sam napisao na slikama u sljedećim koracima

Korak 8: Instrument: Vrat

Ovo je u osnovi 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. Također, 14 komada laserski izrezane MDF ploče u obliku klavirskih tipki za pokrivanje prekidača. Prekidači su montirani na perfboard i ožičeni na multiplekseru.

Korak 9: Instrument: Ručka

Ovo mi je bio najteži dio. Ne znam jesam li u potpunosti riješio ovaj dio, ali barem radi prilično dobro za majku. Ima 7 prekidača kroz multiplekser i može kliziti kroz rupu u 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 glazbeni instrument. Čak sam razmišljao i o korištenju kućišta za cigare, ali da namjeravam laserski rezati, mogao bih i laserski izrezati nešto lijepo. Glavne značajke koje bi tijelo trebalo imati su prvo, sve rupe za potrebne konektore, utičnice itd. (Plus jedna za napajanje žica do strujnog kruga); jedna veća rupa na vrhu kroz koju se ručka može provući (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 to igrati

Sviranje akorda

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

Također, ako smatrate da vam 7 nota nije dovoljno, možete jednostavno kliznuti gore ili dolje po cijeloj ručki kroz klizni otvor 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 da pijanist ili gitarist sviraju gomilu nota (klavirskih klavijata ili žica na gitari) jednom u isto vrijeme i puste 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 bit svake osnovne pjesme. Dakle, kako to učiniti na Synthfonio? jednostavan. Želite li svirati akord E? samo pritisnete tipku E na vratu i otpustite sve što želite na tipke ručke. Ne brinite, bit će usklađeno. Što je s molskim 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 ručki) i pritisnemo i tu tipku (u ovom slučaju C). To učinkovito pretvara A akord u Am akord (A -mol).

Sviranje pjesme

Sada, kao što bi neki već znali, postoji hrpa i hrpa pjesama od 4 akorda, obično sastavljenih od jednostavnih durskih i molskih akorda. Savršen. Proguglamo “akorde naslova pjesme”, pronađemo onaj koji želimo (evo par lakih i jednostavnih primjera). Ako je akord glavni, jednostavno pritisnemo tu jednu tipku na vratu Synthfonija i sviramo sve što osjetite ručka. Ako se u pjesmi pojavi manji akord, samo pritisnemo odgovarajuću tipku i treću tipku prema gore i spremni smo. To je to. Pomoću tipki za rukovanje možete svirati akorde i pjevati nad njima ili svirati melodije, arpeggio itd.

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

Ovo je projekt u tijeku. U međuvremenu samo nastavite igrati, eksperimentirati i zabavljati se. Prihvaćam prijedloge (:

Različite ljestvice

Trenutačno tipke za rukovanje generiraju prvu do sedmu notu deklarirane ljestvice. Koristio sam ovu konfiguraciju u ovom uputstvu za lakše razumijevanje. No, to se lako može promijeniti kako bi se generiralo drugo mjerilo izmjenom 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 značajke koje sam dodao (ili planiram dodati) na vlastitom Synthfonio, evo nekoliko njih:

-MIDI preko BLE -a: ako imate MKR WIFI 1010 ploču, ovo je prilično lako ugraditi. Ova knjižnica ima vrlo jasan midi primjer. Midi naredbe iz te biblioteke možete dodati u redovne MIDI naredbe 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 knjižnica sintetičara ne može upravljati MIDI naredbama savijanja tona, MIDI knjižnica omogućuje vam njihovo slanje. Stvar je u tome da odlučite kako to kontrolirati. Svaki potenciometar trebao bi raditi sasvim u redu, ali razmišljam o zanimljivijim alternativama, poput senzora! blizina, svjetlost itd.

Druga nagrada na natjecanju za instrumente