Synthfonio - glasbeni inštrument za vsakogar: 12 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Všeč so mi sintetizatorji in MIDI krmilniki, a grozno igram klaviature. Rad pišem glasbo, a za dejansko igranje omenjene glasbe se morate naučiti igrati inštrument. To zahteva čas. Časa, ki ga veliko ljudi nima, in ki ga običajno odvrača od nadaljnjega vadbe. Poskušam to spremeniti. Ta projekt je poskus skrajšati vrzel med trenutkom "Rad bi se naučil igrati X" in trenutkom "Uživam v igranju X". Vem, da smo bili večina ali še vedno sanjamo o slednjem, vendar smo se zataknili v prvem, prav tako pa vem, da je bil trenutek, ko sem lahko na kitari izvedel in užival v svojih prvih štirih akordnih pesmih, začel sem se učiti inštrumenta in od takrat nikoli nisem obupal

Kaj je to

To je enostaven za učenje instrument, enostaven za uporabo, usmerjen v improvizacijo in z neskončno možnostjo zvokov (kot MIDI krmilnik). Vsebuje 2 niza tipk, enega za definiranje akordov in podpisov ključev, drugega pa za dejansko igranje not. Ne glede na to, kako pritisnete akord v vratnih tipkah instrumentov, bo določena višina ključev na ročaju instrumentov, podobno kot kitara, violina in drugi godalni instrumenti; z dodatnim napredkom, da je ta pametna naprava, ki lahko interpretira lestvico, ki se predvaja iz ene same note ali para not.

Kako deluje

Enostavno. Želite igrati akord E? samo pritisnete tipko E na vratu (glejte diagram v koraku 11) in na tipke ročaja izstrelite vse, kar želite. Ne skrbite, vse bo uglašeno. S tipkami na ročaju lahko predvajate akorde, melodije in arpeggio v kateri koli tonalnosti, ki jo želite, tako da pritisnete ustrezno tipko na vratu. Na enak način, če pritisnete tipko A na vratu skupaj s tipko C (manjša tretjina A), aktivirate manjši ton A za tipke ročajev.

To lahko vsakemu igralcu omogoči izvedbo 4-akordne melodije (najbolj priljubljena glasba je 4-akorda), spremljavo ali celo improvizacijo; z največ nekaj prsti na mestu.

Ta instrument lahko deluje kot MIDI krmilnik in vključil sem preprost vgrajen sintetizator za igranje brez zunanje opreme. Odvisno od arduino plošče, ki jo izberete, bi lahko ta projekt deloval tudi kot krmilnik MIDI USB ali krmilnik MIDI preko BLE.

Moje običajne izjave o omejitvi odgovornosti:- Nisem angleški govornik, zato so morda bile storjene napake. - Prav tako sem samouk na področju elektronike, kodiranja in glasbe, zato so lahko spet prišle napake. - To je "instrument za vsakogar" za igranje, ne nujno za gradnjo. Za delo pri tem projektu potrebujete nekaj znanja o elektroniki in kodiranju.

_

Zaloge

-An Arduino: Vsak arduino bi moral delovati. Priporočam ploščo z zmogljivostmi USB, na primer plošče na osnovi ATmega32U4 (leonardo, mikro itd.), Tako da lahko ta projekt uporabite kot krmilnik USB MIDI. Uporabil sem MKR1010, ker ima tudi zmogljivosti bluetooth in sekundarna serijska vrata za strojno opremo.

-ATmega328 na plošči (neobvezno): To je za integrirani sintetizator. Lahko bi uporabil ustrezno ploščo UNO, vendar sem se odločil za enostavnejši sistem.

-Multiplekser moduli: 2 od njih, eden za ključe ročaja, drugi pa za ključe za vrat.

-Modul polnilnika baterije: priporočam nekaj takega kot na povezavi, ker ima zaščito pred prenapolnjenjem/praznjenjem.

-18650 baterija

-Napetostni dvižni modul dvigala: previdno s tem! Prepričajte se, da izbrani modul sprejme vhodne napetosti, nižje od 5 V. Moduli polnilnikov akumulatorjev običajno oddajajo okrog 4 V, in če napajate to napetost na koračni modul, ki ni ocenjen za to napetost, lahko pride do težav. Uporabil sem modul, ki je potreboval vsaj 5v vhodne napetosti, in ocvrl svoj arduino. (kakšni projekti za ponovno uporabo, ponovno kolesarjenje ocvrte deske? Prosimo, pustite komentar)

-1/4 ženski avdio priključek

-10k stereo potenciometer

-10k potenciometer (x2)

-x2 stikala: priporočam ta, vendar bo ustrezalo vsako stikalo, ki drži svoj položaj.

-x14 Tact stikala: Za vratne ključe.

-x9 Končna stikala: Ročne tipke (7) in transportna stikala (2)

-1k ohmski upor

-x2 220 ohmski upor (če izdelujete 5v MIDI izhod)

-33 ohm in 10 ohm upori (če izdelujete 3.3V MIDI izhod)

-Majhne plošče: Kolikor želite! Vse gradim na 170 -točkovnih ploščah.

-Premostne žice: Ne morete imeti dovolj

Zakaj dva ločena arduina ?: Da, na eno ploščo bi moralo biti mogoče napisati eno skico z digitalnim sintetizatorjem z USB MIDI, MIDI preko BLE in običajnimi funkcijami MIDI. Mogoče bi moralo biti, ampak nisem mogel. Stvar je; večina knjižnic sintetizatorjev je narejenih za ATmega328, ki nima zmogljivosti USB. Po drugi strani pa nekaj plošč, ki temeljijo na ATmega32U4 (zmožnosti USB), ki izvajajo knjižnice sintetikov, to počnejo s težavami. Pozabite na MIDI prek BLE, za to potrebujete nekaj takega, kot je MKR1010 (kolikor sem prebral, modul hm-10 ne bo delal MIDI), vendar družina MKR uporablja drugačno arhitekturo in ne bo niti sestaviti skice s katero koli knjižnico sintetizatorjev, ki sem jo našel na spletu, zato sta zame dva ločena mikro krmilnika. Glavna plošča opravlja vse zaznavanje, interpretacijo in midi stvari; in drugega za integrirani sintetizator, ki bere samo midi podatke iz glavnega in proizvaja zvok. Različica enojne arduino (neobvezno): Da, če vam res ni mar za nekatere funkcije, ki sem jih potreboval, bi lahko uporabili samo ena sama plošča. Na primer, en sam ATmega32U4 kot krmilnik USB MIDI z najmanj buggy knjižnico sintetizatorjev, ki jo lahko zaženete (čeprav brez MIDI BLE), ali en sam ATmega328, ki izvaja katero koli knjižnico sintetikov, ki vam je všeč (čeprav brez USB MIDI).

1. korak: Shema ožičenja

Tu je celoten diagram projekta. Ne pozabite, da vam ni treba uporabljati plošče MKR, večina plošč bo delovala, le zavedati se morate možnosti, ki jih ima vsaka plošča (z možnostjo USB, zmožnostjo BLE itd.), In prilagodite napetost, ki se napaja na vin pin. Zdaj pa poglejmo vsak razdelek podrobneje:

2. korak: Shema ožičenja: MIDI krmilnik in multiplekserji

-Skoraj vse zatiče sem delil med obema multiplekserjema, da bi še bolj zmanjšal število uporabljenih zatičev arduino. Pravzaprav morajo samo signalni zatiči vsakega modula multiplekserjev imeti svoj namenski arduino pin. Ta ureditev ne povzroča težav ali motenj med tipkami, saj je delovanje skice linearno, arduino pa preveri le en vhod naenkrat. Karkoli počne drugi multiplekser ali drugi vhodni pin med tem preverjanjem, bo prezrto.

-Dve stikali z oznako Transposition Switches sta končna stikala, ki se aktivirata s potiskanjem ročaja skozi drsno odprtino glavnega telesa (za več podrobnosti glej koraka "ročaj" in "telo") in preneseta vse note ročaja za eno oktavo navzgor ali navzdol.

-Za nadzor glasnosti sem uporabil stereo potenciometer, ker moramo nadzorovati dve vrsti glasnosti: analogno (integriran sintetizator) in MIDI.

-V izhodnem vezju MIDI so upori, namenjeni za izhod 3,3 V iz moje plošče MKR. Če uporabljate 5v ploščo, morate upor spremeniti v skladu z MIDI diagramom na drugi sliki.

3. korak: Shema ožičenja: sintetizator

-Povezava z OSC2 na ATmega328 gre (skozi kondenzator) na ozemljitev na digitalnem zatiču 5. To sem naredil zgolj zaradi udobja, zato se vse lepo prilega in tesno prilega na ploščo. Če razmišljate o tem, da storite enako, pazite, da vedno deklarirate pin 5 kot vhod in nikoli kot izhod.

-Knjižnica sintetizatorjev, ki sem jo izbral, oddaja zvok s pina 11, kot je prikazano na mojem diagramu. Te knjižice ne bodo uporabljale vse knjižnice, zato jo ustrezno spremenite. Priporočam, da kot filter vedno uporabite upor in pokrovčke.

-Dodala sem stikalo na 5V, ki je priloženo glavni plošči, tako da bi lahko izklopil ATmega in prihranil energijo baterije, medtem ko bi instrument uporabljal kot MIDI krmilnik.

4. korak: Shema ožičenja: vir napajanja

-Vem, da imajo vse plošče MKR integrirano polnilno vezje Li-Po. Stvar je v tem, da nikjer v državi, v kateri živim (Čile, Južna Amerika), nisem našel nobenih (cenovno dostopnih) lipo baterij s potrebnimi specifikacijami, poleg tega pa sem že imel polnilni modul in nekaj 18650 ležal naokoli, zato sem jih pobral. Poleg tega mislim, da bo večina ljudi poskusila ta projekt z uporabo več komercialno dostopnih plošč, ki običajno nimajo polnilnega vezja.

-Znova se prepričajte, da modul, ki ste ga izbrali za povečanje napetosti akumulatorja, lahko sprejme vhodne napetosti nižje od 5 V. Moduli polnilnikov akumulatorjev običajno oddajajo okoli 4 V, in če napajate to napetost na povečevalni modul, ki ni ocenjen za to napetost, lahko ocvrtite desko. Jaz sem. Dvakrat, preden sem vedel za to.):

-Priporočam, da stikalo postavite pred modul za povečanje napetosti, ne za njim. Ne razumem toliko, kako te stvari delujejo, vendar izmerim tok pri obeh možnostih (stikalo pred in po) in ko sem stikalo postavil po napetostnem dvigalu, sem izmeril malo toka, ki pušča iz baterije, tudi ko je bilo stikalo izklopljeno.

5. korak: Ideja kode

Koda preprosto izvaja stalno preverjanje vseh tipk ročic, dokler ne zazna zadetka. Ko to stori, nato preveri tipke, ki so pritisnjene na vratu, in interpretira nastalo držo ter s tem tonaliteto glasbe (če v vratu ne pritisnete nobene tipke, ostane zadnja nastavljena tonaliteta). To bo določilo, katero opombo bo pritisnila tipka ročaja. Nazadnje se preverita dve stikalni stikali, da se nota prenese v oktavo navzgor, oktavo navzdol ali privzeto oktavo; inštrumentu je na voljo 3 oktave. Na podlagi vseh teh spremenljivk Synthfonio ustvari ustrezen midi ukaz.

Kar zadeva kodo sintetizatorja, naredite tako, kot sem storil jaz, in brez sramu kopirajte in prilepite primer skice »midi in« iz knjižice sintetikov, ki najbolje ustreza vašim potrebam. Tu je nekaj priporočil: -The_synth-Mozzi-poly-synth-Noodle-Synth

Oh, če želite integrirati MIDI in sintetične funkcije v isto ploščo, predlagam vrsto skice, opisano na tej povezavi.

6. korak: Koda

Najprej boste potrebovali naslednje knjižnice: Knjižnica MIDI: https://github.com/FortySevenEffects/arduino_midi_… Knjižnica večpredstavnostnih naprav:

Če boste uporabljali ploščo, ki podpira USB, ali MKR 1010, lahko poskusite tudi s to knjižnico: MIDI USB: https://github.com/tigoe/SoundExamples/blob/master… MIDI preko BLE:

#vključi

MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE (); #include CD74HC4067 my_mux (4, 3, 2, 1); // ustvarite nov objekt CD74HC4067 s štirimi krmilnimi zatiči #define mux_handle_pin 5 // določite pin, ki ga želite deliti s kanali iz multipleksorja ročice #define mux_neck_pin 0 // določite pin, ki ga želite deliti s kanali iz vratnega multiplekserja // opredelite stikala za prenos #define transposeUp 7 #define transposeDown 6 byte neckKeysNumbers = {12, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11}; bajtni prstiAmount = 0; bajt neckKeyHolded = {0, 0, 0}; bajtni koren = 48; bajt minorThird; ročaj bajtaKeyNote = {0, 48, 50, 52, 53, 55, 57, 59}; ročaj bajtaKeyNoteSent = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int oktava = 0; void setup () {pinMode (LED_BUILTIN, OUTPUT); MIDI.začetek (1); // Zagon MIDI in poslušanje 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 preverjanje vsakega ključa (1-7) na HANDLE. for (bajt i = 1; i <8; i ++) {my_mux.channel (i); // preverjanje vsake tipke prek multiplekserja // če je pritisnjeno stikalo (tipka) & če stanje tipke "ni pritisnjeno" if ((digitalRead (mux_handle_pin) == LOW) && (handleKeyNoteSent == 0)) {delayMicroseconds (2400); // For-Loop za preverjanje 12 tipk (0-11) na VRATU. for (bajt k = 0; k 0)) {MIDI.sendNoteOff (handleKeyNoteSent , 0, 1); // Ustavi ročico beležkeKeyNoteSent = 0; // opredelimo kot zamudo "ni poslano" (18); }}} // Ta funkcija vzame zaznani vratni ključ in na podlagi tega // nastavi številko korenske note (v MIDI), // amd nastavi tudi številko note, ki bi bila njena manjša tretja void rootSetting () {switch (neckKeyHolded [0]) {primer 12: root = 47; minorThird = 3; zlom; primer 1: koren = 48; minorThird = 4; zlom; primer 2: koren = 49; minorThird = 5; zlom; primer 3: koren = 50; minorThird = 6; zlom; primer 4: root = 51; minorThird = 7; zlom; primer 5: koren = 52; minorThird = 8; zlom; primer 6: koren = 53; minorThird = 9; zlom; primer 7: koren = 54; minorThird = 10; zlom; primer 8: koren = 55; minorThird = 11; zlom; primer 9: koren = 56; minorThird = 12; zlom; primer 10: koren = 57; minorThird = 1; zlom; primer 11: koren = 58; minorThird = 2; zlom; privzeto: root = 48; minorThird = 4; zlom; }} // Ta funkcija nastavi dejansko noto, ki jo bo igrala tipka. // najprej preveri, ali se transponira, in po potrebi premesti oktavo navzgor ali navzdol, // nato preveri, ali količina prstov v položaju ustreza velikemu ali manjšemu akordu (1 ali 2 prsta). // Nazadnje, če sta bila na mestu zaznana 2 prsta, preveri, če se drugi prsti nahajajo v // ustrezni manjši tretji noti. V nasprotnem primeru bo drugi prst prezrt in akord bo // interpretiran kot glavni akord. Če drugi prst res igra manjšo tretjino, bo funkcija definirala // opombe, ki jih bodo izvajale tipke ročajev. void keyConstructor () {if (digitalRead (transposeUp) == LOW) {oktava = 12; } else if (digitalRead (transposeDown) == LOW) {oktava = -12; } else {oktava = 0; } // velika lestvica if (neckKeyHolded [1] == 0) {handleKeyNote [1] = koren + oktava; handleKeyNote [2] = koren + oktava + 2; handleKeyNote [3] = koren + oktava + 4; handleKeyNote [4] = koren + oktava + 5; handleKeyNote [5] = koren + oktava + 7; handleKeyNote [6] = koren + oktava + 9; handleKeyNote [7] = koren + oktava + 11; } // manjša lestvica if (neckKeyHolded [1] == minorThird) {handleKeyNote [1] = koren + oktava; handleKeyNote [2] = koren + oktava + 2; handleKeyNote [3] = koren + oktava + 3; handleKeyNote [4] = koren + oktava + 5; handleKeyNote [5] = koren + oktava + 7; handleKeyNote [6] = koren + oktava + 8; handleKeyNote [7] = koren + oktava + 11; }}

7. korak: Instrument (ohišje)

Kot vedno nimam popolnih in podrobnih načrtov načrtovanja in meritev projekta. Spremenil sem, spremenil in oblikoval stvar skozi celoten proces njene dejanske izgradnje. Večina teh sprememb je temeljila na materialih in sestavnih delih, ki sem jih imel takrat pri roki.

Ob tej priložnosti imam veliko več vsebine in informacij o procesu oblikovanja kot v prejšnjih projektih, ker sem za ustvarjanje številnih delov uporabil storitve 3D tiskanja in laserskega rezanja. Enostavno nisem nameraval narediti vseh meritev in rezanja MDF, ki sem jih naredil na svojem zadnjem stroju, priložil sem datoteko, ki sem jo oblikoval za lasersko rezanje večine delov, in 3d model instrumenta. Prosimo, upoštevajte, da so vse te datoteke večinoma enake dejanskim stvarim, ki sem jih zgradil, vendar obstajajo odstopanja, saj sem po prvotnem laserskem rezanju in 3d modeliranju naredil veliko sprememb. Uporabite te datoteke kot izhodišče za svoj projekt in ne kot dokončno predlogo.

Prosimo, bodite pozorni tudi na opombe, ki sem jih napisal na slikah v naslednjih korakih

8. korak: Instrument: Vrat

To je v bistvu nekaj dolgih lasersko izrezanih kosov MDF, zloženih drug na drugega, da bi ustvarili dovolj debel vrat, v katerem je dovolj prostora za stikala za taktiranje (ključi za vrat) in modul multiplekserja. 14 kosov lasersko izrezane MDF plošče v obliki klavirskih tipk za pokrivanje stikal. Stikala so nameščena na ploščo in povezana z multiplekserjem.

9. korak: Instrument: ročaj

To je bil zame najtežji del. Ne vem, če ta del v celoti razrešim, vendar vsaj deluje za majo. Ima 7 stikal prek multiplekserja in lahko drsi skozi luknjo v ohišju instrumenta. Ne bom poskušal opisati, zato so tukaj slike …

10. korak: Instrument: telo

To je najpreprostejši od vseh delov, le lasersko izrezana škatla v obliki, ki spominja na glasbilo. Razmišljal sem celo o uporabi ohišja za cigare, vendar če bi nameraval lasersko rezati, bi lahko tudi lasersko izrezal nekaj lepega. Glavne lastnosti, ki bi jih moralo imeti telo, so najprej vse luknje za potrebne priključke, vtičnice itd. (Plus ena za napajanje žic v vratni tokokrog); ena večja luknja na vrhu, v kateri lahko ročaj zdrsne (kot je prikazano v prvem videu in slikah), in na koncu dve transponirajoči stikali, nameščeni na vsakem koncu drsne luknje za zaznavanje premikanja ročaja (glejte drugi video in vse opombe na slikah).

11. korak: Kako igrati

Igranje akordov

Poskusimo odigrati nekaj preprostih molskih in županov akordov, kot je razloženo na začetku v razdelku »Kako deluje«. V bistvu vam bo vsaka tipka, ki jo pritisnete v vratu, dala glavno lestvico te opombe na tipkah ročaja. Tudi če preštejete 3 tipke navzgor (premaknete se proti ročaju) in pritisnete to tipko, hkrati pa držite prvotno pritisnjeno, boste na tipkah ročice še vedno imeli lestvico te izvirne note, vendar bo tokrat manjša lestvica. Glasbeno usposobljeni bralci bodo razumeli (v resnici veliko bolje kot jaz), da je pritisniti točno tretjo tipko navzgor od katere koli note, enako kot igrati njeno manjšo tretjino.

Če menite, da vam 7 not ni dovolj, lahko preprosto potisnete gor ali dol po celotnem ročaju skozi drsno odprtino glavnega telesa in imeli boste enakih 7 not za eno oktavo gor ali dol.

Igranje akordov (razlaga za začetnike)

Akordi so dve ali več not, ki se igrajo skupaj. Pomislite na pianista ali kitarista, ki istočasno igra kopico not (klavirskih ključev ali kitarskih strun) in jim pusti, da zvenijo, pojejo malo frazo, nato pa zadenejo še en niz not in zapojejo drugo frazo. Igrajo akorde in pojejo melodijo. To je bistvo katere koli osnovne pesmi. Kako torej to naredimo na Synthfonio? preprosto. Želite igrati akord E? samo pritisnete tipko E na vratu in na tipkah ročaja izstrelite vse, kar želite. Ne skrbite, vse bo uglašeno. Kaj pa manjši akordi? (akordi, katerih ime se konča s črko "m", na primer Am, Em, G#m, C#m itd.) Igrajmo a -molski akord (Am). Pritisnemo tipko A (glej priloženi diagram), vendar štejemo tudi tri tipke navzgor (premikamo se proti ročaju) in pritisnemo tudi to tipko (v tem primeru C). To učinkovito spremeni akord A v akord Am (A -mol).

Predvajanje pesmi

Zdaj, kot nekateri že vedo, obstaja ogromno pesmi s 4 akordi, običajno sestavljenih iz preprostih glavnih in molskih akordov. Popolno. Googlamo "akorde za naslov pesmi", poiščemo tistega, ki ga želimo (tukaj je nekaj lahkih in preprostih primerov). Če je akord večji, preprosto pritisnemo to eno tipko na vratu Synthfonia in predvajamo vse, kar začutimo ročaj. Če se v pesmi pojavi manjši akord, samo pritisnemo tipko za dopisovanje in tretjo tipko navzgor in nastavljeni smo. To je to. Ročne tipke lahko uporabite za igranje akordov in petje nad njimi ali za predvajanje melodij, arpeggio itd.

Trenutno sem v postopku vključevanja tudi povečanih in zmanjšanih akordov, tako da postavim tretji prst v položaj ali celo samo dva prsta, pri čemer drugi definira povečano ali zmanjšano peto.

To je projekt v teku dela. Vmes se samo igrajte, eksperimentirajte in se zabavajte. Sprejemam predloge (:

Različne lestvice

Trenutno ročne tipke ustvarjajo od 1. do 7. note deklarirane lestvice. To konfiguracijo sem uporabil v tem navodilu za lažje razumevanje. To pa je mogoče zlahka spremeniti, da ustvarite drugačno lestvico s spreminjanjem funkcije keyConstructor (). Pravzaprav uporabljam pentatonično konfiguracijo za ročaj, ker mi omogoča, da imam korensko noto eno oktavo navzgor v istem položaju drsnika ročaja. V trenutni konfiguraciji morate ročico potisniti navzgor ali navzdol, če želite imeti kakšno noto v drugi oktavi.

12. korak: Možne spremembe

Kot sem omenil na začetku, sem poskušal čimbolj poenostaviti to vadbo, pri čemer sem projekt zmanjšal na najosnovnejšo obliko. Zaradi tega sem izpustil nekatere funkcije, ki sem jih dodal (ali nameravam dodati) na svojem Synthfonio, tukaj je nekaj njih:

-MIDI preko BLE: če imate ploščo MKR WIFI 1010, je to dokaj enostavno vgraditi. Ta knjižnica ima zelo preprost primer midi. Midi ukaze iz te knjižnice lahko dodate običajnim ukazom MIDI, ki jih pokliče Synthfoniova skica. Ali pa, da prihranite baterijo, dodajte stikalo, da aktivirate funkcije bluetooth le, kadar je to potrebno (uporaba arduinosovih prekinitev in sistema za samodejno ponastavitev, kot je ta, bi bila dobra ideja).

-PitchBend: Čeprav nobena od knjižnic sintetizatorjev ne more upravljati ukazov MIDI pitch bend, knjižnica MIDI omogoča njihovo pošiljanje. Stvar je v tem, da se odločimo, kako to nadzirati. Vsak potenciometer bi moral delovati v redu, vendar razmišljam o bolj zanimivih alternativah, kot so senzorji! bližina, svetloba itd.

Druga nagrada na tekmovanju instrumentov