Synthfonio - hudební nástroj pro každého: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Mám rád syntezátory a MIDI ovladače, ale hrozně se mi hraje na klávesy. Rád píšu hudbu, ale pro skutečné hraní uvedené hudby se musíte naučit hrát na nástroj. To chce čas. Čas, který spousta lidí nemá a který je obvykle odradí od dalšího cvičení. Snažím se to změnit. Tento projekt je pokusem zkrátit mezeru mezi momentem „Chtěl bych se naučit hrát X“a „Rád hraji X“. Vím, že většina z nás snila nebo stále sní o tom druhém, ale uvízla v tom prvním, a také vím, že okamžik, kdy jsem opravdu mohl uskutečnit a užít si své první základní čtyři akordové písně na kytaru Začal jsem se učit nástroj a od té doby jsem to nikdy nevzdal

Co to je?

Jedná se o snadno naučitelný nástroj, snadno ovladatelný, orientovaný na improvizaci a s nekonečnou možností zvuků (jako MIDI kontrolér). Obsahuje 2 sady kláves, jednu pro definování akordů a klíčových podpisů a druhou pro skutečné hraní not. Bez ohledu na to, jaký akord je stisknut v nástrojích, klávesy na krku budou definovat výšku tónů na rukojeti nástroje, podobně jako u kytary, houslí a dalších smyčcových nástrojů; navíc s tím, že toto je chytré zařízení, které dokáže interpretovat přehrávanou stupnici z jedné noty nebo dvojice not.

Jak to funguje

Jednoduchý. Chcete hrát na E akord? stačí stisknout klávesu E na krku (viz diagram v kroku 11) a na klávesách rukojeti vypálíte vše, co chcete. Nebojte se, bude to ladit. Klávesy rukojeti můžete použít k přehrávání akordů, melodií a arpeggií v libovolné tónině, stačí stisknout odpovídající klávesu na krku. Stejně tak stisknutím klávesy A na krku ve spojení s klávesou C (menší třetina A) aktivujete tóninu A moll pro klávesy na rukojeti.

To může každému hráči umožnit provedení 4-akordové melodie (nejpopulárnější hudba je 4-akordová), doprovodu nebo dokonce improvizace; s ne více než několika prsty na místě.

Tento nástroj může fungovat jako MIDI kontrolér a integroval jsem jednoduchý vestavěný syntetizátor pro hraní bez externího vybavení. V závislosti na arduino desce, kterou se rozhodnete použít, může tento projekt fungovat také jako USB MIDI kontrolér nebo MIDI over BLE ovladač.

Mé obvyklé zřeknutí se odpovědnosti:- Nejsem rodilý mluvčí angličtiny, takže mohlo dojít k chybám. - Také jsem samouk v elektronice, kódování a hudbě, takže se opět mohly stát chyby. - Jedná se o „nástroj pro všechny“, ne ke stavbě. K práci na tomto projektu potřebujete trochu znalostí z elektroniky a kódování.

_

Zásoby

-Arduino: Jakékoli arduino by mělo fungovat. Doporučuji desku s možnostmi USB, jako desky ATmega32U4 (leonardo, micro atd.), Abyste tento projekt mohli použít jako USB MIDI kontrolér. Použil jsem MKR1010, protože má také možnosti bluetooth a sekundární hardwarový sériový port.

-ATmega328 na prkénku (volitelně): Toto je pro integrovaný syntetizátor. Můžete použít správnou desku UNO, ale já jsem šel na jednodušší systém.

-Moduly multiplexeru: 2 z nich, jeden pro klíče na rukojeti a druhý pro klíče na krku.

-Modul nabíječky baterií: Doporučuji něco jako ten na odkazu, protože má ochranu proti přebití/vybití.

-18650 baterie

-Voltage Step-up Elevator module: S tím opatrně! Ujistěte se, že zvolený modul je schopen odebírat vstupní napětí nižší než 5 V. Moduly nabíječky baterií mají obvykle výstup přibližně 4 V, a pokud toto napětí přivedete na rozšiřující modul, který pro toto napětí není dimenzován, můžete mít problémy. Použil jsem modul, který potřeboval alespoň 5v vstupní napětí, a smažil jsem arduino. (jakékoli projekty pro opětovné použití, opětovné cyklování smažené desky? Zanechte prosím komentář)

-1/4 Ženský audio konektor

-10k Stereo potenciometr

-10k potenciometr (x2)

-x2 přepínače: Doporučuji tyto, ale každý přepínač, který drží svou pozici, bude stačit.

-x14 Taktové spínače: Pro klávesy na krku.

-x9 Koncové spínače: Klíče rukojeti (7) a transpoziční spínače (2)

-1k ohmový odpor

-x2 odpor 220 ohmů (pokud vytváříte 5V MIDI výstup)

-33 ohm a 10 ohm odpory (pokud vytváříte 3,3 V MIDI výstup)

-Malá prkénka: tolik, kolik chcete! Všechno stavím na 170 bodových prkénkách.

-Propojovací vodiče: Nemůžeš mít dost

Proč dva oddělené arduino? To by mělo, možná je, ale nemohl jsem. Jedná se o to; většina syntetizačních knihoven je vytvořena pro ATmega328, který nemá možnosti USB. Na druhé straně několik desek na bázi ATmega32U4 (USB kabelů), které provozují knihovny syntezátorů, to dělá s problémy. Zapomeňte na MIDI přes BLE, k tomu potřebujete něco jako MKR1010 (pokud jsem četl, modul hm-10 MIDI neumí), ale rodina MKR používá jinou architekturu a dokonce ani kompilace skic s libovolnou syntezátorovou knihovnou, kterou jsem našel online. Takže pro mě jsou to dva oddělené mikrořadiče. Hlavní deska, která provádí veškeré snímání, interpretaci a midi věci; a druhý pro integrovaný syntezátor, který čte pouze midi data z hlavního a produkuje zvuk. Verze Single arduino (volitelně): Ano, pokud vás nezajímají některé funkce, které jsem potřeboval, můžete použít pouze jedna jediná deska. Například jeden ATmega32U4 jako USB MIDI kontrolér s nejméně buggy syntezátorovou knihovnou, kterou na něm můžete spustit (bez MIDI BLE), nebo jeden ATmega328 s libovolnou syntezátorovou knihovnou, která se vám líbí (bez USB MIDI).

Krok 1: Schéma zapojení

Zde je kompletní schéma projektu. Pamatujte si, že nemusíte používat desku MKR, většina desek bude fungovat, stačí si uvědomit možnosti, které každá deska má (USB, BLE atd.), A upravit napětí přiváděné na vin pin. Podívejme se nyní na každou sekci podrobněji:

Krok 2: Schéma zapojení: MIDI ovladač a multiplexory

-Sdílel jsem téměř všechny piny mezi oba multiplexory, aby se ještě více snížil počet použitých arduino pinů. Opravdu, pouze signální piny každého modulu multiplexeru musí mít svůj vlastní vyhrazený arduino pin. Toto uspořádání nevytváří žádné problémy ani interference mezi klávesami, protože fungování náčrtu je lineární a arduino kontroluje vždy pouze jeden vstup. Cokoli jiný multiplexer udělá nebo druhý vstupní pin obdrží během této kontroly, bude ignorován.

-Dva přepínače označené Transpoziční spínače jsou koncové spínače, které se aktivují posunutím rukojeti skrz posuvný otvor hlavního těla (další podrobnosti viz kroky „rukojeť“a „tělo“) a transponují všechny noty o jednu oktávu nahoru nebo dolů.

-Pro ovládání hlasitosti jsem použil stereo potenciometr, protože potřebujeme ovládat dva druhy hlasitosti: analogový (integrovaný syntetizátor) a MIDI.

-Výstupní obvod MIDI má rezistory dimenzované pro výstup 3,3 V z mé desky MKR. Pokud používáte 5v desku, musíte změnit odpor podle MIDI diagramu na druhém obrázku.

Krok 3: Schéma zapojení: syntetizátor

-Připojení k OSC2 na ATmega328 jde (přes kondenzátor) na kostru na digitálním pinu 5. Udělal jsem to jen pro pohodlí, takže se všechno hodí hezky a blízko na prkénko. Pokud uvažujete o tom, že uděláte to samé, ujistěte se, že vždy deklarujete pin 5 jako vstup a nikdy jako výstup.

-Syntezační knihovna, kterou jsem vybral, vychází z pinu 11, jak ukazuje můj diagram. Ne všechny knihovny budou tento pin používat, nezapomeňte jej odpovídajícím způsobem změnit. Doporučil bych však vždy použít odpor a čepice jako filtry.

-Přidal jsem přepínač na 5 V dodávaný z hlavní desky, takže jsem mohl vypnout ATmega a šetřit energii baterie při použití nástroje jako MIDI ovladače.

Krok 4: Schéma zapojení: Zdroj energie

-Vím, všechny desky MKR mají integrovaný nabíjecí obvod Li-Po. Věc je, že jsem nikde v zemi, kde žiji (Chile, Jižní Amerika), nemohl najít žádné (dostupné) lipo baterie s potřebnými specifikacemi a také jsem již měl nabíjecí modul a pár 18650 ležících kolem, takže jsem zvedl je. Navíc si myslím, že většina lidí zkusí tento projekt pomocí více komerčně dostupných desek, které obvykle nemají nabíjecí obvod.

-Znovu se ujistěte, že modul, který zvolíte pro zvýšení napětí baterie, je schopen odebírat vstupní napětí nižší než 5v. Moduly nabíječky baterií obvykle produkují přibližně 4 V, a pokud toto napětí přivedete na rozšiřující modul, který pro toto napětí není dimenzován, můžete svou desku usmažit. Udělal jsem. Dvakrát, než jsem o tom věděl.):

-Doporučuji umístit spínač před modul pro zvýšení napětí, ne za něj. Moc nerozumím tomu, jak to funguje, ale měřím proud na obou možnostech (přepínač před a po) a při umístění přepínače za napěťový výtah jsem změřil trochu unikajícího proudu z baterie, i když byl spínač vypnuto.

Krok 5: Idea kódu

Kód jednoduše spouští neustálou kontrolu všech klíčů rukojeti, dokud nezjistí přístup. Když to udělá, pak zkontroluje, jaké klávesy jsou stisknuty na krku, a to interpretuje držení těla a tedy hudební tonalitu (pokud v krku není stisknuto žádné tlačítko, zůstane poslední sada tonalit). Tím se definuje, kterou notu stisknutá klávesa kliky vytvoří. Nakonec jsou zkontrolovány dva transpoziční přepínače, aby bylo možné transponovat notu o oktávu nahoru, oktávu dolů nebo výchozí oktávu; dává nástroji rozsah 3 oktávy. Na základě všech těchto proměnných vytvoří Synthfonio odpovídající midi příkaz.

Pokud jde o synth kód, udělejte to, co jsem udělal, a jen bezostyšně zkopírujte a vložte ukázkový náčrtek „midi in“knihovny synth, který nejlépe vyhovuje vašim potřebám. Zde je několik doporučení: -The_synth-Mozzi-poly-synth-Noodle-Synth

V případě, že chcete integrovat funkce MIDI a synth do stejné desky, doporučil bych typ náčrtu popsaný na tomto odkazu.

Krok 6: Kód

Nejprve budete potřebovat následující knihovny: MIDI knihovna: https://github.com/FortySevenEffects/arduino_midi_…Multiplexní knihovna:

Také, pokud budete používat desku podporující USB nebo MKR 1010, můžete také experimentovat s těmito knihovnami: MIDI USB: https://github.com/tigoe/SoundExamples/blob/master…MIDI přes BLE:

#zahrnout

MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE (); #include CD74HC4067 my_mux (4, 3, 2, 1); // vytvořte nový objekt CD74HC4067 se čtyřmi ovládacími piny #define mux_handle_pin 5 // definujte pin, který chcete sdílet s kanály z multiplexeru držadla #define mux_neck_pin 0 // definujte pin, který chcete sdílet s kanály z multiplexeru krku // definovat transpoziční přepínače #define transposeUp 7 #define transposeDown 6 byte neckKeysNumbers = {12, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11}; byte fingAmount = 0; byte neckKeyHolded = {0, 0, 0}; bajtový kořen = 48; byte minorThird; byte handleKeyNote = {0, 48, 50, 52, 53, 55, 57, 59}; byte handleKeyNoteSent = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int oktáva = 0; neplatné nastavení () {pinMode (LED_BUILTIN, OUTPUT); MIDI.begin (1); // Spusťte MIDI a poslouchejte kanál 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 pro kontrolu každého klíče (1-7) na HANDLE. for (byte i = 1; i <8; i ++) {my_mux.channel (i); // kontrola každé klávesy prostřednictvím multiplexeru // pokud je stisknut přepínač (klíč) & pokud není stav klávesy „nestlačen“, pokud ((digitalRead (mux_handle_pin) == LOW) && (handleKeyNoteSent == 0)) {delayMicroseconds (2400); // For-Loop pro kontrolu 12 klíčů (0-11) na KRKU. for (byte k = 0; k 0)) {MIDI.sendNoteOff (handleKeyNoteSent , 0, 1); // Zastavte handle handleKeyNoteSent = 0; // definujte to jako zpoždění „neodesláno“(18); }}} // Tato funkce převezme detekovaný klíč na krku a na základě toho // nastaví číslo kořenové noty (v MIDI), // amd také nastaví číslo noty, která by byla její menší třetí neplatnou rootSetting () {switch (neckKeyHolded [0]) {case 12: root = 47; minorThird = 3; přestávka; případ 1: root = 48; minorThird = 4; přestávka; případ 2: root = 49; minorThird = 5; přestávka; případ 3: root = 50; minorThird = 6; přestávka; případ 4: root = 51; minorThird = 7; přestávka; případ 5: root = 52; minorThird = 8; přestávka; případ 6: root = 53; minorThird = 9; přestávka; případ 7: root = 54; minorThird = 10; přestávka; případ 8: root = 55; minorThird = 11; přestávka; případ 9: root = 56; minorThird = 12; přestávka; případ 10: root = 57; minorThird = 1; přestávka; případ 11: root = 58; minorThird = 2; přestávka; výchozí: root = 48; minorThird = 4; přestávka; }} // Tato funkce nastavuje skutečnou notu, kterou bude klíč z ruky hrát. // nejprve zkontroluje, zda se transpozice přepne, a v případě potřeby transponuje oktávu nahoru nebo dolů, // poté zkontroluje, zda počet prstů v poloze odpovídá velkému nebo vedlejšímu akordu (1 nebo 2 prsty). // Nakonec, pokud byly v poloze detekovány 2 prsty, zkontroluje, zda se druhé prsty nacházejí na // odpovídající menší třetí notě. Pokud ne, 2. prst bude ignorován a akord bude // interpretován jako hlavní akord. Pokud druhý prst skutečně hraje menší třetinu, funkce definuje // noty, které budou vykonávat klávesy handle. void keyConstructor () {if (digitalRead (transposeUp) == LOW) {octave = 12; } else if (digitalRead (transposeDown) == LOW) {octave = -12; } else {octave = 0; } // major scale if (neckKeyHolded [1] == 0) {handleKeyNote [1] = root + octave; handleKeyNote [2] = root + oktáva + 2; handleKeyNote [3] = root + oktáva + 4; handleKeyNote [4] = root + oktáva + 5; handleKeyNote [5] = root + oktáva + 7; handleKeyNote [6] = root + oktáva + 9; handleKeyNote [7] = root + oktáva + 11; } // drobné měřítko if (neckKeyHolded [1] == minorThird) {handleKeyNote [1] = root + octave; handleKeyNote [2] = root + oktáva + 2; handleKeyNote [3] = root + oktáva + 3; handleKeyNote [4] = root + oktáva + 5; handleKeyNote [5] = root + oktáva + 7; handleKeyNote [6] = root + oktáva + 8; handleKeyNote [7] = root + oktáva + 11; }}

Krok 7: Nástroj (kryt)

Jako vždy opravdu nemám úplné a podrobné plány návrhu a měření projektu. Provedl jsem změny, úpravy a navrhl věc během celého procesu jejího skutečného budování. A většina těchto změn vycházela z materiálů a komponent, které jsem v té době měl po ruce.

To znamená, že při této příležitosti mám mnohem více obsahu a informací o procesu návrhu než v předchozích projektech, protože k vytvoření mnoha dílů jsem použil služby 3D tisku a laserového řezání. Jednoduše jsem nehodlal provádět všechna měření a řezání MDF, která jsem provedl na svém posledním stroji. Připojil jsem soubor, který jsem navrhl pro řezání většiny částí laserem, a 3D model nástroje. Uvědomte si prosím, že všechny tyto soubory jsou většinou stejné jako skutečné věci, které jsem vytvořil, ale existují nesrovnalosti, protože jsem po původním laserovém řezání a 3D modelování provedl mnoho změn. Tyto soubory použijte jako výchozí bod pro svůj projekt, nikoli jako definitivní šablonu.

V následujících krocích věnujte také pozornost anotacím, které jsem k obrázkům napsal

Krok 8: Nástroj: krk

Jedná se v podstatě o pár dlouhých laserem řezaných kusů MDF naskládaných na sebe, aby se vytvořil dostatečně silný krk, s dostatečným prostorem uvnitř pro taktové spínače (klíče na krku) a modul multiplexeru. A také 14 kusů laserem řezané desky MDF ve tvaru klavírních kláves k zakrytí spínačů. Přepínače jsou namontovány na perfboardu a zapojeny do multiplexeru.

Krok 9: Nástroj: Rukojeť

To pro mě bylo nejtěžší. Nevím, jestli tuto část úplně vyřeším, ale funguje to docela dobře alespoň pro májovou ruku. Má 7 přepínačů multiplexorem a může klouzat otvorem v těle nástroje. Nepokouším se to popsat, takže tady jsou obrázky …

Krok 10: Nástroj: tělo

Toto je nejjednodušší ze všech částí, jen laserem vyřezaná krabička ve tvaru připomínajícím jeden z hudebních nástrojů. Dokonce mě napadlo použít krabičku typu doutníkového boxu, ale kdybych se chystal řezat laserem, mohl bych také laserem řezat něco hezkého. Hlavní rysy, které by tělo mělo mít, jsou první, všechny otvory pro potřebné konektory, konektory atd. (Plus jeden pro vedení vodičů do obvodu krku); jeden větší otvor nahoře, kterým může klika proklouznout (jak ukazuje první video a obrázky), a nakonec dva transponující spínače umístěné na každém konci posuvného otvoru pro detekci pohybu rukojeti (viz druhé video a všechny anotace na obrázcích).

Krok 11: Jak to hrát

Hraní akordů

Zkusme si zahrát jednoduché akordy na drobné a primátorské písmo, jak je vysvětleno na začátku v části „Jak to funguje“. V podstatě jakákoli klávesa, kterou stisknete na krku, vám poskytne hlavní měřítko této poznámky na klávesách rukojeti. Pokud také spočítáte 3 klávesy nahoru (pohybující se směrem k držadlu) a stisknete tuto klávesu, zatímco držíte stisknutou původní klávesu, budete mít na klávesách rukojeti stále měřítko původní poznámky, ale tentokrát to bude menší měřítko. Hudebně trénovaní čtenáři pochopí (ve skutečnosti mnohem lépe než já), že stisknutí přesné třetí klávesy z jakékoli noty je stejné jako hraní její menší třetiny.

Také pokud máte pocit, že vám 7 tónů nestačí, můžete jednoduše klouzat po celé rukojeti nahoru nebo dolů skrz posuvný otvor hlavního těla a budete mít stejných 7 not o oktávu nahoru nebo dolů.

Hra na akordy (vysvětlení pro začátečníky)

Akordy jsou dvě nebo více not hraných společně. Přemýšlejte o tom, že by klavírista nebo kytarista hrál na noty (klávesy klavíru nebo smyčce na kytaru) najednou a nechal je znít, zazpívali malou frázi a poté zasáhli další noty a zazpívali další frázi. Hrají akordy a zpívají melodii. To je podstata každé základní písně. Jak to tedy uděláme na Synthfoniu? jednoduchý. Chcete hrát na E akord? stačí stisknout klávesu E na krku a na klávesách rukojeti vypálíte vše, co chcete. Nebojte se, bude to ladit. A co drobné akordy? (akordy, jejichž jméno končí na písmeno „m“jako Am, Em, G#m, C#m atd.) Pojďme si zahrát a mollový akord (Am). Stiskněte klávesu A (viz přiložený diagram), ale také spočítáme tři klávesy nahoru (pohybující se směrem k rukojeti) a také tuto klávesu stiskneme (v tomto případě C). To účinně změní akord A na akord Am (a moll).

Přehrávání písně

Nyní, jak už někteří možná vědí, existuje spousta a spousta akordových písní, obvykle postavených na jednoduchých durových a mollových akordech. Perfektní. Vygooglujeme „akordy názvu skladby“, najdeme ten, který chceme (zde je několik jednoduchých a jednoduchých příkladů). Pokud je akord hlavní, stačí stisknout jedinou klávesu na krku Synthfonia a přehrát vše, v čem se cítíte rukojeť. Pokud se ve skladbě objeví menší akord, stačí stisknout odpovídající klávesu a třetí klávesu nahoru a máme hotovo. A je to. Klávesy rukojeti můžete použít pro hraní akordů a zpívání, nebo pro přehrávání melodií, arpeggií atd.

V současné době pracuji na začlenění také rozšířených a zmenšených akordů umístěním třetího prstu na místo, nebo dokonce jen dvou prstů s druhým, který definuje rozšířený nebo zmenšený pátý.

Toto je nedokončený projekt. Mezitím si jen hrajte, experimentujte a bavte se. Přijímám návrhy (:

Různá měřítka

Aktuálně generují klíče od 1. do 7. noty deklarované stupnice. Tuto konfiguraci jsem použil v tomto návodu, aby byl snadno pochopitelný. To však lze snadno změnit tak, aby generovalo jiné měřítko úpravou funkce keyConstructor (). Ve skutečnosti používám pentatonickou konfiguraci rukojeti, protože mi umožňuje mít kořenovou notu o oktávu výše ve stejné poloze posuvníku rukojeti. V aktuální konfiguraci musíte posunout rukojeť nahoru nebo dolů, abyste měli jakoukoli notu v jiné oktávě.

Krok 12: Možné úpravy

Jak jsem zmínil na začátku, pokusil jsem se tento návod udělat co nejjednodušší, čímž jsem projekt zredukoval do jeho nejzákladnější podoby. Z tohoto důvodu jsem vynechal některé funkce, které jsem přidal (nebo plánuji přidat) na svém vlastním Synthfoniu, zde je několik z nich:

-MIDI přes BLE: pokud máte desku MKR WIFI 1010, je velmi snadné ji začlenit. Tato knihovna má velmi přímý příklad midi. Midi příkazy z této knihovny můžete přidat k běžným MIDI příkazům, které vyvolává skica Synthfonio. Nebo chcete-li ušetřit baterii, přidejte přepínač k aktivaci funkcí bluetooth pouze v případě potřeby (použití arduinosových přerušení a systému automatického resetování, jako je tento, by byl dobrý nápad).

-PitchBend: Přestože žádná ze syntetizačních knihoven nedokáže spravovat příkazy MIDI Pitch Bend, MIDI knihovna vám je umožňuje odeslat. Jde o to, rozhodnout se, jak to ovládat. Jakýkoli potenciometr by měl fungovat dobře, ale přemýšlím o zajímavějších alternativách, jako jsou senzory! blízkost, světlo atd.

Druhá cena v nástrojové soutěži