Arduino Multi-track MIDI Loop Station: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Loopová stanice nebo smyčka je v podstatě nástrojem pro přehrávání vašich instrumentálních riffů (smyček) v reálném čase. Není určen jako záznamové médium, ale jako nástroj k utváření inspirace bez rozptylování (a případně k živému vystoupení …).

Existuje spousta stanic se smyčkou pro záznam zvuku, a to jak ve formě vyhrazeného hardwaru (téměř každý výrobce kytarových pedálů má svůj vlastní produkt), tak počítačového softwaru (vynikající Linux Sooper Looper nebo Windows Mobius, abychom uvedli nejznámější). Našel jsem jen několik projektů o DIY non-audio, ale MIDI smyčkách, což znamená nástroj pro nahrávání MIDI událostí a jejich okamžité přehrávání ve smyčce; většina těchto projektů (všechny, řekl bych) jsou opuštěné nebo ztracené … no, tady jsme s kompletním projektem pro každého!

Tato smyčková stanice MIDI Arduino jednoduše sleduje příchozí MIDI události a přehrává je. Stačí jen sešlápnout pedál záznamu, vytvořit svůj nejlepší riff a zastavit nahrávání dalším stisknutím pedálu. Super snadné:)

Tento projekt je založen na snadno dostupném otevřeném hardwaru (Arduino DUE), softwaru (můj vlastní firmware a Arduino IDE) a lze jej přizpůsobit tak, aby odrážel vaše preference.

Pojďme na to!

PS: ano, je to super levné!

Krok 1: Limity

Než začnete získávat hardwarové součásti pro projekt, řeknu vám, jaké jsou jeho limity, abyste se mohli rozhodnout jít vpřed nebo se zde zastavit.

- kvůli hardwarovým limitům (v podstatě paměť Aduino DUE) je výchozí maximální délka fráze, kterou můžete zaznamenat, omezena na 46 sekund.

- smyčky nelze po vypnutí ukládat a přehrávat. Můžete je však odeslat do počítače a uložit.

- neexistuje žádná kvantizace poznámek.

- MIDI hodiny jsou podporovány, ale v tuto chvíli v předběžné fázi.

- Zaznamenané MIDI zprávy jsou nota zapnuta, poznámka vypnuta, změny ovládání a ohyb tónu; ostatní MIDI zprávy, jako například po dotyku, změně programu, SysEx atd., nebudou brány v úvahu.

- maximální polyfonie je ve výchozím nastavení nastavena na 10 (opět limity paměti Aduino DUE).

Na straně plus jsou podporovány MIDI toky z více různých nástrojů, z nichž každý vysílá na svém vlastním kanálu; to znamená, že můžete nahrávat více MIDI nástrojů najednou, vrstvených nebo s vlastní stopou (další profesionálové v dalším kroku;)).

Pokud se vám život s těmito omezeními zdá rozumný (a to je pro mě), budete se s touto věcí velmi dobře bavit;)

Krok 2: Jak to funguje

MIDI smyčková stanice je zde velmi jednoduchá. Funguje to podobně jako ty hardwarové audio smyčkové stanice, které má každý výrobce kytarových pedálů ve svém vlastním katalogu.

1) Vyberte skladbu, do které chcete nahrávat MIDI sekvenci. Ve výchozím nastavení je vybrána stopa „jedna“, ale můžete ji změnit stisknutím jednoho z tlačítek stop (pro každou stopu jedno).

2) Když poprvé stisknete spínač „REC“/nožní pedál, zapojí se smyčka. Rozsvítí se zelená LED dioda. Počká, až bude přijata vaše první nota, než začne nahrávat skutečnou sekvenci/riff.

3) Po dokončení sekvence znovu stiskněte spínač „REC“/nožní pedál a definujte skutečnou délku riffu. Zelená LED dioda zhasne. Looper začne okamžitě reprodukovat vaši MIDI sekvenci. Pokud dosáhnete maximálního času, nahrávání se automaticky zastaví a sekvence se začne reprodukovat ve smyčce.

4) Nyní se můžete rozhodnout, že svou sekvenci přetáhnete na aktuální skladbu, nebo vyberete novou stopu a nahrajete na ni, a to stisknutím spínače „REC“/nožního pedálu. V obou případech se rozsvítí žlutá LED, i když je nová stopa prázdná, protože se jedná o stopu „slave“(podřízená úplně první zaznamenané stopě). Opětovným stisknutím zastavíte overdubbing (žlutá LED zhasne).

Pro ty z vás, kteří mají rádi audio smyčkové stanice, se tato MIDI progrese nazývá „REC/PLAY/OVERDUB“a je jedinou podporovanou.

Pokud kdykoli budete mít pocit, že váš poslední overdub není v pořádku, můžete jej smazat stisknutím spínače „zpět“/nožního pedálu. Celou aktuální stopu můžete vymazat podržením pedálu „REC“déle než 3 sekundy; smyčku (softwarový reset) můžete resetovat současným stisknutím prvních tří tlačítek stopy nebo vymazáním všech použitých skladeb.

Skladbu můžete ztlumit/zrušit stisknutím tlačítka stopy aktuální skladby.

Můžete poslat PANIKU! zprávu stisknutím tlačítka paniky. Můžete dokonce poslat PANIKU! zprávu stisknutím tlačítek prvních dvou skladeb současně.

Looper má vestavěný jednoduchý metronom: poznámka na MIDI zprávě pro notu číslo „64“je odeslána rychlostí 100 BPM na kanál 10 (kanál, který pravděpodobně poslouchá váš bicí automat). Tempo můžete zvýšit nebo snížit pomocí optického kodéru; stisknutím spínače optického kodéru můžete aktivovat/deaktivovat metronom. Všimněte si, že váš bicí automat musí být nastaven tak, aby při příjmu MIDI noty „64“přehrával zvuk (pasti, basy nebo jakýkoli zvuk, který dáváte přednost), jinak bude metronom ztlumen.

Barebone verzi této MIDI loopstation lze vytvořit jediným nožním spínačem pro spuštění a zastavení nahrávání. Podržením spínače déle než 3 sekundy se smyčková stanice znovu inicializuje.

Pokud chcete investovat další čas do vývoje hardwaru, přidáním přepínačů a tlačítek bude stanice smyčky flexibilnější. Na obrázku je, jak jsem nakonfiguroval své čtyři stopy (je podporováno až pět), plně funkční smyčkovou stanici.

DŮLEŽITÁ POZNÁMKA: Hardware v mých obrázcích je prototyp. Použil jsem více konektorů, než bylo potřeba, ale pouze čtyři tlačítka pro stopy. Důvodem je, že když jsem zahájil projekt, nebyl jsem si úplně jistý, jaké budou konečné požadavky.

Tlačítka a nožní spínače jsou elektronicky ekvivalentní a můžete místo nich používat jeden; pro mé potřeby, protože je tam vždy příliš málo podlahové plochy (zatraceně krásné efektové pedály;)), jsem omezil nožní pedály na jedinou funkci REC.

Krok 3: Hardware

Kusovník:

Plně vybavená 5-stopá MIDI smyčková stanice

1x Arduino DUE

7x okamžitá tlačítka

1x plastové pouzdro (použil jsem pouzdro 150 x 110 x 70 mm)

2x 5pinový konektor MIDI zásuvka pro montáž na panel DIN DIN

1x 6,3 mm zásuvka pro montáž na panel

1x oboustranná deska 50x70 mm

5x 3 mm LED (zelená)

1x 3 mm LED (žlutá)

1x optický kodér

1x optočlen H11L1

1x dioda 1N4148

3x 1000 ohm odpory

3x 220 ohmové odpory

10x 470 ohm odpory

Nějaký pájecí drát, nějaké kabely, pájecí stanice … a volný čas:)

Čas potřebný k dokončení projektu: 6-9 hodin

Proč ne UNO?

První testy (a počáteční pracovní kód) byly napsány na „běžném“arduino UNO boardu. Tato deska má limity RAM, které mě přinutily snížit polyfonii na „4“, maximální délku na méně než 4 sekundy a rozlišení 40 ms při max. To bez vícekanálového zpracování. Také odstraněním sledování rychlosti jsem dokázal zvýšit dobu záznamu až na 7 sekund.

S UNO pak můžete realizovat „fungující“MIDI smyčkovou stanici, ale velmi omezenou.

Krok 4: Software

Software se silně spoléhá na MIDI knihovnu FortySevenEffects. Tato knihovna je skvělá a dělá tento druh projektů proveditelným i pro geodery, kteří nejsou kodéry, jako jsem já.

Arduino IDE a jeho komunita je další důležitou součástí tohoto „úspěchu“.

Nebudu zacházet do podrobností o tom, jak načíst skicu do vašeho arduina DUE. Pokud je to vaše první zkušenost s arduino IDE, přečtěte si to nejprve.

Napsal jsem dvě různé verze kódu, založené na dvou zcela odlišných přístupech.

Pracovní princip verze 1 je, že během nahrávání nebo overdubbingu Arduino DUE kontroluje a ukládá do své (volatilní) paměti podporované události MIDI (poznámka zapnuta, poznámka vypnuta, změna ovládání a ohýbání výšky tónu); časová osa je kvantována v krocích po 20 ms a přijaté zprávy jsou odpovídajícím způsobem ukládány do těchto slotů. Během přehrávání jsou uložené MIDI zprávy odesílány zpět do syntetizátoru s respektováním časové kvantizace.

Principem fungování verze 2 je místo toho „jednoduše“zaznamenat midi událost a čas, kdy musí být událost spuštěna. Verze 2 má jiná omezení než verze 1 (uvedená v předchozím kroku). vyzkoušejte oba a použijte ten, který vám lépe vyhovuje.

Existuje také předběžné ovládání hodin, ale bude to vyžadovat nějaké vylepšení, aby fungovalo tak, jak by mělo. Kód předpokládá, že zaznamenáte smyčku 4/4 - 4 bary (16 tepů).

Externí hodiny můžete deaktivovat podržením tlačítka „panika“při zapnutí smyčky.

Kódy se nahrávají ZDE. Všude jsou umístěny komentáře, takže můžete tento firmware ohnout podle své vůle;)

Krok 5: Zapojení

Obvody MIDI IN a MIDI OUT jsou uvedeny na přiložených obrázcích. Všimněte si, že jsou použity TX1 a RX1, ne TX0 a RX0.

Vstupní piny Arduino DUE nezvládají 5V, ale 3,3V; proto se místo běžnějšího 6N138 používá optočlen H11L1. Mám důkazy, že použití 6N138 ve spojení s děličem napětí ke snížení signálního napětí přecházejícího na TX1, jako v mém prvním prototypu, by v některých nastaveních mohlo fungovat nevyzpytatelně.

LED diody jsou připojeny k výstupním pinům Arduino DUE přes odpory 470 Ohm. Můžete použít odpory až do 1K ohm, abyste snížili proud procházející LED diodami a snížili jejich svítivost.

Tlačítka/přepínače/konektory jsou přímo připojeny ke vstupním pinům Arduino díky vstupním pullup rezistorům, aktivovaným v náčrtu. Externí (pulldown) rezistory nejsou potřeba.

Optický kodér je připojen na GND a +5V. Jde na vstupní kolíky Arduino procházející 2 480 ohmovými odpory, jedním pro každý optický datový výstup.

Arduino DUE je napájeno přímo z 5V pinu a uzemnění pomocí rozbočovače +5V DC.

Všechny pozemky jsou svázány dohromady.

V příloze je tabulka s připojením od arduino pinů k IN/OUT periferii. Čísla pinů Arduino odrážejí čísla v mém hardwaru proptotypu a mohou vypadat (někdy jsou …) náhodná. Umístění špendlíku v náčrtu můžete snadno libovolně upravit;)

Krok 6: Co když mám více než jeden MIDI zdroj?

Po krátkém hledání MIDI fúze jsem zjistil, že nejpraktičtějším (a nejlevnějším) řešením je MIDI switcher.

Přepínač MIDI je pasivní zařízení, které umožňuje zdroj MIDI a deaktivuje všechny ostatní zdroje. Tak jednoduché.

Srdcem MIDI přepínače je vícepolohový (můj je 6 pozic), 2pólový přepínač. Je velmi důležité, aby počet pólů byl „2“, protože každá MIDI zásuvka musí být zcela odpojena, pokud není vybrána a není v komunikaci s ostatními. V příloze je obrázek toho, který jsem si uvědomil pro vlastní potřebu.

V TOMTO ODKAZU schéma.