Il Synthfonio - uno strumento musicale per tutti: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Mi piacciono i sintetizzatori e i controller MIDI, ma sono terribile a suonare le tastiere. Mi piace scrivere musica, ma per suonare effettivamente quella musica devi aver imparato a suonare uno strumento. Questo richiede tempo. Tempo che molte persone non hanno e che di solito li scoraggiano dal continuare a praticare. Sto cercando di cambiarlo. Questo progetto è un tentativo di accorciare il divario tra il momento “Vorrei imparare a suonare X” e quello “Mi piace giocare a X”. So che la maggior parte di noi stava, o sta ancora sognando il secondo, ma è rimasto bloccato nel primo, e so anche che il momento in cui sono stato in grado di eseguire e godermi le mie prime canzoni di base a quattro accordi con la chitarra, è stato il momento in cui ho davvero ho iniziato a imparare lo strumento e da allora non ci ho più mollato

Cos 'è

Questo è uno strumento facile da imparare, semplice da usare, orientato all'improvvisazione e con un'infinita possibilità di suoni (come un controller MIDI). È dotato di 2 set di chiavi, uno per definire accordi e armature di chiave e un altro per suonare effettivamente le note. Qualunque accordo venga premuto nei tasti del collo degli strumenti definirà l'altezza dei tasti sulla maniglia dello strumento, simile a una chitarra, un violino e altri strumenti a corda; con l'ulteriore vantaggio che questo è un dispositivo intelligente in grado di interpretare la scala suonata da una singola nota o da una coppia di note.

Come funziona

Semplice. Vuoi suonare un accordo di Mi? basta premere il tasto E sul collo (vedi diagramma al punto 11) e si spara via tutto ciò che si desidera sui tasti della maniglia. Non preoccuparti, sarà in sintonia. Puoi usare i tasti della maniglia per suonare accordi, melodie e arpeggi in qualsiasi tonalità tu voglia, semplicemente premendo il tasto corrispondente sul collo. Allo stesso modo, premendo il tasto A sul collo in combinazione con il tasto C (terzo minore di A) si attiverà una tonalità di LA minore per i tasti della maniglia.

Ciò può consentire a qualsiasi musicista di eseguire una melodia a 4 accordi (la musica più popolare è a 4 accordi), accompagnamento o persino improvvisazione; con non più di poche dita in posizione.

Questo strumento può funzionare come controller MIDI e ho incorporato un semplice sintetizzatore incorporato per suonare senza apparecchiature esterne. A seconda della scheda arduino che scegli di utilizzare, questo progetto potrebbe funzionare anche come controller MIDI USB o controller MIDI over BLE.

I miei soliti disclaimer: - Non sono madrelingua inglese quindi, potrebbero essere stati commessi errori. - Inoltre, sono autodidatta in elettronica, programmazione e musica, quindi, ancora una volta, potrebbero essere stati commessi errori. - Questo è uno "strumento per tutti" da suonare, non necessariamente da costruire. Hai bisogno di un po' di conoscenza in elettronica e programmazione per lavorare su questo progetto.

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Forniture

-Un Arduino: qualsiasi arduino dovrebbe funzionare. Consiglio una scheda con funzionalità USB, come le schede basate su ATmega32U4 (leonardo, micro, ecc.), In modo da poter utilizzare questo progetto come controller MIDI USB. Ho usato un MKR1010, perché ha anche funzionalità bluetooth e una porta seriale hardware secondaria.

-ATmega328 su breadboard (opzionale): questo è per il synth integrato. Potresti usare una scheda UNO adeguata, ma ho optato per un sistema più semplice.

-Moduli multiplexer: 2 di loro, uno per le chiavi della maniglia e l'altro per le chiavi del collo.

-Modulo caricabatterie: consiglio qualcosa di simile a quello sul collegamento, perché ha una protezione da sovraccarico/scaricamento.

-18650 batteria

-Modulo elevatore elevatore di tensione: attenzione con questo! Assicurati che il modulo scelto sia in grado di accettare tensioni di ingresso inferiori a 5v. I moduli caricabatterie di solito emettono intorno a 4v e se si alimenta quella tensione su un modulo stepup che non è valutato per quella tensione, si possono avere problemi. Ho usato un modulo che richiedeva almeno una tensione di ingresso di 5 V e ho fritto il mio arduino. (qualsiasi progetto per riutilizzare, riciclare una tavola fritta? Lascia un commento)

-1/4 Jack audio femmina

-10k Stereo potenziometro

-10k potenziometro (x2)

Interruttori -x2: raccomando questi, ma qualsiasi interruttore che mantiene la sua posizione andrà bene.

-x14 Interruttori tattili: per i tasti del manico.

-x9 Finecorsa: tasti a maniglia (7) e interruttori di trasposizione (2)

-1k ohm resistenza

-x2 Resistenza da 220 ohm (se stai creando un'uscita MIDI 5v)

Resistenze da -33 ohm e 10 ohm (se stai eseguendo un'uscita MIDI a 3,3 V)

-Piccoli breadboard: quanti ne vuoi! Costruisco tutto su breadboard da 170 punti.

-Cavi per ponticelli: non puoi averne abbastanza

Perché due Arduino separati?: Sì, dovrebbe essere possibile scrivere un singolo sketch eseguendo un synth digitale, con USB MIDI, MIDI over BLE e normali funzioni MIDI, sulla stessa scheda. Dovrebbe, forse lo è, ma non potevo. La cosa è; la maggior parte delle librerie di synth sono realizzate per l'ATmega328, che non ha funzionalità USB. D'altra parte, le poche schede basate su ATmega32U4 (compatibili con USB) che eseguono librerie di sintetizzatori, lo fanno con problemi. Dimentica il MIDI su BLE, hai bisogno di qualcosa come un MKR1010 per quello (per quanto ho letto, un modulo hm-10 non farà MIDI), ma la famiglia MKR usa un'architettura diversa e non lo farà nemmeno compila schizzi con una qualsiasi delle librerie di synth che ho trovato online. Quindi per me sono due micro controller separati. La scheda madre che fa tutto il rilevamento, l'interpretazione e le cose midi; e una seconda per il synth integrato, che legge solo i dati midi da quello principale e produce il suono. Versione arduino singola (opzionale): Sì, se non ti interessano alcune delle funzionalità di cui avevo bisogno, potresti usare una sola tavola. Ad esempio, un singolo ATmega32U4 come controller MIDI USB con la libreria di synth meno difettosa che puoi eseguire su di esso (nessun MIDI BLE, però), o un singolo ATmega328 che esegue qualsiasi libreria di synth che ti piace (nessun MIDI USB però).

Passaggio 1: schema elettrico

Ecco lo schema completo del progetto. Ricorda, non è necessario utilizzare una scheda MKR, la maggior parte delle schede funzionerà, devi solo essere consapevole delle possibilità che ciascuna scheda ha (compatibile con USB, compatibile con BLE, ecc.) e regolare la tensione alimentata al pin vin. Ora vediamo ogni sezione in modo più dettagliato:

Passaggio 2: schema elettrico: controller MIDI e multiplexer

-Ho condiviso quasi tutti i pin tra entrambi i multiplexer, per ridurre ancora di più il numero dei pin arduino utilizzati. In realtà, solo i pin di segnale di ciascun modulo multiplexer devono avere il proprio pin Arduino dedicato. Questa disposizione non produce problemi o interferenze tra i tasti, poiché il funzionamento dello sketch è lineare e l'arduino controlla solo un input alla volta. Qualunque cosa faccia l'altro multiplexer, o l'altro pin di input riceva durante questo controllo, sarà ignorato.

-I due interruttori etichettati Interruttori di trasposizione sono interruttori di finecorsa che vengono attivati facendo scorrere la maniglia attraverso il foro di scorrimento del corpo principale (vedere i passaggi "manico" e "corpo" per maggiori dettagli) e traspongono tutte le note della maniglia in alto o in basso di un'ottava.

-Per il controllo del volume ho usato un potenziometro stereo, perché abbiamo bisogno di controllare due tipi di volumi: analogico (sintetizzatore integrato) e MIDI.

-Il circuito di uscita MIDI ha resistori classificati per l'uscita 3.3v dalla mia scheda MKR. Se stai usando una scheda 5v, devi cambiare la tua resistenza secondo lo schema MIDI nella seconda immagine.

Passaggio 3: Schema elettrico: il sintetizzatore

-La connessione a OSC2 sull'ATmega328 va (attraverso un condensatore) a massa sul pin digitale 5. L'ho fatto solo per comodità, quindi tutto si adatta bene e vicino alla breadboard. Se stai pensando di fare lo stesso, assicurati di dichiarare sempre il pin 5 come input e mai come output.

-La libreria synth che ho scelto emette il suono dal pin 11, come mostrato nel mio diagramma. Non tutte le librerie utilizzeranno quel pin, assicurati di cambiarlo di conseguenza. Consiglierei comunque di usare sempre la resistenza e i cappucci come filtri.

-Ho aggiunto un interruttore al 5v fornito dalla scheda madre, in modo da poter spegnere l'ATmega e risparmiare la carica della batteria durante l'utilizzo dello strumento come controller MIDI.

Fase 4: Schema elettrico: fonte di alimentazione

-Lo so, tutte le schede MKR hanno un circuito di ricarica Li-Po integrato. Il fatto è che non sono riuscito a trovare alcuna batteria lipo (economica) con le specifiche necessarie in nessuna parte del paese in cui vivo (Cile, Sud America) e inoltre avevo già il modulo di ricarica e un paio di 18650 in giro, quindi ho li raccolse. Inoltre, penso che la maggior parte delle persone proverà questo progetto utilizzando più schede disponibili in commercio, che di solito non hanno un circuito di ricarica.

-Ancora una volta, assicurati che il modulo scelto per aumentare la tensione della batteria sia in grado di accettare tensioni di ingresso inferiori a 5v. I moduli caricabatterie di solito emettono circa 4 V e se si alimenta quella tensione su un modulo step-up che non è valutato per quella tensione, è possibile friggere la scheda. L'ho fatto. Due volte, prima che me ne rendessi conto.):

-Consiglio di posizionare l'interruttore prima del modulo di aumento della tensione, non dopo. Non capisco molto come funzionano queste cose, ma misuro la corrente su entrambe le opzioni (interruttore prima e dopo) e quando ho posizionato l'interruttore dopo l'elevatore di tensione ho misurato un po' di corrente che fuoriesce dalla batteria, anche quando l'interruttore era spento.

Passaggio 5: L'idea del codice

Il codice esegue semplicemente un controllo costante di tutti i tasti handle finché non rileva un colpo. Quando lo fa, controlla i tasti che vengono premuti sul collo e interpreta la postura che si sta facendo e quindi la tonalità della musica (se non viene premuto alcun tasto sul collo, rimarrà l'ultima tonalità impostata). Questo definirà quale nota produrrà il tasto maniglia premuto. Infine, vengono controllati i due interruttori di trasposizione, per trasporre la nota un'ottava su, un'ottava giù o un'ottava di default; dando allo strumento un'estensione di 3 ottave. Sulla base di tutte queste variabili, il Synthfonio produce il corrispondente comando midi.

Per quanto riguarda il codice del sintetizzatore, fai come ho fatto io e copia e incolla spudoratamente lo schizzo di esempio "midi in" della libreria di sintetizzatori che meglio si adatta alle tue esigenze. Ecco alcuni consigli:-The_synth-Mozzi-poly-synth-Noodle-Synth

Oh, nel caso volessi integrare le funzionalità MIDI e synth nella stessa scheda, suggerirei il tipo di sketch descritto su questo link.

Passaggio 6: il codice

Prima di tutto, avrai bisogno delle seguenti librerie: Libreria MIDI: https://github.com/FortySevenEffects/arduino_midi_…Libreria Multiplexer:

Inoltre, se utilizzerai una scheda compatibile con USB, o la MKR 1010, puoi sperimentare anche con queste librerie: MIDI USB: https://github.com/tigoe/SoundExamples/blob/master…MIDI over BLE:

#includere

MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE(); #include CD74HC4067 my_mux(4, 3, 2, 1); // crea un nuovo oggetto CD74HC4067 con i suoi quattro pin di controllo #define mux_handle_pin 5 // definisce un pin da condividere con i canali dal multiplexer handle #define mux_neck_pin 0 // definisce un pin da condividere con i canali dal multiplexer neck // define transpose switch #define transposeUp 7 #define transposeDown 6 byte neckKeysNumbers = {12, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11}; byte FingerAmount = 0; byte neckKeyHolded = {0, 0, 0}; radice di byte = 48; byte minorThird; byte handleKeyNote = {0, 48, 50, 52, 53, 55, 57, 59}; byte handleKeyNoteSent = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int ottava = 0; void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); MIDI.begin(1); // Avvia MIDI e ascolta il canale 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 per controllare ogni tasto (1-7) sull'HANDLE. for (byte i = 1; i < 8; i++) { my_mux.channel(i); //verifica ogni tasto tramite il multiplexer //se un interruttore(tasto) è premuto & se lo stato del tasto è "non premuto" if ((digitalRead(mux_handle_pin) == LOW) && (handleKeyNoteSent==0)) { ritardoMicrosecondi(2400); //For-Loop per controllare i 12 tasti (0-11) sul COLLO. for (byte k = 0; k 0)) { MIDI.sendNoteOff(handleKeyNoteSent, 0, 1); // Ferma la nota handleKeyNoteSent = 0; // definirlo come ritardo "non inviato" (18); } } } // Questa funzione prende la chiave del collo rilevata e in base a quella // imposta il numero della nota fondamentale (in MIDI), // amd imposta anche il numero della nota che sarebbe la sua terza minore void rootSetting() { switch (neckKeyHolded[0]) { case 12: root = 47; minorTerzo = 3; rottura; caso 1: radice = 48; terzo minore = 4; rottura; caso 2: radice = 49; terzo minore = 5; rottura; caso 3: radice = 50; terzo minore = 6; rottura; caso 4: radice = 51; terzo minore = 7; rottura; caso 5: radice = 52; terzo minore = 8; rottura; caso 6: radice = 53; terzo minore = 9; rottura; caso 7: radice = 54; terzo minore = 10; rottura; caso 8: radice = 55; terzo minore = 11; rottura; caso 9: radice = 56; terzo minore = 12; rottura; caso 10: radice = 57; minorThird = 1; rottura; caso 11: radice = 58; minorTerzo = 2; rottura; predefinito: radice = 48; terzo minore = 4; rottura; } } // Questa funzione imposta la nota effettiva che il tasto di mano suonerà. // prima controlla se la trasposizione cambia, e traspone un'ottava in alto o in basso se necessario, // poi controlla se la quantità di dita in posizione corrisponde a un accordo maggiore o minore (1 o 2 dita). // Infine, se vengono rilevate 2 dita in posizione, controlla se le seconde dita si trovano // alla corrispondente terza nota minore. In caso contrario, il 2° dito verrà ignorato e l'accordo sarà // interpretato come un accordo maggiore. Se il 2° dito sta effettivamente suonando una terza minore, la funzione definirà // le note che verranno eseguite dai tasti maniglia. void keyConstructor() { if (digitalRead(transposeUp) == LOW) { ottava = 12; } else if (digitalRead(transposeDown) == LOW) { ottava = -12; } else { ottava = 0; } //scala maggiore if (neckKeyHolded[1] == 0) { handleKeyNote[1] = radice + ottava; handleKeyNote[2] = radice + ottava + 2; handleKeyNote[3] = radice + ottava + 4; handleKeyNote[4] = radice + ottava + 5; handleKeyNote[5] = radice + ottava + 7; handleKeyNote[6] = radice + ottava + 9; handleKeyNote[7] = radice + ottava + 11; } //scala minore if (neckKeyHolded[1] == minorThird) { handleKeyNote[1] = radice + ottava; handleKeyNote[2] = radice + ottava + 2; handleKeyNote[3] = radice + ottava + 3; handleKeyNote[4] = radice + ottava + 5; handleKeyNote[5] = radice + ottava + 7; handleKeyNote[6] = radice + ottava + 8; handleKeyNote[7] = radice + ottava + 11; } }

Passaggio 7: lo strumento (allegato)

Come sempre, non ho davvero piani di progettazione e misurazioni completi e dettagliati del progetto. Ho apportato modifiche, modifiche e ho progettato la cosa attraverso l'intero processo di costruzione. E la maggior parte di questi cambiamenti si basava sui materiali e sui componenti che avevo a disposizione in quel momento.

Detto questo, in questa occasione ho molti più contenuti e informazioni sul processo di progettazione rispetto ai progetti precedenti, perché ho utilizzato i servizi di stampa 3D e taglio laser per creare molte delle parti. Semplicemente non avevo intenzione di eseguire tutte le misurazioni e i tagli di MDF che ho fatto sulla mia ultima macchina. Ho allegato il file che ho progettato per il taglio laser della maggior parte delle parti e il modello 3d dello strumento. Per favore, tieni presente che tutti questi file sono per lo più gli stessi della cosa reale che ho costruito, ma ci sono discrepanze, poiché ho apportato molte modifiche dopo il taglio laser originale e la modellazione 3D. Usa questi file come punto di partenza per il tuo progetto, non come modello definitivo.

Si prega di prestare attenzione anche alle annotazioni che ho scritto sulle immagini nei passaggi seguenti

Passaggio 8: lo strumento: collo

Si tratta essenzialmente di un paio di lunghi pezzi MDF tagliati al laser impilati uno sopra l'altro, al fine di creare un collo abbastanza spesso, con abbastanza spazio all'interno per gli interruttori tattili (tasti del collo) e il modulo multiplexer. E inoltre, 14 pezzi di pannello MDF tagliato al laser a forma di tasti di pianoforte per coprire gli interruttori. Gli interruttori sono montati su perfboard e cablati al multiplexer.

Passaggio 9: lo strumento: maniglia

Questa è stata la parte più difficile per me. Non so se risolvo completamente questa parte, ma funziona abbastanza bene almeno per maggio. Dispone di 7 interruttori attraverso un multiplexer e può scorrere attraverso il foro nel corpo dello strumento. Non cercherò di descriverlo, quindi ecco le foto…

Passaggio 10: Lo strumento: il corpo

Questa è la più semplice di tutte le parti, solo una scatola tagliata al laser in una forma che ricorda quella di uno strumento musicale. Ho persino pensato di usare un tipo di custodia per sigari, ma se dovessi tagliare al laser, potrei anche tagliare al laser qualcosa di carino. Le caratteristiche principali che dovrebbe avere il corpo sono innanzitutto tutti i fori per i connettori necessari, jack, ecc. (più uno per alimentare i fili al circuito del collo); un foro più grande sulla parte superiore in cui può scorrere la maniglia (come mostrato nel primo video e immagini), e infine i due interruttori di trasposizione posti a ciascuna estremità del foro scorrevole per rilevare il movimento della maniglia (vedi il secondo video e tutte le annotazioni nelle immagini).

Passaggio 11: come si gioca

Suonare gli accordi

Proviamo a suonare alcuni semplici accordi minori e maggiori come spiegato all'inizio nella sezione “Come funziona”. Fondamentalmente, qualsiasi tasto che premi sul collo, ti darà la scala maggiore di quella nota sui tasti della maniglia. Inoltre, se conti 3 tasti in su (muovendoti verso la maniglia) e premi quel tasto, mantenendo premuto quello originale, avrai ancora una scala di quella nota originale sui tasti della maniglia, ma questa volta sarà una scala minore. I lettori preparati alla musica capiranno (molto meglio di me, in effetti) che premere l'esatto terzo tasto verso l'alto da qualsiasi nota è come suonare la sua terza minore.

Inoltre, se ritieni che 7 note non siano sufficienti per te, puoi semplicemente far scorrere su o giù l'intera maniglia attraverso il foro di scorrimento del corpo principale e avrai le stesse 7 note un'ottava in alto o in basso.

Suonare gli accordi (spiegazione per principianti)

Gli accordi sono due o più note suonate insieme. Pensa a un pianista o un chitarrista che suona un mucchio di note (tasti di pianoforte o corde di chitarra) una volta allo stesso tempo e le fa suonare, cantano una piccola frase su di essa, e poi suonano un'altra serie di note e cantano un'altra frase. Suonano accordi e cantano una melodia. Questa è l'essenza di ogni canzone di base. Quindi, come lo facciamo con il Synthfonio? semplice. Vuoi suonare un accordo di Mi? basta premere il tasto E sul collo e si spara via tutto ciò che si desidera sui tasti della maniglia. Non preoccuparti, sarà intonato. E gli accordi minori? (accordi il cui nome termina con la lettera "m" come Am, Em, G#m, C#m, ecc.) Suoniamo un accordo di LA minore (Am). Premiamo il tasto A (vedi lo schema allegato) ma contiamo anche tre tasti in su (spostandoci verso la maniglia) e premiamo anche quel tasto (in questo caso un C). Questo trasforma efficacemente l'accordo di La in un accordo di Am (La minore).

Suonare una canzone

Ora, come alcuni potrebbero già sapere, ci sono un sacco di canzoni con 4 accordi, di solito costruite su semplici accordi maggiori e minori. Perfetto. Cerchiamo su Google "gli accordi del titolo della canzone", troviamo quello che vogliamo (ecco un paio di esempi facili e semplici). Se un accordo è maggiore, premiamo quel singolo tasto sul collo del Synthfonio e suoniamo tutto ciò che senti in la maniglia. Se nella canzone compare un accordo minore, basta premere il tasto corrispondente e il terzo tasto in alto, e siamo a posto. Questo è tutto. Puoi usare i tasti della maniglia per suonare accordi e cantarci sopra, o per suonare melodie, arpeggi, ecc.

Attualmente sono in procinto di incorporare anche accordi aumentati e diminuiti, mettendo in posizione un terzo dito, o anche solo le due dita con il secondo che definisce la quinta aumentata o diminuita.

Questo è un progetto in corso d'opera. Nel frattempo, continua a giocare, sperimentare e divertirti. Accetto suggerimenti (:

Scale diverse

Attualmente i tasti handle generano dalla 1a alla 7a nota della scala dichiarata. Ho usato questa configurazione in questo instructable per renderlo facile da capire. Ma questo può essere facilmente modificato per generare una scala diversa modificando la funzione keyConstructor(). In realtà sto usando una configurazione pentatonica per la maniglia, perché mi permette di avere la nota fondamentale un'ottava sopra nella stessa posizione di scorrimento della maniglia. Nella configurazione attuale, è necessario far scorrere la maniglia verso l'alto o verso il basso per avere qualsiasi nota in un'altra ottava.

Passaggio 12: possibili modifiche

Come ho detto all'inizio, ho cercato di mantenere questo tutorial il più semplice possibile, riducendo il progetto alla sua forma più elementare. Per questo motivo, ho omesso alcune funzionalità che ho aggiunto (o ho intenzione di aggiungere) sul mio Synthfonio, eccone alcune:

-MIDI su BLE: se hai una scheda MKR WIFI 1010, è abbastanza facile da incorporare. Questa libreria ha un esempio midi molto semplice. Puoi aggiungere i comandi MIDI da quella libreria ai normali comandi MIDI chiamati dallo sketch del Synthfonio. Oppure, per risparmiare batteria, aggiungi un interruttore per attivare le funzionalità bluetooth solo quando necessario (usare gli interrupt di arduino e un sistema di ripristino automatico come questo sarebbe una buona idea).

-PitchBend: Sebbene nessuna delle librerie di synth possa gestire comandi MIDI di pitch bend, la libreria MIDI ti consente di inviarli. Il punto è decidere come controllarlo. Qualsiasi potenziometro dovrebbe funzionare bene, ma sto pensando ad alternative più interessanti, come i sensori! prossimità, luce, ecc.

Secondo Premio al Concorso di Strumenti