دنبال کننده بخش ریتم آردوینو MIDI: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

امروزه داشتن یک دستگاه درام نرم افزاری خوب آسان و ارزان است ، اما استفاده از ماوس برای من لذت را از بین می برد. به همین دلیل است که من متوجه شدم آنچه در ابتدا به عنوان یک دنبال کننده درام سخت افزاری MIDI سخت افزاری 64 مرحله ای طراحی شده بود که می تواند تا 12 عنصر (قطعات) مختلف درام را فعال کند ، اما سپس در یک دنبال کننده بخش ریتم تکامل یافت …

… ما میرویم آنجا!

مرحله 1: چگونه کار می کند

این سخت افزار نمی تواند صداها را به تنهایی تولید کند ، بلکه فقط سخت افزارهای خارجی را از طریق MIDI دنبال می کند. این بدان معناست که شما به یک مولد صدا از صداهای درام خود (نمونه گیر یا سینت سایزر درام یا رایانه با نرم افزار درام مورد علاقه خود یا هر چیزی که ترجیح می دهید) نیاز دارید که بتواند توسط پیام های یادداشت MIDI فعال شود.

این دستگاه عمدتاً از یک ماتریس 4 * 4 دکمه (با LED) ، یکی برای هر مرحله از یک نوار تشکیل شده است. کل دنباله 64 مرحله ای با 16 مرحله ضرب 4 میله تشکیل شده است. هر مرحله 1/16 یک یادداشت است.

دو حالت عملکرد وجود دارد: حالت زنده و حالت ویرایش.

در حالت ویرایش می توانید در واقع گام به گام دنباله خود را با تعیین اینکه کدام درام در هر مرحله پخش می شود ، ویرایش کنید.

ابزار سخت افزاری خارجی شما ("طبل") با ارسال پیام MIDI "در" برای پیام های مختلف "MIDI note number" در شماره کانال "10" فعال می شود. به طور پیش فرض این اعداد یادداشت هستند

طبل شماره 1 (یعنی ضربه زدن) -> شماره یادداشت MIDI "60"

طبل شماره 2 (یعنی دام) -> شماره یادداشت MIDI "62"

طبل شماره 3 (یعنی کف زدن) -> شماره یادداشت MIDI "64"

طبل شماره 4 (یعنی هیهات) -> شماره یادداشت MIDI "65"

درام شماره 5 -> شماره یادداشت MIDI "67"

درام #6 -> شماره یادداشت MIDI "69"

درام #7 -> شماره یادداشت MIDI "71"

درام #8 -> شماره یادداشت MIDI "72"

درام #9 -> شماره یادداشت MIDI "74"

درام #10 -> شماره یادداشت MIDI "76"

درام #11 -> شماره یادداشت MIDI "77"

درام #12 -> شماره یادداشت MIDI "79"

در صورت تمایل می توانید این مقادیر (و کانال MIDI) را در طرح تغییر دهید.

در حالت زنده با فشار دادن دکمه های مرحله می توانید با ارسال پیام های MIDI از طریق سریال ، طبل های مربوط به هر مرحله را پخش کنید. می توانید فشارهای دکمه و/یا پیامهای MIDI ورودی خود را به صورت زنده ضبط کنید.

هم در حالت زنده و هم در حالت ویرایش می توانید یک طبل را بی صدا (یا بی صدا) کنید ، درام فعلی را "رول کنید" و سکانس خود را "بچرخانید".

بخش ریتم؟

بیشتر دنبال کننده های درام محرک قطعات درام MIDI هستند و برای هر صدای درام یک شماره یادداشت MIDI ثابت دارند. در این مورد ، ما یک "دنبال کننده بخش ریتم" بیشتر از یک "دنبال کننده درام" خالص داریم ، زیرا شما حتی می توانید سینتی سایزرها را دنبال کنید.

برای جزئیات بیشتر و لیست کامل ویژگی ها ، راهنمای شروع سریع را بخوانید.

مرحله 2: سخت افزار

این پروژه در اطراف برد Arduino DUE انجام می شود. من سعی کردم سخت افزار را تا حد امکان ساده نگه دارم ، یعنی از استفاده از درایورهای LED اجتناب کنم. به دلیل محدودیت جریان خروجی (بسته به پین) از 5 میلی آمپر تا 15 میلی آمپر ، بسته به پین) Arduino DUE به احتمال زیاد مناسب ترین برد برای اداره تعدادی LED بدون درایور LED نیست ، اما سریعترین آردوینو است و زمان آن هنگام کار همه چیز است. با ترتیب دهنده ها بنابراین ، به خاطر داشته باشید که این پیکربندی سخت افزاری به احتمال زیاد Arduino شما را به دلیل محدودیت های خود پیش می برد و می تواند در طولانی مدت به آن آسیب برساند.

با این اوصاف ، سخت افزار عمدتا دارای 16 دکمه ، 16 LED (یکی برای هر مرحله) ترتیب سنج با 5 دکمه اضافی برای عملکردها و 3 پتانسیومتر است. پس از افزودن عملکرد ضبط زنده ، یک LED قرمز نیز اضافه کردم.

در اینجا لایحه مواد است:

- 1 برابر آردوینو به دلیل

- 16 برابر دکمه های فشاری لحظه ای و بدون قفل با LED های یکپارچه (در صورت تمایل می توانید از LED های خارجی استفاده کنید ، اما به یاد داشته باشید که از LED های کم مصرف استفاده کنید !!)

- 1 برابر LED قرمز (قدرت کم!)

- 5 برابر دکمه های فشاری لحظه ای و بدون چفت شدن

- 3x 10K تک دور ، خطی ، پتانسیومتر

- 3x جک 6.5 میلی متری مونو جک زن

- یک عدد کیف پلاستیکی (من از یک کیف 190x140x70 میلی متر استفاده کردم)

- کانکتور سوکت سوکت دو طرفه 5 پین DIN زن (MIDI)

- تخته پرفیو 1x دو طرفه 70x90 میلی متر

- نوار هدر 2 ردیف 40 پین مردانه (2.54 میلی متر) ، بهتر است اگر روکش طلا باشد

- 1 عدد اپتوکوپلر H11L1

- 1 دیود 1N4148

- مقاومت 23x 1000 اهم

- مقاومت 3x320 اهم

- 2 ترانزیستور pnp BC547

… سیم لحیم ، چند کابل ، ایستگاه لحیم کاری ، یک ابزار حفاری … و اوقات فراغت:)

لطفاً توجه داشته باشید که دکمه های موجود در تصاویر با نوع دیگری از دکمه های (حتی ارزان تر …) جایگزین شده اند ، زیرا تند و زننده تند و زننده است …

زمان مورد نیاز برای تکمیل پروژه: 8 - 10 ساعت

هشدار: در حین حفاری همیشه از عینک و دستکش محافظ استفاده کنید! لکه های مواد داغ را می توان به چشمان شما نشان داد یا با پوست شما تماس پیدا کرد و باعث سوختگی یا حتی آسیب جدی تر به شما یا اطرافیان شما شد

مرحله 3: سیم کشی

دکمه های مرحله از 22 (مرحله 1) تا 37 (مرحله 16) مستقیماً به پین های آردوینو متصل می شوند. دکمه های زمین دیزی زنجیره ای و متصل به زمین Arduino DUE است. نیازی به مقاومت های کشش یا کشش نیست زیرا مقاومت های کششی یکپارچه Arduino نرم افزاری هستند (به طرح مراجعه کنید).

همین امر در مورد 5 دکمه اضافی (پین های آردوینو 2 ، 3 ، 4 ، 5 و 6) صادق است ، که برای عملکردهایی غیر از مراحل استفاده می شود. همچنین یک کانکتور جک زن 6.5 میلی متری به موازات دکمه "شروع" قرار دادم تا بتوانم سکانس های خود را از راه دور پخش و متوقف کنم.

LED ها به پایه (زنجیره دیزی) و پین های Arduino DUE از 38 (مرحله 1) تا 53 (مرحله 16) به صورت سری با یک مقاومت 1K اهم هر کدام متصل می شوند تا تخلیه جریان را محدود کرده و میکروکنترلر را حفظ کنند.

پتانسیومترها مطابق تصویر پیوست شده متصل می شوند. توجه داشته باشید که ولتاژ مرجع 3.3V است ، نه 5V. ورودی های مورد استفاده A0 ، A1 و A2 هستند.

من همچنین دو خروجی ماشه را برای سیگنالهای آرپژو اجرا کردم ، مانند مواردی که برای آرپیژیک سینت قدیمی 80 مانند Korg Polysix و Roland Juno 6/60 مورد نیاز است. آنها به پین A3 و A4 متصل هستند ، اما اگر ترجیح می دهید سیگنال های دیجیتال باشید ، می توانید از پین های دیجیتال استفاده کنید. در صورتی که می خواهید یک سینت سازگار با سیگنال های V-Trig (ماشه ولتاژ) را دنبال کنید ، یک سری سری 1k اهم برای کاهش تخلیه جریان کافی خواهد بود. در صورت وجود S-Trig (کلید ماشه) ، به یک مدار سوئیچ pnp ساده نیاز دارید (به طرح پیوست مراجعه کنید).

مدارهای MIDI IN و OUT در تصاویر پیوست شماتیک شده است. توجه داشته باشید که برخلاف اکثر آردوینوها ، Rx1 و Tx1 به طور پیش فرض در تخته های DUE به جای Rx0 و Tx0 استفاده می شوند. این بسیار عالی است زیرا می توانید طرح خود را بدون نیاز به قطع Rx هر بار بارگذاری کنید. به این نکته نیز توجه داشته باشید که من از یک نوری چشمی H11L1 استفاده کرده ام زیرا نتوانستم آنطور که باید 6N138 معمولی را در محدوده آردوینو DUE 3.3V اجرا کنم.

مرحله 4: نرم افزار

این طرح در Arduino IDE نوشته شده است و باید در برد Arduino DUE بارگذاری شود. من در مورد نحوه بارگذاری طرح در arduino خود به دلیل DUE به جزئیات نمی پردازم. اگر این اولین تجربه شما با Arduino DUE است این مطلب را بخوانید. اگر این اولین تجربه شما با arduino IDE است ، لطفاً این مطلب را نیز بخوانید.

می توانید سیستم عامل به روز شده را در اینجا (پیوند github) بارگیری کنید.

این طرح به کتابخانه عالی FortySevenEffects MIDI متکی است. شما باید کتابخانه را در arduino IDE خود نصب کنید.

یادداشت های MIDI که به هر درام اختصاص داده شده است توسط متغیر drumNote [STEPS_NUM] در طرح مشخص می شود. شما می توانید آنها را به دلخواه تغییر دهید.

شماره کانال MIDI out برای طبل ها به طور پیش فرض روی "10" تنظیم شده است.

من در زندگی واقعی رمزگذار نیستم و مطمئناً روشهای بهتری برای کدگذاری آنچه در اینجا به آن نیاز داریم ، وجود دارد. اگر شما کد نویس با هر گونه پیشنهاد هستید ، خوش آمدید! لطفاً هر گونه تنوع که می تواند کارآیی/اثربخشی کد را افزایش دهد ، برای من ارسال کنید و من آن را به طرح اصلی اضافه خواهم کرد (بدیهی است با استناد به مشارکت کننده!).

مرحله 5: راهنمای شروع سریع

داروها: توالی مرحله به مرحله

به محض اینکه ترتیب سنج خود را روشن می کنید (یا آن را بازنشانی می کنید) ، یک دنباله خالی بارگیری می شود. ترتیب سنج در حالت ویرایش فعال می شود و اولین نوار نگه داشته/قفل شده و اولین درام (یعنی ضربه) انتخاب شده است. این بدان معناست که با فشار دادن هر دکمه مرحله ای ، فوراً "ضربه" را به آن مراحل اختصاص می دهید. هنگام تنظیم درام به پله ، میزان بلندی که درام فعال می شود با موقعیت پتانسیومتر "حجم" تنظیم می شود. با فشار مجدد یک دکمه مرحله ای که قبلاً تعیین شده است ، درام فعلی را در آن مرحله غیرفعال می کنید.

اگر دکمه "شروع" را فشار دهید ، می بینید که LED های شما از چپ به راست ، از بالا به پایین اجرا می شوند و در هر زمان که یک مرحله از ضربه عبور می کند ، "ضربه" را اجرا می کنند.

با فشردن دکمه "shift" ، LED مرحله اول را در ردیف 1 روشن می کنید (به این معنی که درام اول انتخاب شده است) و LED مرحله اول در ردیف چهارم (به این معنی که در نوار اول قفل شده اید) را مشاهده خواهید کرد. اکنون می توانید درام موردنظر خود را با فشار دادن دکمه مرحله دیگر و فشار دادن "shift" تغییر دهید. پس از انتخاب طبل جدید ، "shift" را رها کنید. همه LED ها خاموش می شوند (زیرا درام جدید را به هیچ مرحله ای اختصاص نداده اید) و می توانید انتهای درام جدید را به مراحل اختصاص دهید. برای تمام طبل های مورد نیاز خود (تا 12) این کار را تکرار کنید.

اکنون که یک الگوی زیبا ایجاد کرده اید ، دکمه "shift" را فشار دهید و مرحله بالای صفحه را در ردیف پایینی خاموش کنید (اگر همان چیدمانی که من استفاده کردم را انتخاب کنید ، باید اولین مرحله از ردیف 4 باشد): شما فقط " قفل "دنباله ای است که اکنون روی تمام 4 نوار اجرا می شود. LED های خام پایین شروع به حرکت می کنند ، که نشان می دهد کدام نوار در حال پخش است (پیشرفت نوار). متوجه خواهید شد که تنها زمانی که در نوار اول یک سکانس پخش می شود ، با 3 نوار دیگر هیچ صدایی تولید نمی شود. این به این دلیل است که شما فقط به نوار اول درام اختصاص داده اید ، بقیه خالی هستند. می توانید آنها را با دست پر کنید (با فشار دادن یکی از دکمه های 4 مرحله ای آخر در حالی که دکمه "shift" را فشار داده اید ، یک نوار جدید را انتخاب کنید ، یکی از طبل ها را انتخاب کنید ، مراحل را پر کنید و غیره) یا ترتیب نوار ایجاد شده را کپی و جایگذاری کنید. با وارد کردن حالت ویرایش (قفل مجدد به نوار اول) و فشار دادن "record" (که اکنون عملکرد "چسباندن" را بر عهده دارد) در حالی که "shift" را فشار داده اید ، فشار دهید. راحت تر از آنچه گفته شد انجام می شود.

DRUMS: LIVE PLAY MODE

در هنگام راه اندازی ترتیب سنج در حالت ویرایش است. برای خروج از حالت ویرایش ، باید "shift" را فشار داده و دکمه نوار را که در حال حاضر نگه داشته/قفل شده است فشار دهید (دکمه مرحله در ردیف 4 روشن است). با این کار LED نوار قبلاً قفل شده خاموش می شود و قفل دنباله را باز می کند. شما اکنون در حالت پخش زنده هستید.

در حالت پخش زنده ، با فشار دادن هر دکمه مرحله ، درام مربوط به آن دکمه فعال می شود.

اگر می خواهید سکانس خود را به صورت زنده ضبط کنید ، دنباله را با فشار دادن "پخش" شروع کنید ، سپس دکمه "ضبط" (فقط در حالت پخش زنده) را فشار دهید. چراغ قرمز روشن می شود. بازی شما روی ماتریس کنترل پنل تنظیم کننده طبل یا هر پیام یادداشت MIDI ورودی (یعنی از صفحه کلید MIDI خارجی) ضبط می شود.

توابع دیگر

با فشار دادن دکمه "رول" ، درام فعلی فعال در هر مرحله (به صورت رول) پخش می شود. این در دو حالت "گام به گام" و "پخش زنده" کار می کند.

با فشار دادن هر دکمه مرحله ای در حالی که دکمه "بی صدا" را فشار می دهید ، درام مربوط به آن مرحله بی صدا (یا بیصدا) می شود. این در دو حالت "گام به گام" و "پخش زنده" کار می کند.

با فشردن دکمه مرحله نسبی در حالی که دکمه "REC" را فشار می دهید ، می توانید یک دنباله درام خاص را پاک کنید.

با نگه داشتن دکمه "شروع" بیش از 3 ثانیه می توانید کل دنباله (تنظیم مجدد نرم) را پاک کنید.

با چرخاندن پتانسیومتر "نوسان" می توانید دنباله خود را "بچرخانید".

می توانید با فشردن دکمه "mute" در حالی که دکمه "shift" را فشار داده اید ، MIDI echo را غیرفعال/فعال کنید. هنگامی که پژواک MIDI فعال است (به طور پیش فرض) ، هرگونه اطلاعاتی که در جک MIDI INPUT وجود دارد ، به جک MIDI OUTPUT ارسال می شود (فقط یادداشت MIDI روشن ، خاموش کردن یادداشت ، خم شدن پیچ ، پس از لمس و تغییر کنترل بازتاب می شود).

هر دو ورودی و خروجی ساعت MIDI به طور پیش فرض اجرا و فعال می شوند. در صورت عدم دریافت ورودی ساعت ، سرعت با پتانسیومتر اختصاصی تنظیم می شود. در صورت دریافت ورودی ساعت MIDI ، سرعت از آن محاسبه می شود و پتانسیومتر سرعت پاسخگو نخواهد بود. ساعت MIDI همیشه به MIDI ارسال می شود.

مرحله 6: بخش ریتم

ایده اولیه یک دنبال کننده درام MIDI 64 مرحله ای "خالص" برای توالی تا 12 قسمت درام مستقل بود. پس از انجام برخی آزمایشات ، متوجه شدم که کنترل یک خط بیس نیز خوب خواهد بود ، و ویژگی یک متغیر گام به گام در هر مرحله را فقط به آخرین درام اختصاص دادم. پس از آن ، من کد را دوباره تغییر دادم تا بتوانم در هر درام پیچ را تغییر داده و حداکثر 12 دستگاه سینتی سایزر را کنترل کنم. بعداً یک تجدید نظر چند ضلعی را اضافه کردم (چند ضلعی در هر سینت به طور پیش فرض به 3 محدود شده است).

به طور خلاصه:

- در حالت LIVE ، اگر ضبط زنده فعال باشد و دنباله شروع شود ، می توانید پیامهای ورودی MIDI را به صورت چند صدایی ضبط کنید. اطلاعات گام و حجم ذخیره می شود. اطلاعات پیچ خم و پس از راه رفتن از بین می رود. کنترل تغییر MIDI پیام ها ذخیره می شوند. به خاطر داشته باشید که در هر مرحله ، فقط یک شکاف CC در هر کانال دارید.

- اگر توالی متوقف شود ، می توانید با فشار دادن دکمه مرحله مقصد و فشار دادن (همزمان یا یک به یک) کلیدهای دلخواه روی صفحه کلید متصل به پورت MIDI IN.

توجه کنید که:

- یادداشتی که در یک مرحله ایجاد می شود در مرحله بعدی "کشته" می شود. برای افزایش طول یادداشت ، از پارامتر VCA "سنتز" سنتز کننده خود "رها" استفاده کنید.

- برخلاف طبل ، با فشردن دکمه "رول" نت ها به صورت رول پخش نمی شوند.

- هنگام ضبط زنده ، داده های کانال MIDI ورودی در مرحله مربوط به "درام" (کانال MIDI #1 -> "طبل" #1 و غیره) ذخیره می شود.

با فشردن دکمه مربوط به مرحله "drum" در حالی که دکمه "REC" را فشار می دهید ، می توانید یک دنباله سینت خاص را پاک کنید. با فشردن مجدد آن ، ترتیب درام نیز پاک می شود. اگر یک دنباله CC ضبط شد ، اولین موردی است که پاک می شود ، سپس به ترتیب CC -> Synth -> Drum

مرحله 7: Arpeggio Triggers

سینت های اولیه MIDI پیش از دهه 80 اغلب مجهز به "ورودی ماشه آرپژو" هستند. با ارسال یک سیگنال تریگ 2.5 تا 5.0 ولت (V-trig یا "ماشه ولتاژ") یا با اتصال ورودی ماشه arpeggio (S-Trig یا "switch switch") می توانید به سینت سایزر بگویید که یک مرحله در دنباله arpeggio پیشرفت کند. مدیریت این امر با یک دنبال کننده بدون یک ماشه اختصاصی (گاهی اوقات صدای rimshot از یک مکان اختصاصی استفاده می شود/جایی که به عنوان مصلحت برای سینت های V-trig استفاده می شود) دشوار است ، اما با یک برد میکروکنترلر می توانید به راحتی چنین سیگنال و کنترل را مدیریت کنید. مصنوعی آرپژو شما همانطور که در کارخانه منظور شده بود.

این توالی سنج بخش ریتم شامل امکان راه اندازی آرپیژژیاتور دو سینت سایزر مختلف ، به طور مستقل است.

استفاده از آن بسیار آسان است: درام 11 یا 12 را انتخاب کنید (در حالی که دکمه "shift" را فشار می دهید گام 11 یا 12 را فشار دهید) و مراحلی را که می خواهید آرپژژیاتور در یک مرحله حرکت کند فعال کنید. به این ترتیب شما می توانید با فعال کردن تمام مراحل ، 1/16 یک یادداشت طول آرپژهای معمولی را بسیار محکم کنید ، یا با فعال کردن هر مرحله دیگر 1/8 آن را برنامه ریزی کنید. علاوه بر این ، شما می توانید آرپیژهای پیچیده تری را با فعال کردن مراحل زیر یک مسیر نامنظم برنامه ریزی کنید.

بسته به نوع سیگنال ماشه ای که توسط سینتی که می خواهید کنترل کنید پشتیبانی می شود ، به یک اصلاح سخت افزاری ساده نیاز دارید: در صورت وجود V-trig (یعنی Roland synths) یک مقاومت 1 اهم را به صورت سری با خروجی ماشه آردوینو قرار دهید. در صورت وجود S-trig (به عنوان مثال Korg synths) از شیماتیک متصل به مرحله "سیم کشی" برای یک ماشه سوئیچ ایمن استفاده کنید.

مرحله 8: اگر همه چیز کار نمی کند…

حتی یک پروژه نسبتاً ساده مانند این به احتمال زیاد اولین بار که آن را روشن می کنید 100 کار نخواهد کرد. در اینجا ، به عنوان مثال ، تناسب بین دکمه ها و LED ها بسیار مهم است و سیم کشی بی همتا ، ترتیب سنج را بی فایده می کند.

به منظور آزمایش همه اجزای مختلف تشکیل دهنده مرحله گام ، من یک طرح آزمایشی ساده نوشتم (پیوست را ببینید).

می توانید جدیدترین سیستم عامل آزمایشی را از اینجا بارگیری کنید (پیوند GitHub).

طرح تست به شرح زیر عمل می کند:

- یک دکمه گام را فشار دهید: LED مربوطه باید روشن شود و یک یادداشت MIDI در کانال 10 به خروجی MIDI ارسال می شود.

- یک دکمه عملکرد را فشار دهید: یکی از 5 LED اول روشن می شود.

-یک پتانسیومتر بچرخانید: LEDS بر این اساس روشن می شود (گلدان اول -> اولین ردیف LED ها ، گلدان دوم -> ردیف LED های دوم ، گلدان سوم -> ردیف LED های سوم).

- در صورت دریافت یادداشت MIDI ، اولین LED چشمک می زند.

به خاطر داشته باشید که MIDI echo به طور پیش فرض فعال است. این بدان معناست که اگر یک حلقه MIDI بین یک synth و MRSS دارید ، این می تواند مشکلاتی را ایجاد کند (من اغلب اوقات یک نت دوگانه قابل پیش بینی را فعال می کردم ، اما یادداشت های بسیار کم نیز فعال می شد و یک صفحه کلید داخلی به طور کلی بدون پاسخ با synths با MIDI بازی کردن به عنوان MIDI Throu … بستگی به مصنوعی دارد). در این صورت ، MIDI echo را با فشار دادن دکمه "mute" در حالی که دکمه "shift" را فشار داده اید ، غیرفعال کنید.