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Der Ton vom Bild. Optischer Synthesizer sieht modular aus

Hallo GT!
Am 4. Juni findet in Moskau das nächste Synthposium für Musiktechnologie statt . Es bringt Liebhaber von Synthesizern zusammen, um die Knöpfe zu drehen, Patches zu sammeln, Tasten zu drücken und die Klänge zu bewundern.
Wir wurden auch eingeladen, etwas Cooles für das Festival zu machen.
Und wir haben einen analogen optischen Synthesizer zusammengestellt.


(Vorsicht Verkehr!)

Jetzt sehen Sie den weltweit besten analogen Synthesizer mit einem Motor-o-o-ooh ... und MIDI.
, . Hammond Organ, MIDI .


Vco




Wissen Sie, wie man Ton aus Film in einem Kino wiedergibt? In der einfachsten Version wird der Ton auf demselben Film in Form von zwei Spuren aufgenommen - dem linken und dem rechten Kanal. Hier in diesem Bild - Stereoton links in Form von zwei weißen Spuren. In der Nähe gibt es immer noch eine Menge digitaler Informationen, aber darüber jetzt noch nicht.
Licht tritt durch den Film und tritt in den Fototransistor ein .
Wenn sehr unhöflich, wandelt der Fototransistor die Photonen, die in ihn gelangen, in elektrischen Strom um und verstärkt ihn.
Je mehr Photonen auf den Transistor treffen, desto geringer ist sein Widerstand und desto niedriger ist dementsprechend die Spannung bei Vout . Wenn die Beleuchtung des Fototransistors im Bereich der hörbaren Frequenzen variiert , hören wir einen Ton , wenn ein Signal von Vout an einen Verstärker mit Lautsprecher gesendet wird.

Ich entschied mich für einen Synthesizer mit dem gleichen Effekt.
Ich habe diesen Liniensensor als Tonabnehmer verwendet:

Bild

Dieser Sensor beleuchtet den Raum darunter mit einer LED und empfängt reflektiertes Licht mit einem Fototransistor. Am Ausgang erhalten wir eine Spannung proportional zur Helligkeit unter dem Sensor. Wenn überhaupt, kann die Empfindlichkeit mit dem eingebauten Potentiometer eingestellt werden.

Machen Sie jetzt ein Foto und einen Motor:



Wir drehen den Motor - die Helligkeit unter dem Sensor beginnt sich zyklisch zu ändern. Hier ist eine Wellenform, die ich von diesem Bild erhalten habe:



Wenn wir das Bild mit einer Frequenz drehen, die nicht in ein paar Hertz liegt, sondern beispielsweise irgendwo in 440 Hz, erhalten wir eine Note für die erste Oktave. Mit einem Timbre, das dem Timbre einer periodischen Funktion ähnelt. Und wenn Sie ein Bild komplizierter machen? Holen Sie sich das Timbre ... härter.

Pitch


Unser analoger Synthesizer sollte in der Lage sein, das Bild mit der Frequenz der Note zu drehen, die über MIDI zu ihm kam. Ich wollte mindestens eine fünfte Oktave in der Tonhöhe einfangen. Laut der Tabelle der Noten und Frequenzen liegt diese irgendwo unter 1 kHz.
Wir brauchen also einen sehr flinken Motor, der sich ungefähr 1000 Mal pro Sekunde drehen kann. Ich nahm einen geeigneten von einem RC-Hubschrauber.

Ich muss sofort sagen - er heulte wie ein Bulgare. Außerdem schnitt er mit Papier Papier an seinen Fingern und streute Bilder in verschiedene Richtungen, wie Ninjas - Shuriken. Nach einem weiteren Schuss rebellierte das Büro. Musste mich mit dem guten alten leisen CD-Laufwerk zufrieden geben.



Das CD-Laufwerk verfügt über einen eigenen Treiberchip, der den Motor steuert. Es reicht aus, an die erforderlichen Stifte zu löten, und wir erhalten die Möglichkeit, die Motordrehzahl zu steuern und die Frequenz herauszufinden, mit der sie sich dreht. In meinem Fall war es ein M63044FP-Chip. Ich habe nie eine Datashita bei ihr gefunden. Aber ich habe ein Datenblatt für einen sehr ähnlichen M63022FP gefunden . Sie zeichnete sich durch Pinbelegung aus, daher musste ich durch Stochern nach den rechten Beinen suchen.


Die Drehzahl wird durch Anlegen einer analogen Spannung an den SPIN-Pin geregelt. Ich nahm einen 220 Ohm Widerstand und löte die Drähte daran. Schalten Sie den Strom ein. Ich steckte ein Ende des Widerstands in den 5-V-Bus des CD-Laufwerks und durchbohrte alle Beine des Mikrokreises mit Kabeln. Bei Kontakt mit dem gewünschten Bein startete der Motor. Ich bin überrascht, aber dabei ist nichts ausgebrannt.
Um die Drehzahl zu steuern, muss noch der OSC-Pin gefunden werden, der beim Schalten der Motorwicklungen einen Mäander ergibt. Dann musste ich das Oszilloskop aufdecken, den Motor starten und suchen.

Der Rest ist einfach. Wir folgen dem Weg von den Beinen und suchen, wo wir löten können. Löten Sie
gleichzeitig den LM7805 an den 5-V-Stromanschluss, um die gesamte Struktur mit einer einzigen 12-V-Spannungsquelle zu versorgen.
Die Drähte am SPIN, OSC, sind verlötet. Und die Erde, damit alle Geräte auf der gleichen Wellenlänge liegen:


Das Bild ist anklickbar.

Der Regler ist übrigens während des Betriebs sehr heiß. Es ist durchaus möglich, sich zu verbrennen. Aber während des DIY-Binge stören mich solche Dinge nicht sehr. Es funktioniert.
Der Motor vom CD-Laufwerk konnte das Bild auf 250 Hz beschleunigen. Daher ist die kleine Oktave das Maximum. Es ist nichts zu tun, in diesem Fall haben wir einen monophonen analogen Bass- Synthesizer. Genau wie Moog Minitour .

ADSR-Umschlag


Der Klang des Synthesizers wird unter anderem durch Niederfrequenzmodulation in Bezug auf Lautstärke und / oder Filtergrenzfrequenz ( ADSR-Hüllkurve ) bestimmt. Ich wollte so etwas auch in meinem Synthesizer haben. Wie kann man das machen?
Achten Sie auf Ihre Hände:
Da die konstante Komponente des Signals von unserem Tonabnehmer durch den Eingangskondensator des Verstärkers abgeschnitten wird, ist die Lautstärke in unserem Fall der Unterschied zwischen dem dunkelsten und dem hellsten Teil des Bildes. Je weiter der Sensor vom Bild entfernt ist, desto geringer ist dieser Unterschied, da immer weniger Photonensensoren den Fototransistor aus den hellsten Bereichen erreichen. Je näher der Sensor ist, desto größer ist dieser Unterschied und desto größer ist daher die Signalamplitude.
Wenn der Sensor sehr nahe an das Bild gebracht wird, öffnet sich der Transistor an hellen Stellen vollständig. Hiervon werden glatte Abschnitte der Schallwelle abgeschnitten. Das Ergebnis ist eine Art Verzerrungseffekt mit einem starken Anstieg der Anzahl hoher Harmonischer. Dies wird den Klang erheblich verbessern. Also habe ich den Sensor auf das Servo gelegt.



Bei einem NoteOn MIDI-Event kommt es dem Bild schnell näher, je näher die MIDI-Keyboard-Taste (Velocity) ist. Mit der Zeit können Sie den Sensor langsam anheben. Hier ist so ein mechanischer ADSR.

Analoger Pfad


Der analoge Pfad sollte sich nicht mit der Stromversorgung und den digitalen Teilen schneiden, um Störungen von dort nicht zu erfassen. Also habe ich gerade einen anderen LM7805 mit Elektrolyt- und Keramikkondensatoren im Troyka Shield gelötet . Ein 12-V-Eingang von Vin wurde an den Eingang angelegt , und der Ausgang wurde an den Leitungssensor und ein Schallverstärkermodul gesendet. Der Ausgang des Leitungssensors wurde direkt mit dem Eingang des Verstärkers verlötet. Das war's, jetzt haben wir einen separaten analogen Stromkreis.




MIDI


Der MIDI-Eingang musste eine Kollektivfarm des Optokopplers 6N137 sein . Es war möglich, mit einem einzelnen Transistor mit zwei Widerständen auszukommen, jedoch nicht gemäß dem Standard.


Montage


Elektronik

Das Erstellen eines Konstrukts mit einer #Structure ist einfach. Aus der Elektronik werden wir haben:
  • IskraJS - Ich werde endlich versuchen, Mikrocontroller JavaScript. Außerdem hat sie einen 12-Bit-DAC. Es ist nur nützlich, um den Fuß des SPIN-Motortreibers zu steuern.
  • Troyka Shield - ahmen Sie das Löten nach;
  • Microservice FS90 - mechanischer ADSR;
  • Der Leitungssensor ist unser Tonabnehmer.
  • Der Troyka Audioverstärker ist die geheime Entwicklung unseres Designbüros. Bisher ist das Defizit aber schon in Produktion;
  • Troyka-MIDI IN - TODO unserer KB. Ich musste auf das Steckbrett löten.

Alle diese Teile haben eine spezielle Ausrüstung vom #Structurer, daher ist die Montage wie folgt:
  1. Kleiderelektronik in # Struktur;
  2. Schneiden Sie mit einem Messer und einem Lineal aus dem Megapanel eine Plattform für Kreativität aus, die der Größe eines CD-Laufwerks entspricht.
  3. Schließen Sie die Augen und kleben Sie die Elektronik an die Stelle, an die Sie passen. Ich habe es so verstanden (anklickbar):



Die Mechanik

Um ein Bild an der Motorwelle anzubringen, benötigen Sie eine Art Befestigungselement. Ich habe versucht, das Bild mit doppelseitigem Klebeband direkt auf die Spindel zu kleben, aber die Bilder flogen schnell davon. Und sie zu ändern ist unpraktisch.
Es ist gut, dass sich im CD-Laufwerk selbst eine solche Halterung befindet. Dieser Kreis befindet sich in der oberen Abdeckung des CD-Laufwerks und fixiert die CDs auf der Spindel. Es hat einen Magneten, so dass es leicht von der Spindel entfernt und wieder eingesetzt werden kann. Nun, das Bild kann bereits auf doppelseitiges Klebeband geklebt werden.

Hier können Sie auch einen Super-Life-Hack sehen, um die Portamento- Zeit zu verkürzen, wenn Sie die Frequenz verringern . Der Motor vom CD-Laufwerk kann nicht bremsen. Daher wird die Portamento-Daune so unanständig lang, dass es bereits eine Art Glissando ist . Daher wurde eine Bremse von einem gefalteten Stück Papier hinzugefügt.

Legen Sie die Elektronik auf ein CD-Laufwerk

Der letzte Schliff. Die Elektronik wird einfach in ein CD-Laufwerk eingelegt. Wenn überhaupt, können Sie es jederzeit herausziehen.



Elektrische Anschlüsse

  • MIDI-In - P0;
  • SPIN - A4;
  • OSC - P2;
  • Microservice - P13.
  • CD-Laufwerk - Vin


Code


Code ist auf github.com verfügbar

Demonstration


Wir haben wie immer ein Video über dieses Projekt aufgenommen. Sie können ab 10:36 hören, wie dieser Synthesizer klingt.


Wie kann es verbessert werden?


Mit Umschlägen vom Servo stellte sich heraus, dass es lustig war, aber für diesen Zweck wäre es immer noch besser, auf Mechanik zu verzichten. Der Angriff ist zu lang. Ein akuter Angriff könnte erzielt werden, wenn anstelle der Hintergrundbeleuchtungs-LED eine Glühlampe und eine PWM verwendet würden.

Nachwort


Wenn es interessant ist, Look Modular zu spielen, kommen Sie am 4. Juni zum Synthposium . Ich werde es um 16:30 zeigen. Ich bringe viel Papier, Schere, doppelseitiges Klebeband, Magazine und Filzstifte mit. Lass uns zusammen experimentieren.

UPD


Also ging das Synthium vorbei. Dank der Organisatoren und Teilnehmer war es sehr interessant.
Vielen Dank an alle, die mit mir mit dem Ton der Bilder experimentiert haben. Ich hatte keinen so herzlichen Empfang erwartet. Nach den Ergebnissen der Experimente klingt diese Voreinstellung am besten:
Bild

Video von Instagram von der Veranstaltung

Source: https://habr.com/ru/post/de394913/

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