टीवी-बी-गॉन के लेखक ने ArduTouch संगीत सिंथेसाइज़र कैसे बनाया

Arduino- संगत डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग प्रशिक्षण उपकरण

मिच ऑल्टमैन का एक लेख, आविष्कारक जिन्होंने टीवी-बी-गोन टीवी, और हैकर सम्मेलनों के आयोजक को बंद करने के लिए सार्वभौमिक रिमोट कंट्रोल का आविष्कार किया था

एक बच्चे के रूप में, मुझे संगीत के लिए आकर्षित किया गया था, और मैं 1968 के एल्बम स्विच्ड-ऑन बाख से मोग सिंथेसाइज़र की आवाज़ से प्रभावित हुआ था। मुझे यह जानने की ज़रूरत थी कि इस तरह की आवाज़ें कैसे आती हैं! इसलिए तकनीक उद्योग में मेरे प्रवेश के समानांतर, जीवन भर सिंथेसाइज़र का प्रशिक्षण और निर्माण शुरू किया, जहां मैंने टीवी-बी-गोन बनाना शुरू किया , एक गैजेट जो आपको लगभग सभी रिमोट-नियंत्रित टीवी बंद करने की अनुमति देता है। टीवी-बी-गॉन लोकप्रियता प्राप्त करने के बाद से, मैंने मज़ेदार बाहरी उपकरणों को बनाने के लिए कई किट बनाए हैं जो मैं दुनिया भर में DIY सम्मेलनों में प्रस्तुत करता हूं। उन पर, शुरुआती मिलाप करना सीखते हैं, इलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रोकंट्रोलर की दुनिया में अपना रास्ता बनाते हैं। अपनी जवानी को याद करते हुए, मैं उन्हें एक ऐसे सेट के साथ प्रदान करना चाहता था जो इकट्ठा करना और उपयोग करना आसान हो , लेकिन साथ ही यह एक पूर्ण संगीत सिंथेसाइज़र है।

यह कैसे $ 30 के लायक ArduTouch के बारे में आया। इस परियोजना में एक बोर्ड, एक टच कीबोर्ड, ATMega328P (Arduino Uno में इस्तेमाल किया गया एक ही प्रोसेसर) और एक स्पीकर के साथ एक ऑडियो एम्पलीफायर शामिल हैं। इसमें एक सॉफ्टवेयर लाइब्रेरी भी है जो डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग की दुनिया में प्रवेश बिंदु के रूप में काम कर सकती है।

बोर्ड को विकसित करने में सबसे बड़ी कठिनाई ATMega328P पर I / O पिन की सीमित संख्या थी। मैंने कीबोर्ड के लिए 12 पिंस का इस्तेमाल किया था, ताकि पूरे रंगीन संगीत पैमाने का एहसास हो सके। कीबोर्ड 1960 के दशक के उत्तरार्ध के मेरे पसंदीदा एनालॉग सिंथेसाइज़र में से एक स्टाइलोफोन के समान है - और मान्यता के लिए कैपेसिटिव सेंसर का उपयोग करता है। स्टीरियो साउंड आउटपुट के लिए दो और पिन का उपयोग किया जाता है, और अन्य दो सीरियल डेटा ट्रांसफर के लिए हैं (ArduTouch को Arduino के लिए मानक विकास उपकरण का उपयोग करके प्रोग्राम किया जा सकता है, हालांकि FTDI केबल को कंप्यूटर से कनेक्ट करने के लिए आवश्यक है)। शेष संपर्क दो बटन और दो पोटेंशियोमीटर सिंथेसाइज़र को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त थे।

ताकि एक व्यक्ति को टांका लगाने के तुरंत बाद श्रव्य परिणाम मिल सकें, मैंने LM386 एम्पलीफायर चिप और स्पीकर को बोर्ड पर रखा (एम्पलीफायर बाईपास जब एक ऑडियो जैक को जोड़ता है)। DAC चिप्स महंगे हैं, इसलिए मैंने ATMega328P से निकलने वाले स्टीरियो ऑडियो चैनलों को एनकोड करने के लिए पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन का उपयोग किया। प्रत्येक चैनल के लिए कम-पास फिल्टर , जिसमें एक रोकनेवाला और एक संधारित्र होता है, PWM को ऑडियो में परिवर्तित करता है।

अनुभवी इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर समझेंगे कि ArduTouch सर्किट सरल है। प्रोजेक्ट का आधार एक परिष्कृत ऑडियो सिंथेसिस सॉफ्टवेयर लाइब्रेरी है जिसका उपयोग ATMega328P प्रोग्राम के लिए किया जाता है।

सरलतम नोट्स जारी करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर प्राप्त करना बहुत सरल है। बस स्पीकर को संपर्कों से कनेक्ट करें, और वैकल्पिक रूप से अलग-अलग आवृत्तियों पर एक चौकोर लहर भेजते हुए (इस तकनीक का उपयोग एलन ट्यूरिंग ने खुद मैनचेस्टर मार्क द्वितीय कंप्यूटर में किया था)। लेकिन परिणाम एक तेज ध्वनि है, जो मोग सिंथेसाइज़र के समृद्ध पैलेट से दूर है।

ध्वनि में सुधार के लिए, मुझे डिजिटल सिंथेसाइज़र की ओर मुड़ने की आवश्यकता थी। वे ऑडियो तरंगों के द्विआधारी निरूपण, उनकी विकृति और इन संख्याओं के अनुरूप संकेतों में रूपांतरण के निर्माण में लगे हुए हैं। यह कई अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है, और मुझे यह नोट करते हुए खुशी हो रही है कि ArduTouch काफी अलग-अलग तकनीकों का समर्थन करता है, जिसमें लहर तालिकाओं का उपयोग करना (मेमोरी में संग्रहीत नमूनों का उपयोग करना) और ध्वनियों का निर्माण (मक्खी पर ऑडियो गिनना) शामिल है।

ध्वनि के मूल द्विआधारी निरूपण को बनाने के बाद, हम इसके "विरूपण" के महत्वपूर्ण चरण की ओर मुड़ते हैं। यदि आप ध्वनि के साथ नहीं खेलते हैं, तो यह आमतौर पर पतला और बाँझ हो जाता है। गतिशील हेरफेर के बाद शांत ध्वनियां प्राप्त की जाती हैं। ArduTouch कई डिजिटल डायनेमिक फ़ंक्शंस और इफ़ेक्ट्स को लागू करने में सक्षम है, जिसमें कांपोलो, वाइब्रेटो, पोर्ट एंटोनो, साथ ही कम और उच्च आवृत्ति फिल्टर शामिल हैं।




ArduTouch अपेक्षाकृत कुछ घटकों का उपयोग करता है


यहां तक ​​कि शुरुआती भी इसे एकत्र कर सकते हैं

और यद्यपि वैचारिक रूप से उपरोक्त सभी सीखना और समझना कुछ कठिन नहीं है, प्रोग्रामिंग स्वयं काफी जटिल है। ArduTouch पुस्तकालय, मेरे मित्र बिल एलेसी के साथ मिलकर बनाया गया, सभी निम्न-स्तरीय गणना करता है - और इसे बनाने में हमें दो साल लगे।

पुस्तकालय को लचीला बनाया गया है और यहां तक ​​कि अनुभवहीन उपयोगकर्ताओं को नए सिंथेसाइज़र बनाने की अनुमति दी जाती है जो विभिन्न ध्वनियों का उत्पादन करते हैं। चार आरी की तरंगों को मिलाने वाला थिक सिंथेसाइज़र किट के साथ आता है, और अन्य सिंथेसाइज़र को अलग से डाउनलोड किया जा सकता है । अनुभवी उपयोगकर्ता सीख सकते हैं कि उच्च-स्तरीय कार्यों को लागू करके खरोंच से सिंथेसाइज़र कैसे बनाया जाए। मुझे उम्मीद है कि परियोजना को पसंद करने वाले लोग नए सिंथेसाइज़र बनाएंगे और अपना कोड मेरे साथ साझा करेंगे ताकि मैं इसे दूसरों के साथ साझा कर सकूं।

लेकिन डिफ़ॉल्ट सिंथेसाइज़र का उपयोग करते समय भी, ध्वनि इस तरह के कम-शक्ति वाले माइक्रोकंट्रोलर (केवल 15 kHz की एक नमूना आवृत्ति का समर्थन) और सस्ती उपकरणों के लिए अप्रत्याशित रूप से अच्छा है। आप मेरे YouTube चैनल पर बहुत सारे डेमो सुन सकते हैं।

भविष्य में इस परियोजना को विकसित करने के लिए, मैं Arduino के लिए ArduTouch लाइब्रेरी में सुधार करना और अतिरिक्त तैयार सिंथेसाइज़र रखना जारी रखूंगा। मैं ArduTouch के अधिक शक्तिशाली संस्करण बनाने पर भी काम कर रहा हूं, जो प्रदर्शन के लिए उपयुक्त है। यह अब एक किट नहीं होगा, लेकिन यह अभी भी Arduino के साथ संगत रहेगा। इसमें कई I / O पिंस के साथ 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर, एक DAC, मेमोरी का एक गुच्छा (जो MIDI की अनुमति देता है), एक छोटी एलसीडी स्क्रीन, कई बटन और पोटेंशियोमीटर, और एलईडी संकेतक - और, ज़ाहिर है, बेहतर ध्वनि।