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O som da imagem. Olhar sintetizador óptico modular

Oi GT!
4 de junho em Moscou sediará o próximo festival de tecnologia musical Synthposium . Ele reunirá os amantes de sintetizadores para girar os botões, coletar patches, pressionar teclas e admirar os sons.
Também fomos convidados a fazer algo legal para o festival.
E montamos um sintetizador óptico analógico.


(Cuidado tráfego!)

Agora você verá o melhor sintetizador analógico do mundo com um motor-o-o-ooh ... E MIDI.
, . Hammond Organ, MIDI .


Vco




Você sabe reproduzir o som do filme em uma sala de cinema? Na versão mais simples, o som é gravado no mesmo filme na forma de duas faixas - os canais esquerdo e direito. Aqui nesta imagem - som estéreo à esquerda, na forma de duas faixas brancas. Nas proximidades, ainda há um monte de informações digitais, mas não sobre isso agora.
A luz passa pelo filme e entra no fototransistor .
Se for muito rude, o fototransistor converte os fótons que entram nele em corrente elétrica e os amplifica.
Quanto mais fótons atingem o transistor, menor sua resistência e, consequentemente, menor a tensão em Vout . Se a iluminação do fototransistor variar na faixa de frequências audíveis, quando um sinal for enviado de Vout para um amplificador com um alto-falante, ouviremos um som.

Eu decidi fazer um sintetizador no mesmo efeito.
Usei esse sensor de linha como um captador:

imagem

este sensor ilumina o espaço abaixo com um LED e recebe luz refletida com um fototransistor. Na saída, obtemos uma tensão proporcional ao brilho sob o sensor. Se houver, a sensibilidade pode ser ajustada pelo potenciômetro embutido.

Agora tire uma foto e um motor:



Torcemos o motor - o brilho sob o sensor começará a mudar ciclicamente. Aqui está uma forma de onda que obtive desta imagem:



Se distorcermos a imagem com uma frequência não em alguns hertz, mas, digamos, em algum lugar em 440 Hz, obteremos uma nota para a primeira oitava. Com um timbre semelhante ao timbre de alguma função periódica. E se você tirar uma foto mais complicada? Obtenha o timbre ... mais difícil.

Passo


Nosso sintetizador analógico deve poder girar a imagem com a frequência da nota que veio através do MIDI. Eu queria capturar pelo menos uma quinta oitava em campo. De acordo com a tabela de notas e frequências, isso está em algum lugar abaixo de 1 kHz.
Portanto, precisamos de um motor muito ágil que possa girar 1000 vezes por segundo. Peguei um adequado de um helicóptero RC.

Devo dizer imediatamente - ele uivou como um búlgaro. Além disso, ele cortava papel nos dedos com papel e espalhava imagens em diferentes direções, como ninjas - shurikens. Depois de mais um tiro, o escritório se rebelou. Tinha que se contentar com o bom e velho CD-drive.



A unidade de CD possui seu próprio chip de driver, que controla o mecanismo. Basta soldar os pinos necessários e teremos a oportunidade de controlar a velocidade do motor e descobrir a frequência com que ele gira. No meu caso, era um chip M63044FP. Eu nunca encontrei um datashita nela. Mas encontrei uma folha de dados para um M63022FP muito semelhante . Ela foi distinguida pela pinagem, então eu tive que procurar as pernas direitas cutucando.


A velocidade de rotação é regulada aplicando tensão analógica ao pino SPIN. Peguei um resistor de 220 ohm, soldou os fios a ele. Ligou a energia. Enfiei uma extremidade do resistor no barramento de 5 V da unidade de CD e perfurei todas as pernas do microcircuito com a fiação. Em contato com a perna desejada, o motor deu partida. Estou surpreso, mas nada queimou no processo.
Para controlar a velocidade, resta encontrar o pino do OSC, o que diminui ao alternar os enrolamentos do motor. Então eu tive que descobrir o osciloscópio, ligar o motor e pesquisar.

O resto é simples. Seguimos o caminho das pernas e procuramos onde soldar?
Ao mesmo tempo, solde o LM7805 ao pino da fonte de alimentação de 5V para alimentar toda a estrutura com uma única fonte de tensão de 12 V.
Os fios do SPIN, OSC são soldados. E a terra, para que todos os dispositivos estejam no mesmo comprimento de onda:


A imagem é clicável

, a propósito, o regulador está muito quente durante a operação. É bem possível se queimar. Mas durante a farra de bricolage, essas coisas não me incomodam muito. Isso funciona.
O mecanismo da unidade de CD permitiu acelerar a imagem para 250 Hz. Portanto, a pequena oitava é a máxima. Não há nada a ser feito, neste caso, temos um sintetizador analógico monofônico de baixo . Assim como o Moog Minitour .

Envelope ADSR


O som do sintetizador é determinado, entre outras coisas, pela modulação de baixa frequência em termos de volume e / ou frequência de corte do filtro ( envelope ADSR ). Eu também queria uma coisa dessas no meu sintetizador. Como fazer isso?
Cuidado com as mãos:
Como o componente constante do sinal de nossa captação é cortado pelo capacitor de entrada do amplificador, o volume do som no nosso caso é a diferença entre as partes mais escuras e mais brilhantes da imagem. Quanto mais longe o sensor estiver da imagem, menor será essa diferença, pois cada vez menos sensores de fóton alcançam o fototransistor nas áreas mais brilhantes. Quanto mais próximo o sensor estiver, maior será essa diferença e, portanto, maior será a amplitude do sinal.
Se o sensor for aproximado muito da imagem, em locais claros o transistor será aberto ao máximo. Seções suaves da onda sonora serão cortadas disso. O resultado é um tipo de efeito de distorção com um aumento acentuado no número de harmônicos altos. Isso melhorará bastante o som. Então eu coloquei o sensor no servo.



Com um evento MIDI do NoteOn, ele se aproxima rapidamente da imagem quanto mais próxima, maior a velocidade de pressionar a tecla do teclado MIDI (velocidade). Com o tempo, você pode levantar o sensor lentamente. Aqui está um ADSR tão mecânico.

Caminho analógico


O caminho analógico não deve se cruzar com as partes elétrica e digital, para não captar interferências a partir daí. Acabei de soldar outro LM7805 com capacitores eletrolíticos e cerâmicos no Troyka Shield. Uma entrada de 12 V de Vin foi aplicada à entrada e a saída foi enviada ao sensor de linha e a um módulo amplificador de som. A saída do sensor de linha foi soldada diretamente na entrada do amplificador. É isso, agora temos um circuito analógico separado.




MIDI


A entrada MIDI tinha que ser uma fazenda coletiva no acoplador óptico 6N137 . Era possível conviver com um único transistor com um par de resistores, mas não de acordo com o padrão.


Assembléia


Eletrônicos

Criar uma construção com uma # Estrutura é fácil. Da eletrônica teremos:
  • IskraJS - Finalmente vou tentar o JavaScript do microcontrolador. Além disso, ela tem um DAC de 12 bits. É apenas útil para controlar o pé do acionador do motor SPIN;
  • Troyka Shield - imitar a solda;
  • Microservice FS90 - ADSR mecânico;
  • O sensor de linha é a nossa captação;
  • O amplificador de áudio Troyka é o desenvolvimento secreto do nosso departamento de design. Até agora, o déficit, mas já em produção;
  • Troyka-MIDI IN - TODO do nosso KB. Eu tive que soldar na tábua de pão.

Todas essas peças possuem equipamentos especiais da #Structurer, portanto, a montagem é:
  1. Vestir eletrônicos em # Structur;
  2. Com uma faca e uma régua, retire do megapanel uma plataforma de criatividade para se ajustar ao tamanho de uma unidade de CD;
  3. Feche os olhos e cole os eletrônicos onde quiser. Entendi assim (clicável):



A mecânica

Para anexar uma imagem ao eixo do motor, você precisa de algum tipo de fixador. Tentei colar a foto diretamente no eixo com fita dupla face, mas as fotos desapareceram rapidamente. E alterá-los é inconveniente.
É bom que exista essa montagem na própria unidade de CD. Esse círculo fica na tampa superior da unidade de CD e fixa os CDs no eixo. Ele possui um ímã, facilitando a remoção do eixo e recolocando-o. Bem, a imagem já pode ser colada em fita dupla face.

Aqui você também pode ver um super life hack para reduzir o tempo de portamento ao alterar a frequência para baixo. O motor da unidade de CD não pode frear. Portanto, o portamento para baixo se torna tão indecentemente longo que já é algum tipo de glissando . Portanto, um freio de um pedaço de papel dobrado foi adicionado.

Coloque eletrônicos em uma unidade de CD

O toque final. A eletrônica é simplesmente colocada em uma unidade de CD. Se puder, você pode retirá-lo a qualquer momento.



Conexões elétricas

  • Entrada MIDI - P0;
  • SPIN - A4;
  • OSC - P2;
  • Microsserviço - P13.
  • Potência da unidade de CD - Vin


Código


O código está disponível no github.com

Demonstração


Como sempre, gravamos um vídeo sobre esse projeto. Você pode ouvir como este sintetizador soa a partir das 10:36.


Como pode ser melhorado?


Com os envelopes do servo, ficou engraçado, mas ainda assim seria melhor para esse fim sem mecânica. O ataque é muito longo. Um ataque agudo poderia ser obtido se, em vez de usar o LED da luz de fundo, uma lâmpada incandescente e PWM fossem usadas.

Epílogo


Em geral, se é interessante jogar Look Modular, venha em 4 de junho ao Synthposium . Vou mostrá-lo às 16:30. Trago muito papel, tesoura, fita dupla face, revistas e canetas de feltro. Vamos experimentar juntos.

UPD


Então o Synthium passou. Graças aos organizadores e participantes, foi muito interessante.
Obrigado a todos que experimentaram o som das fotos comigo. Eu não esperava uma recepção tão calorosa. De acordo com os resultados dos experimentos, essa predefinição soa melhor:
imagem

vídeo do Instagram do evento

Source: https://habr.com/ru/post/pt394913/

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