(gần như) Lập trình viên MIDI SysEx CC đa năng (và Trình tự lập trình tự ): 7 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Vào giữa những năm tám mươi, các nhà sản xuất synth bắt đầu một quá trình "ít hơn là tốt hơn" dẫn đến synths trần trụi. Điều này cho phép giảm chi phí về mặt sản xuất, nhưng làm cho quá trình vá lỗi trở nên tồi tệ nếu không muốn nói là không thể đối với người dùng cuối cùng.

Bản thân các nhà sản xuất và các công ty bên thứ ba đã nhận ra các hộp tùy chọn có đầy đủ các nút bấm và / hoặc thanh trượt để cho phép bạn thực sự "chơi" với các âm synths của mình, nhưng ngày nay chúng được định giá quá cao và như mọi khi, chúng tôi buộc phải tự mình tìm ra các giải pháp rẻ tiền;)

Dự án này xuất phát từ nhu cầu của tôi để dễ dàng lập trình các bản vá lỗi trên một số thiết bị mua hệ thống mới nhất của tôi: Roland Alpha Juno 2 và JX8P. Nó bắt đầu như một bộ điều khiển SysEx đơn giản, sau đó nó lớn lên theo tôi và trở thành một thứ gì đó phức tạp hơn, với các hệ thống tổng hợp khác được hỗ trợ trên đường (Korg DW8000, Oberheim Matrix 6 / 6R, SCI MAX) và một bộ tuần tự tích hợp.

Trong tài liệu hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách nhận ra bộ điều khiển của riêng bạn: một công cụ rẻ tiền mô phỏng các hộp điều khiển tham số có giá cao đó… và hơn thế nữa (tiếp tục đọc để biết chi tiết…).

Bước 1: Chính xác thì điều này là gì (và điều gì không…)

Bộ điều khiển MIDI SysEx và Control Change ở đây thực chất là một bộ điều khiển MIDI 16 nút (chiết áp) và 4 nút. Bản phác thảo mặc định xử lý ba "trang", với tổng số 48 tham số giai điệu synth.

Tôi đã làm cho bộ điều khiển tương thích với các thông báo MIDI thay đổi điều khiển (một loại thông báo MIDI đơn giản và "toàn cầu" được sử dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất hệ thống đặc biệt là từ những năm 90) và thông báo SysEx (một loại thông báo MIDI khác, ít chung chung hơn và mang tính tổng hợp cao. được sử dụng trong những năm 80).

Đặc biệt, bộ điều khiển theo mặc định tương thích với:

- Roland Alpha Juno (1/2)

- Roland JX8P

- Korg DW8000

- Oberheim Matrix 6 / 6R (phần mềm> 2,14)

- Các mạch tuần tự MAX / SixTrak.

Cuối cùng bạn có thể cho phép bộ điều khiển hoạt động trên bất kỳ hệ thống nào có thể nhận thông báo thay đổi điều khiển MIDI (CC), nhưng nó bị tắt theo mặc định.

Là bản chất mã nguồn mở của dự án, rất dễ dàng hỗ trợ bất kỳ hệ thống nào khác mà bạn lựa chọn (xem bước mã để biết chi tiết).

Bố cục thông số giai điệu với tất cả những con số đó thoạt đầu có thể gây nhầm lẫn, nhưng nó không phải là "ngẫu nhiên" vì nó có thể trông giống như: nó tuân theo thứ tự của biểu đồ triển khai MIDI của nhà sản xuất. Đây là một lựa chọn thiết kế để giữ cho mã đơn giản và "phổ quát".

Bạn có thể tải xuống các tờ ảnh có "bố cục" 4x4 mà tôi đã nhận ra cho Alpha-Junos, JX8P, DW8000, Matrix 6 và MAX / SixTrak trên trang này: các thông số màu xanh lam là những thông số bạn có thể chỉnh sửa khi ở trang 1, màu đen ở trang 2 và màu cam ở trang 3.

Ngay cả khi bộ điều khiển không có màn hình, đùa giỡn với synths hiển thị cho bạn thông số nào đang được điều chỉnh trong thời gian thực khiến quá trình tạo bản vá trở nên thú vị. Ví dụ, JX8P và Matrix 6 có khả năng này; Alpha Juno, thay vào đó, không hiển thị cho bạn thông số đang được thay đổi và làm cho mọi thứ khó hơn một chút (nhưng việc tạo các bản vá tuyệt vời chắc chắn có thể làm được và dễ dàng hơn bằng cách sử dụng giao diện không núm được tích hợp sẵn); DW8000 chỉ có màn hình số, nhưng bạn có thể xem các tinh chỉnh của mình trong thời gian thực để nó nằm giữa điều này.

Còn những nút ở đó thì sao?

Chà, cái đầu tiên (phía trên bên trái trong bố cục của tôi) dành cho việc lướt trang: chuyển đến trang của thông số tiếp theo mỗi lần nhấn nút. Đèn LED sẽ cho biết bạn đang ở trang nào.

Lần thứ hai khi được nhấn, gửi bản vá mà bạn đang làm việc trở lại synth (hình dung: bạn đã tạo ra bản vá của cuộc đời mình, sau đó chạm vào nút chương trình trên bề mặt synth và bản vá dành riêng cho nút đã được tải… tất cả công việc của bạn đã trôi qua !). Với nút này, bạn có thể gửi tất cả các giá trị mà lập trình viên đã ghi nhớ trong quá trình vá cuối cùng. Quá trình thu hồi bản vá này không hoạt động nếu bạn nhấn lại bộ ngẫu nhiên (quá trình ngẫu nhiên ghi đè lên tất cả các thông số trong bộ nhớ) và nó chỉ có hiệu quả đối với các thông số bạn đã chỉnh sửa ít nhất một lần. Bản vá mới nhất không được lưu trong bộ nhớ sau khi tắt máy.

Thứ ba là cho một chức năng phụ: bộ tạo ngẫu nhiên / bản vá! Xoay hoàn toàn ngược chiều kim đồng hồ các nút mà bạn muốn tham số chúng hoạt động để khóa về giá trị nhỏ nhất (tức là bộ dao động LFO, đường bao bộ dao động, v.v.) hoặc xoay hoàn toàn theo chiều kim đồng hồ để tối đa hóa giá trị (tức là khối lượng hỗn hợp dao động, khối lượng VCA, v.v.) và nhấn nút để bắt đầu quá trình ngẫu nhiên hóa cho tất cả các tham số khác.

Nút thứ tư ở đó để kích hoạt một quả trứng Phục sinh (đại loại là…) Tôi đã đặt vào mã sau khi nhận thấy rằng bố cục hoàn hảo cho… một bộ trình tự MIDI 16 bước! Chính xác: nhấn nút thứ tư (nút MODE), bộ điều khiển sẽ vào "chế độ trình tự trình tự" và bạn sẽ được phép kích hoạt các ghi chú theo cách tương tự như những trình tự trình tự tương tự cũ đã làm. Tốt quá!

Nhấn lại nút MODE để quay lại chế độ bộ điều khiển / bản vá.

Còn những đèn LED đó thì sao?

Có 4 đèn LED phản ứng với mỗi nút (ở bên phải mỗi nút trong bố cục của tôi); những đèn LED này có nhiều lớp đổ:

1) chúng cho bạn biết trang thông số bạn đang ở (đèn LED phía trên sáng khi bạn ở trang 1, đèn LED bên dưới sáng khi trang 2 đang hoạt động, đèn LED 3 sáng… bạn tự tìm hiểu). Chúng tôi giới hạn ở 3 trang ATM, nhưng mã có thể dễ dàng được điều chỉnh để xử lý nhiều trang hơn;

2) đèn LED thứ hai cho biết các thông số trang 2 VÀ sáng khi bộ vi điều khiển đang gửi bản vá trước đó (thu hồi bản vá);

3) đèn LED thứ ba cho biết các thông số trang 3 VÀ sáng trong quá trình ngẫu nhiên hóa.

Đèn LED thứ tư không làm gì trong chế độ bộ điều khiển MIDI và được sử dụng để thay đổi CHẾ ĐỘ chung.

Tất cả các chức năng này được truyền dưới dạng thông điệp MIDI, vì vậy để có hiệu quả, hệ thống của bạn phải có khả năng / kích hoạt nhận và giải thích loại thông báo này

Bước 2: Trình tự ghi lại 16 bước "ẩn"

Như đã nói, trong khi thử nghiệm bộ điều khiển, tôi nhận ra rằng sẽ thật tuyệt nếu để một chuỗi các nốt chạy để tôi có thể điều chỉnh các thông số đồng bộ và có ý tưởng tốt hơn về hiệu ứng cuối cùng trên âm điệu. Tôi có một trình sắp xếp phần mềm (Tôi rất thích seq24!), Nhưng phần cứng này là một trình tự sắp xếp 16 bước gần như HOÀN HẢO! Sau đó, nó chỉ là một vấn đề mã để thực hiện nó.

Bạn có thể chuyển đổi giữa chế độ bộ điều khiển và chế độ trình tự bằng cách nhấn nút # 4 (nút CHẾ ĐỘ).

Trong khi ở chế độ tuần tự, các nút hoạt động khác nhau và đèn LED cung cấp cho bạn thông tin mới:

- nút đầu tiên (nút SHIFT) khi được nhấn cho phép chỉnh sửa nhịp độ, độ dài nốt, kênh và quãng tám; giá trị nhịp độ được cho bởi vị trí của chiết áp đầu tiên, chiều dài nốt nhạc được tính từ vị trí chiết áp thứ hai, các kênh MIDI từ vị trí chiết áp thứ ba và thứ tư và quãng tám (-1 o đến +2) từ nồi thứ năm. Bạn có thể điều khiển nhịp độ từ 40 BPM (vặn chiết áp # 1 đầy ngược chiều kim đồng hồ trong khi nhấn nút # 1) đến gần 240 BPM (xoay chiết áp # 1 đầy đủ theo chiều kim đồng hồ trong khi nhấn nút # 1). Bạn có thể đặt độ dài nốt nhạc thành nốt nửa, nốt nửa, nốt tám, nốt sáu bằng cách xoay phím số 2 trong khi vẫn nhấn nút SHIFT. Bạn có thể đặt các kênh MIDI (kênh chính và kênh phụ) từ 1 đến 16. Dải các nốt cơ bản (từ C2 đến F # 4) có thể được hạ xuống một quãng tám hoặc tăng một hoặc hai quãng tám.

Theo mặc định, nhịp độ được đặt thành 120 BPM và độ dài nốt nhạc đến nốt phần tư.

- nút thứ hai bắt đầu và dừng chuỗi nốt. Như đã nói, nếu bạn thay đổi chế độ bằng cách nhấn nút # 4 (MODE) trong khi chạy trình tự, bạn sẽ vào chế độ điều khiển nhưng trình tự sẽ tiếp tục chạy.

- nút thứ ba là PANIC! Bằng cách nhấn nó, tất cả các ghi chú sẽ bị tắt.

- chế độ thứ tư được sử dụng để chuyển đổi giữa các chế độ tổng thể (pather hoặc sequencer) khi nút # 1 không được nhấn, hoặc giữa các chế độ tuần tự (xem trong phần sau) khi nhấn # 1.

Ở chế độ tuần tự, nếu bạn nhấn nút chọn chế độ trong khi vẫn nhấn nút # 1 (SHIFT), bạn có thể chuyển đổi giữa 3 chế độ trình tự khác nhau:

Chuỗi đơn từ 1 - 16 bước

Chuỗi đa 2 - 16 bước: các nốt thấp hơn một quãng tám so với các nốt được xác định bởi bầu cũng được kích hoạt (điều này thoát ra 2 giọng mỗi nhịp)

Chuỗi đa 3 - 8 bước, kênh kép: hai chuỗi 8 bước song song được gửi đến hai kênh khác nhau (CH1 và CH2 theo mặc định); bằng cách đặt cùng một giá trị kênh trên cả kênh chính và kênh thứ hai, bạn có thể có hai chuỗi 8 bước song song được phát bởi cùng một bộ tổng hợp (đa âm).

Về đèn LED: ngay sau khi bạn vào chế độ sequencer, cả bốn đèn sẽ sáng. Khi bạn bắt đầu trình tự, các đèn LED sẽ tuân theo trình tự (hoặc các trình tự). Tôi đã đặt một đèn LED sau mỗi bốn chiết áp và phù hợp với tôi. Sẽ rất đơn giản nếu bạn sửa đổi bản phác thảo để xử lý 16 đèn LED, một đèn LED cho mỗi bước.

Các tính năng bỏ lỡ bộ tuần tự bước mà ai đó có thể thấy cần thiết: MIDI sync IN, giữ các bước (bạn chỉ có thể tắt một bước), CV out.

Tôi đã triển khai đồng hồ OUT, nhưng có một số lỗi. Tôi đã thử hai cách tiếp cận cho điều này (một có và một không có ngắt bộ đếm thời gian), nhưng cả hai đều không hoàn hảo (hoặc thất bại hoàn toàn). Đồng hồ MIDI phải hoàn hảo nghiêm ngặt để hoạt động lâu dài. Tín hiệu đồng hồ vẫn được gửi đi và bạn có thể tắt nó trực tiếp trên bản phác thảo (xem chi tiết ở phần sau).

Lưu ý rằng bộ tuần tự bước này là MIDI hoặc kỹ thuật số nếu bạn muốn, vì vậy để hoạt động phải được kết nối với một hệ thống được kích hoạt để nhận và giải thích những loại thông báo này

Bước 3: Phần cứng cần thiết và xây dựng

Sau tất cả những lời này, hãy có một số niềm vui!

Chúng tôi đang đi theo cách Arduino thông thường. Tôi đã sử dụng Arduino MEGA vì số lượng đầu vào tương tự cao (chúng tôi muốn có một hộp đầy đủ các nút bấm, phải không ?!:)).

Đặc biệt, Arduino MEGA có thể xử lý 16 đầu vào tương tự (với một số điều chỉnh phần cứng, tức là bằng cách trộn, bạn có thể tăng điều này nhưng chúng tôi không đi theo con đường này ở đây), vì vậy chúng tôi sẽ gửi 48 thông điệp MIDI thông qua 16 chiết áp. Mỗi chiết áp sau đó sẽ kiểm soát ba tham số, một cho mỗi "trang"; các trang được chọn bằng nút chuyển đổi.

Danh sách phần cứng:

- 1x Arduino MEGA

- Chiết áp 10 ohm tuyến tính, một lượt 16x

- 16x núm nồi

- 4x nút nhấn tạm thời

- Đèn LED 4x

- Điện trở 6x 220 ohm

- 1x đầu nối MIDI

- Hộp dự án ABS 1x

Một số cáp, dây hàn và sáu - tám giờ rảnh rỗi.

Tôi đã sử dụng một bảng điều chỉnh lỗ và một số đầu ghim để nhận ra một loại lá chắn mà tôi đã hàn các điện trở vào và định hướng các dây cáp. Điều này có lợi thế là cho phép bạn lấy Arduino của mình và sử dụng nó cho các dự án khác (tất cả chúng ta đều cạn kiệt trên bảng Arduino tại một số thời điểm!). Dù sao thì nó cũng không phải là bắt buộc và một cách tiếp cận tốt khác có thể là loại bỏ các đầu cắm pin và cáp hàn của arduino MEGA trực tiếp tại chỗ.

Tôi đã sử dụng điện trở 200 ohm thay cho điện trở 220 ohm và dù sao thì chúng cũng hoạt động hoàn hảo; tôi dám cá rằng ngay cả điện trở 150 ohm cũng sẽ hoạt động tốt (cho cả giao tiếp MIDI và đèn LED).

Để tạo hình hộp, trước tiên tôi phủ một ít giấy dính lên bề mặt hộp, đo độ sâu các lỗ cần khoan (tôi khoét 3 cm từ lỗ này sang lỗ khác để cho tất cả các chậu vừa khít) tạo các lỗ dẫn hướng rồi mở rộng sang bên phải. kích thước để cho bầu luồn hoặc nút luồn qua bằng máy khoan mini. Tôi đã dành hơn hoặc ít hơn 2 giờ để hoàn thành hộp. Tôi cũng nhận ra những lỗ nhỏ và dán đèn LED vào đúng vị trí.

Tôi cũng đã khoan một lỗ cho đầu nối MIDI OUT và một lỗ khác cho đầu nối nguồn arduino (tôi đã sử dụng trực tiếp đầu nối nguồn USB tích hợp và khóa chặt arduino MEGA tại chỗ).

CẢNH BÁO: luôn LUÔN LUÔN đeo thiết bị bảo vệ tay và mắt khi khoan, bất kỳ vật liệu nào bạn đang làm việc (nhựa, gỗ, kim loại, vật liệu tổng hợp… không thành vấn đề: bạn có nguy cơ đối với các dụng cụ điện và mảnh vụn của vật liệu bị ăn mòn / bắn từ công cụ di chuyển).

Sau đó, tôi đặt tất cả các chậu và nút và hàn các thành phần như hình đính kèm. Một cách hiệu quả để giảm trọng lượng của vật cuối cùng (và chiều dài của dây cáp) là xâu chuỗi tất cả các chậu cả trên đường 5V và đường GND.

Và trước khi bất cứ ai hỏi: Tôi biết, chiếc hộp mà tôi đã sử dụng thật xấu xí! Nhưng nó là miễn phí và không có gì là miễn phí:)

Bước 4: Đấu dây

Kết nối mọi thứ thật dễ dàng như nối dây chiết áp (x16), nút nhấn (x4) và đèn LED (x4) vào bảng vi điều khiển Arduino. Tất cả những điều cơ bản về Arduino đều được đề cập ở đây:)

Kèm theo đó là hệ thống dây điện. Thông báo rằng:

- Tất cả các chân tương tự được sử dụng (từ A0 đến A15), một chân cho mỗi chiết áp;

- 4 chân kỹ thuật số (đầu vào) được sử dụng (từ D51, D49, D47, D45), một chân cho mỗi nút;

- 4 chân kỹ thuật số khác (đầu ra) được sử dụng cho đèn LED (D43, D41, D39, D37);

- Kết nối đầu ra MIDI rất đơn giản và yêu cầu hai điện trở 220 ohm (nhưng xuống 150 ohm sẽ hoạt động)

- Các nút không yêu cầu điện trở kéo xuống mà bản phác thảo sẽ kích hoạt các điện trở kéo lên bên trong của Arduino.

- Mỗi đèn LED yêu cầu một điện trở giới hạn lưu hóa (200-220 ohm là ok đối với đèn LED màu xanh lá cây).

Tôi đã sử dụng các chân kỹ thuật số được liệt kê cho sự hài hòa, nhưng chúng không phải là chân "đặc biệt" (chúng tôi không sử dụng khả năng pwm của một số chân ở đây hoặc một số tính năng dành riêng cho pin khác): bạn có thể đặt các chân kỹ thuật số yêu thích của mình, nhưng hãy nhớ sửa đổi mã phù hợp nếu không các nút / đèn LED của bạn sẽ không hoạt động!

Xin lưu ý rằng kết nối MIDI OUT trong hình là chế độ xem TRƯỚC (không phải chế độ xem phía sau).

Bước 5: Phần mềm - Một số liên kết đến lý thuyết

Tôi sẽ không giải thích toàn bộ lý thuyết đằng sau thông điệp Thay đổi Kiểm soát hoặc Độc quyền Hệ thống bởi vì có rất nhiều bài báo hay và thật ngớ ngẩn khi viết lại những gì đã được viết.

Chỉ cần một số liên kết nhanh để triển khai Roland SysEx:

- https://erha.se/~ronny/juno2/Roland%20Juno%20MIDI%2… (TIẾNG ANH)

- https://www.2writers.com/eddie/tutsysex.htm (TIẾNG ANH)

- https://www.chromakinetics.com/handsonic/rolSysEx.h… (TIẾNG ANH)

- https://www.audiocentralmagazine.com/system-exclusi… (ITALIANO)

và một số liên kết cho MIDI nói chung:

-

-

Bước 6: Phần mềm - Phác thảo

Đây là bản phác thảo mà bạn nên tải lên Arduino Mega của mình được đính kèm.

Tôi đã cố gắng giữ cho lập trình viên càng "phổ quát" càng tốt, có nghĩa là tôi đã cố gắng giảm bớt các phần mã cụ thể theo hệ thống. Tôi cố gắng giữ cho mã càng đơn giản càng tốt. Việc thêm trình tự bước làm cho mọi thứ trở nên phức tạp hơn và mã lộn xộn hơn, dù sao thì nó cũng đáng giá đối với tôi. Giữ mã "phổ quát" là lý do tại sao cách bố trí bộ điều khiển rất "ngẫu nhiên": nó tuân theo thứ tự tham số của việc triển khai MIDI mà Nhà sản xuất tổng hợp đã xác định trong sách hướng dẫn. Thoạt nghe có thể hơi khó hiểu, nhưng bạn sẽ quen với nó rất nhanh.

Mã / bản phác thảo / phần sụn mặc định hỗ trợ "chỉ" 48 tham số (ba trang, mỗi trang 16 nút) nên không thể kiểm soát tất cả các thông báo MIDI được hỗ trợ bởi hệ thống của bạn (hãy nghĩ đến Access Virus hoặc Novation Supernova: chúng chấp nhận nhiều hơn hoặc ít hơn 110 tham số tuân thủ MIDI). Bạn có thể dễ dàng thay đổi bản phác thảo để hỗ trợ nhiều thông báo hơn, nếu cần.

Trên thực tế, các tin nhắn SysEx tương thích với Roland Alpha-Juno, JX8P, Korg DW8000 và Oberheim Matrix 6 đều được hỗ trợ. Tôi để lại mã cho Juno 106 tin nhắn tương thích trong trường hợp bạn đang cần điều đó.

Đối với Ma trận 6, tôi phải chọn các thông số để kiểm soát. Tôi đã bỏ đi phong bì thứ ba, đoạn đường nối thứ hai và một số thứ khác. Ma trận không thể được điều khiển thông qua MIDI dù sao, vì vậy nó cũng ra ngoài. Bạn cần chương trình cơ sở cập nhật (phiên bản 2.14 trở lên) và bạn nên đặt thông số "Master -> Sysex Enable" thành "3".

Đồng hồ out là một lỗi nào đó (đồng hồ phải hoàn hảo nghiêm ngặt để hoạt động như nó cần và có thể là hai cách tiếp cận tôi đã áp dụng nhưng không hiệu quả). Theo mặc định, nó bị vô hiệu hóa.

Mã bao gồm các bình luận, vì vậy không cần phải bình luận thêm ở đây.

Như mọi khi: hãy nhớ rằng tôi không phải là một lập trình viên trong cuộc sống thực và chắc chắn rằng có nhiều cách tốt hơn để viết mã những gì chúng ta đang cần ở đây. Nếu bạn là một lập trình viên và có gợi ý, bạn được hoan nghênh! Vui lòng gửi cho tôi bất kỳ biến thể nào có thể làm tăng hiệu quả / hiệu quả của mã và tôi sẽ đưa nó vào bản phác thảo chính (rõ ràng là trích dẫn Người đóng góp!).

Tôi luôn học được điều gì đó mới bằng cách đọc một số mã của lập trình viên giỏi;)

Bước 7: Các dự án liên quan

Theo như tôi biết, không có bộ điều khiển tham số MIDI và bộ tuần tự (có thể là Behringer BCR2000 cũ với phần sụn đã sửa đổi?)

Dù sao, nếu bạn không dễ nhận ra một hộp như thế này nhưng rất quan tâm đến các giải pháp rẻ tiền để kiểm soát các tham số synth của bạn từ xa, hãy xem xét các lựa chọn thay thế khác sau:

- CTRL MIDI editor: đây là một chương trình mã nguồn mở miễn phí, tuyệt vời chạy trên win / Linux / mac có thể biến PC của bạn thành một bộ điều khiển đầy đủ cho SysEx synths

- Bộ chuyển đổi CC "junosex" của David Konsumer: dự án này yêu cầu bạn thực hiện phần cứng nhỏ và ý tưởng thật tuyệt vời - một bộ chuyển đổi CC sang SysEx dựa trên arduino cho phép bạn sử dụng bộ điều khiển MIDI không phải SysEx thông thường (tức là bàn phím chính AKAI MPK) để nói chuyện với hệ thống sẵn sàng SysEx của bạn