OscPocketO — компактный синтезатор и барабольная машина на Arduino

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×	1
Аудио джек (female, 3.5 мм)	×	1
Перемычки Female/Female	×	2
Перемычки Male/Male	×	2

Необходимые инструменты

• Паяльник

О проекте

Скачайте последний код и инструкции по сборке: https://oscillator.se/arduino/

Вдохновлённый портативными музыкальными станциями, я изучил отличную библиотеку Mozzi. Не было бы полезно создавать несколько синтезаторов и барабольных машин, которые можно синхронизировать по темпу? Так родился OscPocketO — портативная музыкальная студия, использующая только Arduino и LCD-кит.

Управление

Переключение режимов осуществляется кнопкой SELECT. Кнопки UP/DOWN увеличивают/уменьшают значения, LEFT/RIGHT перемещают курсор.

Встроенный светодиод Arduino мигает при воспроизведении каждой ноты.

Внимание: прямое подключение OscPocketO к домашней аудиосистеме может перегрузить её! Используйте наушники или микшер.

Если дисплей LCD «глючит», многократно нажимайте кнопки, пока не пройдёте меню Tools — дисплей сбросится.

OscPocketO Synth (Синтезатор)

Режимы:

• START — запуск/остановка секвенсора.
• SYNC — режим синхронизации: NONE (нет синхросигналов), INT (внутренний такт, отправка синхросигналов — режим дирижёра), EXT (внешний такт, отправка синхросигналов — режим исполнителя).
• PATTERN — выбор текущего паттерна.
• EDIT — редактирование паттерна. Ноты хранятся как MIDI-значения в 1 такте (16 шагов по 1/16).
• STATE — состояние нот: X = вкл, O = выкл.
• TEMPO — темп секвенсора.
• GATE — длительность ноты в % от 1/16.
• SHIFT — транспозиция (UP/DOWN) и сдвиг последовательности (LEFT/RIGHT).
• WAVEFORM — форма волны 1-го осциллятора: SIN, TRI, SAW, SQUARE.
• ATTACK — время атаки (мс).
• RELEASE — время затухания (мс).
• FILTERMODE — режим НЧ-фильтра:
  • FIXED — без модуляции, используются Cutoff и Resonance.
  • RANDOM — случайная модуляция от 0 до Cutoff.
  • SLOW — модуляция за ~4 такта от 0 до 255.
  • FAST — модуляция за ~1 такт от 0 до 255.
• CUTOFF — частота среза фильтра (0–255).
• RESONANCE — резонанс фильтра (0–255).
• WAVEFORM2 — включение и форма волны 2-го осциллятора: NONE, SIN, TRI, SAW, SQUARE.
• DETUNE2 — детюн 2-го осциллятора относительно 1-го (в Гц).
• PLAY — клавиатурный режим. Секвенсор останавливается, 4 первые ноты паттерна назначаются на LEFT, UP, DOWN, RIGHT.
• TOOLS — утилиты (активация UP):
  • S — сохранение настроек и паттернов в EEPROM.
  • L — загрузка из EEPROM.
  • R — случайный паттерн.
  • B — басовый паттерн на основе текущей ноты.
  • C — копирование текущего паттерна в следующий слот.

OscPocketO Drums (Барабаны)

Воспроизводит 5 звуков одновременно: Kick, Snare, Hihat, Clap, Crash — все виртуальные аналоговые синтезаторы на базе Mozzi.

Режимы:

• START, SYNC, PATTERN, TEMPO, GATE — аналогично синтезатору.
• EDIT — редактирование паттерна. Значения нот формируются суммой кодов звуков:
  • Kick = 1
  • Snare = 2
  • Hihat = 4
  • Clap = 8
  • Crash = 16
  • Tom = 32

  Пример: значение 17 = Kick (1) + Crash (16).

• EDITKICK, EDITSNARE, EDITHIHAT, EDITCLAP, EDITCRASH, EDITTOM — настройка параметров каждого звука (частота, время затухания, наклон).
• PLAY — сольный режим: LEFT=Kick, UP=Snare, DOWN=Tom, RIGHT=Crash.
• TOOLS — S (сохранение), L (загрузка), R (случайный), B (повторяющийся), C (копирование).

Синхронизация нескольких OscPocketO

Один прибор — Кондуктор (Conductor), остальные — Исполнители (Players).

1. Настройка

• Соедините GND всех устройств.
• Кондуктор: Start=Stop, Sync=Internal.
• Исполнители: Start=Stop, Sync=External, затем Start=Play (порядок важен!).
• SYNC OUT Кондуктора → SYNC IN 1-го Исполнителя.
• При нескольких Исполнителях: SYNC OUT предыдущего → SYNC IN следующего.

2. Игра

• Кондуктор: Start=Play.
• На всех приборах можно менять звуки и паттерны. Темп меняется только на Кондукторе.

Сборка железа

1. LCD Keypad Shield

Перед установкой щита нужно изогнуть его контакт D10 на 90° — он используется для подсветки, но нам нужен D10 для аудио.

После установки щит подключает:

• LCD: D4, D5, D6, D7, D8, D9
• Кнопки: A1

Кнопка RST перезагружает Arduino, в программе не используется.

2. Аудио джек

Подключается к D10 (сигнал) и GND. По умолчанию Mozzi использует D9, но он занят щитом — нужно изменить библиотеку (см. раздел ПО).

Припойте цветной провод к «кончику» джека (сигнал), чёрный — к оболочке (GND). Цветной к D10 на обратной стороне Arduino, чёрный к GND на щите.

3. Sync IN и OUT

Разрежьте female-female перемычки пополам. Припойте к D11 (SYNC IN), D12 (SYNC OUT) и GND.

4. Монтаж в корпус

Для надёжности поместите OscPocketO в корпус, зафиксируйте кабели и аудиоджек.

5. Кабель синхронизации (общий GND)

Возьмите длинную male-male перемычку, снимите изоляцию посередине и припойте отрезанный кусок. Теперь все 3+ контакта соединены.

Установка ПО

Установка и настройка библиотеки Mozzi

1. Скачайте и установите Mozzi: https://sensorium.github.io/Mozzi/download/
2. В папке библиотек Mozzi откройте AudioConfigStandardPlus.h в текстовом редакторе.
3. Замените A на B и B на A в следующих 4 строках:

   #define AUDIO_CHANNEL_1_OUTPUT_REGISTER OCR1B
   #define AUDIO_CHANNEL_2_OUTPUT_REGISTER OCR1A
   #define AUDIO_CHANNEL_1_PIN TIMER1_B_PIN
   #define AUDIO_CHANNEL_2_PIN TIMER1_A_PIN
   

Загрузка скетча OscPocketO

Выберите версию: Synth (code_synth/code_synth.ino) или Drums (code_drums/code_drums.ino), откройте в Arduino IDE и загрузите.

Код

Код для синтезатора и барабольной машины доступен для скачивания.

Схемы

Схема подключения прилагается.