Как из клавиатуры сделать синтезатор

Обновлено: 06.07.2024

Идея в том, чтобы разработать и собрать электронный синтезатор с некоторыми функциями, эффектами и т.д. Это мой старый школьный проект, и я переделал и изменил его. Это интересно.

В интернете есть много схем любительских синтезаторов. Большинство основано на 555 или какой - то схеме генератора. Ограничение таких решений в том, что такая схема генерирует только один тон одновременно. Чтобы играть реальные аккорды, необходимо нажимать несколько клавиш одновременно, соответственно получая несколько тонов одновременно. То есть, для 12 тонов, необходимо 12 генераторов частоты. Если клавиатура имеет 48 клавиш, то требуется 48 генераторов тонов.

Спасением может быть логическая CMOS микросхема 4060. 4060 представляет собой 14 канальный двоичный счётчик/делитель со сквозным переносом и генератор. Блок схема внутренних функций 4060 из даташита выглядит так. Выход Qn является n-ным значением счетчика, представленным как 2^n, например Q4 2^4 = 16(1/16 тактовой частоты) и Q5 2^5 = 32 (1/32 тактовой частоты).

О частотах хроматизмов можно прочесть здесь

Масштабы октав связаны. Первая октава C1 (16.3Hz) составляет половину второй октавы C2 (32.7Hz) и так далее. Микросхема 4060 может разделить их тактовую частоту через Qn выходы. Нам понадобится 12х4060 генераторов тона, и будет поддерживаться 7 октав(12×7 = 96 тонов, бинго).

Таким образом, первоначальный проект такой. Конструкция состоит из 12×4060 генераторов тона, dsPIC для звуковых эффектов и контроля, усилителей.

На первой схеме показаны генераторы тона 4060. Тактовая частота может быть рассчитана по формуле f = 1 / (2xPixR2xC1). Я планирую использовать 4 октавы (48 тонов) начиная с С3 (130Hz) до B6 (1975Hz). Вы можете сами выбрать требуемые величины. Я подготовил схему с 6 выходным тонам.

Следующие схемы являются простым блоком питания 7805 и усилителем LM386. Ничего особеннного.

Первый шаг заключается в подготовке физических кнопок и ПП. Кнопки взяты от клавиатуры выброшенной китайской игрушки. К сожалению, в игрушке использовались матричные кнопки. Я также сделал ПП для кнопок.

Подготовленная плата для кнопок с оригинальным размером кнопок:

Схемы и провода:

Первоначальная сборка закончена.

Для настройки частоты я использовал свой Nexus 7 и приложение-тюнер gStrings. Спасибо разработчику за такое полезное приложение. Необходимо настроить только одну октаву. Когда C3, C4 или любая другая нота настроена, остальные настроятся автоматически из-за делителя частоты.

Наконец, после выходных и большого количества кофе, первая фаза проекта получилась такой:

Следующие шаги:
-Вы можете заметить пустое пространство между платами. Да, это место для звуковых эффектов и контроля dsPIC.
-Также мне нужно сделать верхнюю крышку.

Мысли:
- Кнопки не такие мягкие, как оригинальная клавиатура. Необходимо найти более подходящее решение для конечного варианта устройства.
- Усилитель на LM386 не сочетается с тонами. Я заметил некоторые искажения при низком уровне громкости. Позже я заменю его на подходящий стерео усилитель. Я хочу иметь левые и правые октавы с разделенными эффектами и звуковым выходом.

Так как и я, и моя жена были в детстве обучены нажимать на клавиши, то дома явно не хватало некоего устройства с черными и белыми клавишами для передачи опыта нажатия на оные подрастающему поколению. Увы в маленькой "однушке" не то что "Стенвею" - простому "Красному октябрю" не было места. Выход был найден - MIDI клавиатура! Тем более, что попытки сделать самому нечто подобное предпринимались еще на заре моего "радиогубительства". Опять же из за нехватки места было решено ограничиться для начала 4 октавами. Да и финансы не позволяли прикупить какой нибудь "Роланд".

Немного поискав в интернете я наткнулся на объявление о продаже за 50 вечнозеленых девайса под названием Fatar 49. Поискав все в той же паутине нашел описание этого чуда.

MIDI клавиатура Fatar StudioLogic CMK 49

4-октавная, полноразмерная, динамическая (чувствительная к скорости нажатия), невзвешенная; 49 клавиш
Разъемы MIDI выход, к нему подключается штекер с надписью "IN"
Питание Адаптер питания может не входить в комплект поставки.
Нужный адаптер питания - 9В, 0.5А. Внутренний контакт "+", внешний "-".
Размеры внешние 75.2 х 15 х 8 см
Вес 2 кг

Семейный совет постановил - БЕРЕМ. Прежний владелец продемонстрировав что она работает даже приложил к ней адаптер питания. MIDI шнурок у меня уже был (запас давно как чуствовал). И вот привезя домой и подключив ее к компьютеру, я наконец смог вспомнить детство. И. понять что за 15 лет все забыто почти полностью.

В просторах сети была добыта очень интересная программа "Play Piano" компании Midisoft. Она может практически любого научить играть. Она следит за правильностью игры и указывает на ваши ошибки, как хороший преподаватель. Жаль только что за это время так и не удалось найти чего-нибудь похожего, но поновее (программка 96-го года).

Было это все в прошлом веке. Как говорят в романах - прошли годы. Родились и подросли дети. Клавиатура на столе и тогда была не особенно удобна - очень высоко получалось по сравнению с обычным пианино.

Подставка на стул помогала, но. В этом году было принято решение начать мучить старшего. Надо же на ком-то отыграться за наше обучение. Для него вообще приходилось городить пирамиду на стуле. Да и клавиатура постоянно от него пыталась уехать. Попытки ставить клавиатуру на детский столик помогли не сильно. Теперь он был слишком низким.

Да и малышка теперь постоянно лезла нажимать на клавиши, но особо ей нравилась кнопка выключения, подсвеченная лампочкой. И тогда пришлось заняться проблемой всерьез.

Во-первых стало понятно, что делать клавиатуру на высоту стандартного пианино смысла нет, так как делалось это уже под конкретных людей. Во-вторых сделав только подставку под клавиатуру я быстро понял, что придется удлинять MIDI-кабель. И тогда созрело решение сделать полностью автономный музыкальный инструмент. Покопавшись в запасниках компьютерного железа, из него были извлечены вполне рабочие (хотя морально давно устаревшие) компоненты: материнская плата, процессор, видеокарта и жесткий диск. Найден был также старый блок питания. Не хватало малого - памяти. Хороший человек из сервисной службы подарил мне перед новым годом модуль. Теперь было все что нужно.

Конфигурация получилась самая что ни на есть примитивная для нынешних времен:

CPU: Pentium MMX 166 MHz разогнаный до 200
RAM: SDRAM PC100 128 Mb
HDD: Coner 340 Mb
VIDEO: TRIDENT
AUDIO: Onboard Yamaha OPL3

Потратив половину выходного дня получил вот такой агрегат:

Сверлим отверстия для кнопки включения и индикаторов "Power" и "HDD".

Отпиливаем шасси корпуса по размеру материнской платы. Прикручиваем ее установив процессор память и видеокарточку.

Все пустые гнезда шасси закрываем красивыми блестящими заглушками.

Прикручиваем корзину HDD c диском к корпусу.

Подключаем блок питания и все остальные шлейфы и провода

Операционка была установлена заранее. На такой объем удалось поставить только Win98. Подключаем монитор, клавиатуру и мышь. Убеждаемся, что все работает.

Теперь переходим к акустике. Раньше все шло через компьютер, который был подключен к хорошему усилителю и который, в свою очередь, был подключен к приличным колонкам. В объем нового устройства все это не впихнешь. Да и нет смысла. Для такой звуковой карточки хватит чего-нибудь попроще. Опять ныряем в запасники и достаем вот такую (если можно так сказать) акустическую систему:

Разбираем ее и видим внутри:

Да уж, но на безрыбье и рак рыба. Надо будет съездить на дачу, там где-то лежат неплохие динамики и спаянный мной лет 12 назад усилок на К174УН7 - все же мощности у него побольше будет.

Подключаем этот "Звук".

Ну вот. что получилось.

Динамики на даче не были найдены (очевидно уже где-то использовал и забыл), но мир не без добрых людей и сосед отдал мне два автомобильных среднечастотника.

В процессе перетыкания туда-сюда клавиатуры одна из клавиш стала звучать только при сильном нажатии. Пришлось все разобрать и напоить родимую C₂H₅OH. Каждую клавишу, каждую резиночку протер, высушил и поставил обратно. Заодно щелкнул фотиком внутреннее устройство.

Усилитель на К174УН7 был обнаружен, но то ли кондеры на нем за это время приказали долго жить, то ли он слишком чувствительный. В общем, жутко фонит. Пришлось пока оставить старый усилитель.

Сначала хотел сделать заднюю стенку из фанеры, но потом решил все же сделать деревянную.

Был приделан пюпитр. В качестве декоративных решеток на динамики были приобретены две круглые решетки для вентиляции. Вся конструкция была разобрана, зашпаклевана, отшлифована и покрыта неводной морилкой.

Думаю, что те, кто пытался работать со звуком на компьютере, наверняка слышали о таких устройствах, как midi-контроллеры. Да и многие люди, далёкие от создания музыки имели возможность лицезреть артистов на выступлениях с разнообразными «крутилками» и «нажималками» за баснословную цену. Как же заиметь такую полезную штуку, не потратив ни копейки? Достойный вариант – это самодельная MIDI-клавиатура.

Небольшой ликбез по миди-конроллерам

Что позволяют делать данные устройства?

MIDI-контроллеры позволяют взаимодействовать как с программой создания и записи музыки (секвенсором, трекером и т.п.), так и коммутировать софт с внешними аппаратными модулями. Под последним понимаются различного вида клавиши, пульты, механические микшеры, тачпады.

Главная проблема данного класса «примочек», для начинающего музыканта, состоит в их высокой цене: средняя стоимость полноценного нового клавишного MIDI-инструмента составляет 7 тысяч. Сумма, конечно, смешная, если вы где-то работаете и неплохо зарабатываете. (Ведь в России зарплата на душу населения составляет 28 тысяч, считая рабочим населением младенцев и пенсионеров).

Но если вы, к примеру, студент, то для вас такой ценник будет «кусачим». Из-за этого аспекта, использование самодельной MIDI-клавиатуры становится оптимальным решением проблемы.

Что нужно делать, чтобы у вас появилась самодельная миди-клавиатура?

Начнем с того, что на вашем компьютере должен быть установлен секвенсор. (Все нюансы будут рассмотрены на примере секвенсора Fl Studio и программы-эмулятора Vanilin MIDI Keyboard – одной из самых популярных в своем классе).

Вам нужно скачать и установить Vanilin MIDI Keyboard. Найти программу можно на её официальном сайте.
Допустим, что вы уже установили это (или подобное) приложение, теперь вернитесь на рабочий стол – там должен появиться ярлык. С помощью этого ярлыка запускаете эмулятор и заходите в настройки.
Если на компьютере стоит стандартная звуковая карта, встроенная в чипсет, то после клика на пункт меню «Device» вы должны увидеть два подпункта: «Устройство переназначения MIDI» и «Программный синтезатор звуковой». Кликните на «Устройство переназначения MIDI».
Сверните программу. В правом нижнем углу панели задач (где-то рядом с часами) должен появиться уже знакомый вам значок программы.
Запустите секвенсор. Выберите меню опций («Options») и кликните на подпункт настроек MIDI («MIDI settings»)
В строке выходов MIDI («Output») выберите «Устройство переназначения MIDI»

После того, как переделаете все эти нехитрые действия, создайте какой-нибудь инструмент и попробуйте нажать на любую буквенную клавишу клавиатуры. Если вы сделали все правильно и не установили пустой (или мьютированный) инструмент, то вы должны услышать звук.

Все, теперь у вас в руках настоящий клавишный инструмент! Теперь вы сможете не только видеть и слушать звук, но и ощущать прикосновения к клавишам вашего собственного фортепиано.

Удобнее всего использовать компьютер в качестве музыкального инструмента, подключив к нему MIDI-клавиатуру. Но если ее нет, играть можно и на клавиатуре, предназначенной для набора текста.

Как на клавиатуре играть как на синтезаторе
Как настроить синтезатор
Как играть на синтезаторе

Установите на свой компьютер программу, позволяющую использовать обычную клавиатуру в качестве музыкальной. Какую именно, зависит от установленной на машине операционной системы. Для Windows подойдут, например, PC 73 Virtual Piano Keyboard, KeyMusic. Первая из них позволяет играть как на физической, так и на виртуальной клавиатуре, вторая - только на физической, но обладает более интересной возможностью: работает в фоне, и ноты звучат, даже когда вы набираете символы в любой другой программе. Существует и программа Analogx Vpiano, но она работает только со звуковой картой, имеющей аппаратной MIDI-синтезатор, либо его эмулятором.

В Linux можно запустить любую из указанных выше программ через эмулятор Wine. Если вас это не устраивает, воспользуйтесь приложением аналогичного назначения, предназначенным специально для Linux, например Vkeybd или Jack Keyboard. Оба, подобно Analogx Vpiano, требуют звуковой карты с аппаратным MIDI-синтезатором либо эмулятора такого синтезатора (например, Timidity).

Чтобы играть на виртуальном пианино прямо в браузере, перейдите на сайт TheVirtualPiano или на сайт Virtual Piano Keyboard Online. Приложения выполнены на Flash и совместимы со всеми платформами, где есть Flash Player, включая Linux, Windows и Mac OS X. Они позволяют играть аккордами, вызывая каждый из них одной цифровой клавишей.

Независимо от того, какую из программ вы выбрали, ознакомьтесь в ее справке с соответствием клавиш компьютерной клавиатуры нотам. Никакого стандарта здесь нет. Если программа позволяет переназначать клавиши, при желании воспользуйтесь этой функцией, выбрав удобное вам расположение нот на клавиатуре.

Читайте также: