Можно ли использовать цифровое пианино как midi клавиатуру
Обновлено: 07.07.2024
Синтезаторы, MIDI-клавиатуры и цифровые пианино созданы для разных целей и используются музыкантами в зависимости от их взглядов и потребностей. Перед тем, как покупать конкретный инструмент, важно точно знать, что вы ищите. Эта инструкция поможет вам понять, функционал какого устройства больше всего подходит вашим желаниям и бюджету.
Цифровое пианино
Это гибрид акустического фортепиано и электронной клавиатуры. При этом оно больше всех похоже на акустический инструмент, и зачастую даже внешне напоминает классику. Хотя некоторые модели могут выглядеть как привычный нам синтезатор.
Цифровой вариант всегда имеет полноразмерную клавиатуру с 88 клавишами. При этом сами клавиши, размер и механизм их работы, а также звучание аналогично классическому инструменту. Нажатие клавиш полностью имитирует игру на акустическом рояле или пианино, это важно, если вы в дальнейшем планируете играть на этих инструментах.
При этом цифровое пианино оснащено множеством дополнительных функций, настроек и режимов, хотя зачастую уступающее синтезаторам. Во многих моделях есть тембры, имитирующие различные виды фортепиано, а также других клавишных, духовых и скрипок.
Цифровое пианино можно подключать к компьютеру, что позволяет записывать и редактировать собственную музыку. В большинстве устройств предусмотрена возможность подключать наушники, тем самым не мешая родным и соседям своими репетициями.
Цифровой инструмент, созданный по подобию акустического, гораздо меньше классики, но все же недостаточно легкий и компактный, чтобы считать действительно портативным.
Можно смело назвать цифровое пианино альтернативой механическому. Оно отлично подойдет для домашних репетиций виртуозов.
Синтезаторы
Самое главное различие между синтезатором и цифровым пианино состоит в том, что у первых гораздо больше встроенных функций, режимов и элементов управления и они чаще используются для создания и воспроизведения более современной электронной музыки. С помощью синтезатора удобно изменять различные тоны непосредственно во время игры или же во время записи.
Синтезатор - это в большей степени контроллер, чем музыкальный инструмент. Он синтезирует разнообразные звуки, причем не только инструментальные, но и такие как пение птиц или звук пролетающего вертолета.
В отличие от цифрового пианино синтезаторы часто перевозят, поэтому важно, чтобы они были легкими и портативными. Также эти устройства редко бывают оснащены встроенными динамиками, так как почти всегда они подключены к внешней звуковой системе.
Как мы уже сказали ранее, несмотря на то что синтезатор имитирует звуки клавиш фортепиано, его звучание все равно далеко от оригинала. Механизм работы и размер клавиш тоже другой, поэтому для детей, обучающихся в музыкальной школе, синтезатор не подходит. Иначе в будущем будут сложности с переучиванием игры на классических клавишах.
Midi-клавиатура
Midi-клавиатура - это идеальный помощник для домашней студии или частых поездок.
Главная особенность таких устройств - мобильность. Эти приборы делают специально максимально легкими, компактными и долговечными. Благодаря этому они выдерживают частые нагрузки и их можно постоянно брать с собой без особых хлопот.
Несмотря на то, что это устройство, как и синтезатор, не подходит для обучения из-за иного механизма и размера клавиш, оно подойдет для развлечения детей. Хотя в большинстве случаев midi-клавиатура - это промежуточный мобильный инструмент для желающих создавать музыку. Ее легко подключить к компьютеру, но удовольствия от игры испытать не получится из-за низкого качества звука и небольшого числа клавиш.
Что выбрать?
Битва цифровых музыкальных инструментов в действительности сводится к тому, как и для чего вы планируете использовать устройство.
Если вы хотите, чтобы пианино стояло в вашем доме, занимало не много места и звучало максимально приближено к акустическому инструменту, то цифровое пианино - ваш лучший выбор.
Если вы хотите более портативный и доступный вариант, то стоит подумать о клавиатуре или синтезаторе.
Выбор между последними двумя устройствами зависит от стиля музыки, которую вы играете, и от того, насколько техничная игра вам нужна. Синтезаторы предлагают больше возможностей и создают более современный электронный звук. Все-таки, при создании музыки синтезатор сложно победить.
Если мобильность и долговечность - определяющие факторы при выборе, то клавиатура - оптимальный вариант для вас.
И цифровое пианино, и midi-клавиатура, и синтезатор обладают своими уникальными качествами. Поэтому в вопросе сравнения этих устройств главный вопрос не в том, какое лучше, а в том, какое лучше для вас.
Весь ассортимент музыкальных инструментов можно посмотреть в нашем каталоге.
Современные музыканты имеют массу возможностей для творчества и практики. Но иногда выбор этих самых возможностей способен поставить в тупик: как подключить свой инструмент, какой кабель понадобится, что еще нужно? Попробуем ответить на эти другие вопросы, а именно: как подключить цифровое пианино к различным устройствам (компьютеру, планшету и т.д.), а также о возможностях, которые откроются перед вами после установления этого подключения.
Современные цифровые пианино способны осуществлять подключение к другим устройствам посредством USB, MIDI и Bluetooth. Используя возможности подключения инструмента, можно организовать небольшую домашнюю студию, используя цифровое пианино в качестве MIDI-контроллера.
Выбор идеального оборудования
Подключение цифрового пианино к внешнему устройству - это относительно простой и понятный процесс, если у вас есть все необходимое оборудование.
Во-первых, вам понадобится кабель, который подключается непосредственно к клавиатуре. В зависимости от модели клавиатуры это может быть кабель MIDI-USB или USB-кабель типа A в B. Оба кабеля позволяют подключить клавиатуру к компьютеру, устройству Android или Apple для передачи MIDI-данных.
Большинство современных клавиатур имеют порт USB Type B, в то время как некоторые старые клавиатуры и инструменты профессионального уровня используют MIDI-соединение (выделенные порты MIDI In / Out).
Вы можете увидеть USB-порт типа A на клавиатуре, но его нельзя использовать для передачи MIDI-данных, вы можете только вставить флэш-диск для сохранения записей, используя внутренние звуки клавиатуры.
Типы разъемов
Если клавиатура поддерживает Bluetooth-соединение, то вам могут вообще не понадобиться какие-либо кабели.
Подключение к компьютеру
Подключиться к компьютеру очень просто, так как в этом случае вам понадобится только один кабель.
1) Если ваша клавиатура имеет порт USB типа B (он же USB-host), вам понадобится кабель USB A-B.
Кабель USB A-типа к B-типу
Подключите кабель следующим образом: тип B – к клавиатуре, тип А - USB-порту компьютера. Если в вашем Macbook нет обычного порта USB, то вместо кабеля USB A к B вам понадобится кабель USB C к B
2) Если на вашей клавиатуре нет порта USB типа B, она, скорее всего, будет использовать традиционные 5-контактные порты MIDI In/Out. Все, что вам нужно в этом случае, это интерфейс MIDI-USB.
Кабель MIDI к USB
Подключение следует производить следующим образом: USB типа A подключается к USB-порту компьютера, MIDI In кабеля - к порту MIDI Out клавиатуры, а MIDI Out кабеля - к порту MIDI In клавиатуры.
Обычно старые модели цифровых пианино имеют только MIDI In / Out порты, современные же, как правило, имеют порты MIDI и USB типа B.
Подключение к устройству iOS или Android
В работе с устройствами iOS и Android может возникнуть сложность подключения цифрового пианино, связанная с тем, что мобильные устройства не имеют полноразмерного USB-порта, поэтому появляется необходимость приобретения дополнительного адаптера, чтобы можно было использовать кабель USB A-B или интерфейс MIDI-USB.
Бывают, конечно, исключения, когда вы можете найти кабель, способный осуществлять непосредственное подключение клавиатуры к мобильному устройству, но случается такое везение редко.
Подключение к устройству iOS
Для подключения цифрового пианино к устройствам на платформе iOS необходим адаптер Lightning to USB Camera, который позволяет подключать клавиатуру через кабель USB A-B (или интерфейс MIDI-USB). Таким образом, вы используете два кабеля, что надежно, но выглядит немного громоздким.
Другим подходом может быть использование кабеля Lightning к USB-кабелю типа B. Преимущества такого подхода в том, что вам нужен только один кабель, а значит меньше соединений и меньшие траты. Однако этот метод не так надежен, как использование двух кабелей, плюс такой кабель непросто найти, и они имеют тенденцию легко выходить из строя.
Подключение к устройству Android
Подключение цифрового пианино к устройствам на платформе Android происходит примерно так же, как подключение к iOS. Однако большая разница состоит в том, что для этого подключения требуется другой тип кабеля, так как адаптер Lightning не совместим с устройствами Android.
Для подключения клавиатуры к устройствам Android можно использовать следующие варианты.
1) OTG (он же «On-The-Go») кабель USB типа A к Micro USB (если устройство Android использует порт microUSB).
MicroUSB к USB Type A
2) OTG кабель USB типа A к типу C (если устройство оснащено USB-портом типа C).
USB Type C к USB Type A
В любом случае понадобится кабель USB A-B (или интерфейс MIDI-USB, если на клавиатуре есть порты MIDI In/Out), который подключается к клавиатуре. Другой конец (USB типа A) подключается к одному из вышеперечисленных адаптеров.
В качестве альтернативы вы можете подумать о покупке USB-кабеля типа C к B, который позволит подключиться к устройству Android (если оно использует порт USB типа C) без необходимости подключения второго кабеля (USB A к B).
Однако, если устройство Android использует порт microUSB, а не USB типа C, то в этом случае понадобятся два кабеля.
Подключение по Bluetooth
Если цифровое устройство поддерживает технологию передачи данных по Bluetooth, а цифровое пианино - нет, то существуют решения и этой проблемы.
Для цифровых фортепиано с выделенными MIDI In/Out портами можно использовать, например, беспроводной адаптер YAMAHA MD-BT01.
YAMAHA MD-BT01 подключается непосредственно к MIDI-портам пианино и обеспечивает подключение Bluetooth, что позволяет обмениваться MIDI-данными со гаджетами так же, как если пианино изначально поддерживал Bluetooth.
Нужно что-то более совершенное?
Более продвинутым, но и более дорогим подходом к подключению клавиатуры к цифровым устройствам является использование специального интерфейса, который обеспечит доступ к дополнительному подключению микрофонов, педали и т.д.
Для устройств iOS, например, отлично подойдет MIDI-интерфейс, ALESIS I/O Dock II.
Однако этот интерфейс может использоваться только с клавиатурой, имеющей MIDI In/Out порты. Он предоставляет возможность подключать дополнительно микрофоны для записи вокала, гитары, оркестровых инструментов и т. д.
Он также имеет два входа 1/4 ″, а значит позволяет записывать не только MIDI-данные, но и фактический аудиосигнал инструмента.
Если дополнительные функции вам не нужны, то можно использовать более экономичный портативный интерфейс, такой как IK MULTIMEDIA iRIG MIDI 2.
Он предоставляет возможность использовать Lightning или USB-соединения. Этот интерфейс включает в себя пакет бесплатных приложений, включая iGrand Piano и iLectric Piano.
IK MULTIMEDIA iRIG MIDI 2 имеет только MIDI In /Out/Through, а не порт USB типа A, поэтому его сложно подключить к клавиатуре, если вы не используете MIDI In/Out порты клавиатуры.
Нужно ли устанавливать драйверы?
При подключении цифрового пианино к ПК может потребоваться установка дополнительных драйверов, то есть программного обеспечения, необходимого для корректной работы клавиатуры с операционной системой компьютера. Драйвер позволяет компьютеру точно отправлять и получать данные с аппаратного устройства, которым в данном случае является цифровое пианино.
Установка драйвера обычно зависит от модели используемого цифрового пианино, поэтому необходимо обратиться к руководству по эксплуатации инструмента, чтобы узнать, какие именно драйверы могут понадобиться.
Большинство цифровых пианино подключаются по принципу «включай и работай», что избавляет о необходимости вручную загружать и устанавливать драйверы. При подключении цифрового пианино к устройству iOS или Android не стоит беспокоиться о драйверах, поскольку они обычно не требуют их.
При успешном подключении цифрового пианино или клавиатуры к компьютеру или другому цифровому устройству вы откроете для себя мир бесконечных возможностей на пути к созданию и исполнению музыки!
Вы сможете использовать оцифрованные ноты вместо бумажных тетрадей и книг, записывать собственные партитуры, записывать композиции, редактировать идеи, записывать другие инструменты (гитара, барабаны, скрипка и т. д.) и изучать песни через приложения приложения.
Используйте клавиатуру в качестве MIDI-контроллера
Теперь, когда вы подключили клавиатуру к «умному» устройству, пришло время немного узнать о MIDI. Итак, MIDI - это информация, читаемая компьютером, переводящая ноты и данные CC (Control Change) в музыку. Например, вы можете сыграть на пианино отрывок легато, а затем повторить ее во второй раз со стаккато.
Компьютер распознает изменение и представляет легато или стаккато в виде данных CC. На своем компьютере или устройстве вы можете осуществить эти настройки и творчески изменить способ воспроизведения отрывка.
MIDI отличается от аудио возможностью контролировать ноты и данные CC. Если вы случайно записали данные MIDI с неправильными нотами, вы можете настроить их с помощью экрана рояля на вашем компьютере или устройстве.
Записываемая аудио информация имеет ограниченные возможности контроля над настройками. Вы можете изменять громкость, замедлять и ускорять темп записанных аудиофайлов, но с MIDI у вас есть больше возможностей для изменения нот, способа их воспроизведения, динамики, скорости и модуляции.
Теперь, когда у вас есть целый мир возможностей создавать, изучать и наслаждаться музыкой, пришло время поговорить о приложениях и программном обеспечении, которые позволят вам это сделать.
Вы можете использовать цифровое пианино в качестве MIDI-контроллера для работы в различных приложениях, которые можно разделить на 4 категории.
Начинающим музыкантам легко потеряться в огромном ассортименте цифровых клавишных инструментов. Какие из них для каких задач подходят лучше всего? Вот основные критерии при сравнении:
- Механика клавиатуры влияет на ощущения от игры. Бывает кнопочно-синтезаторная — напоминает обычные кнопки, взвешенная — в конструкции используются молоточки, как в настоящем фортепиано, и полувзвешенная — усредненный вариант.
- Количество тембров — сколько инструментов может имитировать устройство.
- Качество звука — насколько реалистична имитация.
- Количество клавиш — от количества октав клавиатуры до дополнительных элементов управления.
- Полифония — количество звучащих одновременно нот, важна для игры сложных и быстрых классических произведений.
- Вес и габариты — влияют на то, подходит ли инструмент для постоянных перемещений.
Цифровое фортепиано. Для обучения, хобби и украшения интерьера
Обычно механика клавиш цифрового фортепиано взвешенная, она максимально похожа на настоящую — есть отдача молоточков, демпферный резонанс и т.п. Звучит такой аппарат почти как настоящее пианино, отчего и получил свое название. Количество тембров обычно невелико — в пределах 20–30 основных звуков: несколько видов фортепиано, орган и другие клавишные, иногда есть базовые оркестровые инструменты.
Цифровое фортепиано Casio Celviano AP-270BN имеет 22 тембра
Большинство цифровых фортепиано имеют полнооктавную клавиатуру с 88 клавишами. Полифония 64–128 звуков и выше, есть педали. Таким образом на них удобно играть классические произведения: от Баха и Моцарта до Шопена и Бетховена. Чаще всего присутствует режим обучения.
Продвинутые модели обладают секвенсором, позволяющим записать в формате MIDI собственные партии. Иногда присутствуют базовые эффекты — хорус и реверберация, но в целом элементов управления не очень много.
Цифровое фортепиано гораздо компактнее акустического, однако все же займет немало места в квартире. Благодаря роскошному дизайну такой инструмент будет еще и отличным украшением интерьера.
Минималистичные элементы управления Casio Privia PX-870BK
Часто есть возможность подключения к компьютеру по MIDI или USB. Встроенная акустическая система достаточно мощная, чтобы подзвучить большую гостиную, при этом всегда есть возможность играть в наушниках, чтобы не беспокоить соседей.
Синтезаторы. Для обучения и живых выступлений
Цифровые синтезаторы охватывают все возможные ценовые сегменты — среди них найдутся как модели для совсем новичков, так и для опытных профессионалов. Во многом синтезаторы универсальнее цифровых пианино. Как правило, в них содержится больше тембров и эффектов — даже в младших моделях более 100, а также почти всегда есть режим обучения и автоаккомпанемент
Синтезатор начального уровня Denn DEK494 имеет всего 4 октавы, но 200 тембров и столько же стилей автоаккомпанемента.
Синтезаторы не укомплектованы стационарной стойкой, они весят значительно меньше цифровых фортепиано, что делает мобильнее — их удобно брать на репетиции и концерты. За компактность приходится платить меньшим количеством клавиш — чаще всего это 5 октав. Но зато у синтезаторов обычно есть дополнительные кнопки управления. Например, арпеджиатор, секвенсор и эффекты, необходимые при живом выступлении. А также почти всегда есть возможность подключить инструмент к компьютеру с помощью MIDI или USB.
Главное отличие синтезатора от цифрового фортепиано — это клавиатура. В большинстве синтезаторов она невзвешенная. Это позволяет играть супербыстрые партии, так как кнопки возвращаются в исходное положение почти мгновенно. Но классические партии исполнять не так удобно, а тем, кто окончил музыкальную школу, и вовсе придется переучиваться. К тому же, полифония у синтезаторов значительно скромнее — от 16 до 64 звуков одновременно. Но ведь синтезатор обычно и не покупается для обучения музыке по классическим канонам.
Профессиональные синтезаторы могут иметь увеличенную полифонию и взвешенную или полувзвешенную клавиатуру, однако за нее придется платить большим весом.
Профессиональный синтезатор CASIO CT-X5000 со взвешенной клавиатурой весит 7 кг
Midi-клавиатуры. Для домашней студии
Главное отличие MIDI-клавиатуры от синтезаторов и цифровых пианино — они не звучат сами по себе. По своей сути это MIDI-контроллеры, которые подключаются к компьютеру, планшету или аналоговому синтезатору по MIDI или USB. Поэтому такие клавиатуры обладают невиданной палитрой звуков и недостижимым для большинства синтезаторов качеством звучания. MIDI-контроллеры позволяют управлять библиотеками семплов. Например, целым оркестром, каждый инструмент которого скрупулезно записан во всевозможных вариантах звучания.
Второе важное отличие — количество октав. Чаще всего их 2-3, иногда 4-5, больше — очень редко. Зато есть огромное количество дополнительных клавиш. Пэды, по которым можно настучать барабанные партии, элементы управления транспортом DAW: запись, воспроизведение, стоп, вперед-назад, колесики питча и модуляции, кнопки переключения октавы, различные программируемые крутилки и многое другое. Есть модели, у которых и вовсе одни лишь силиконовые пэды. Разумеется, MIDI-клавиатуры намного легче и мобильнее большинства синтезаторов.
MIDI-клавиатура M-Audio Oxygen 25 IV имеет всего 2 октавы, зато оснащена большим количеством дополнительных элементов управления
Механика клавиш чаще всего более продвинутая, чем в цифровых синтезаторах. Даже многие младшие модели могут похвастаться полувзвешенной клавиатурой. Оно и не удивительно: MIDI-клавиатуры — это профессиональные устройства, которые почти всегда есть в домашних студиях музыкантов и композиторов. Конечно, фортепианные партии классических произведений на MIDI-клавиатуре исполнить невозможно, но этого и не нужно. Основная задача устройства — быть помощником в студийной работе или в живых выступлениях.
Бывают MIDI-контроллеры и вовсе без привычных фортепианных клавиш - как AKAI PRO MPD218
В один из дней, возвращаясь домой, возле мусоропровода в подъезде я увидел старую детскую игрушку-синтезатор. Прошел мимо, так как брать с мусорки «грешно», но в душе захотелось утащить ее оттуда. Уже поздно ночью, где-то часа в 2 я решил посмотреть, не стоит ли она все еще там. И да, она все еще была там! С виду она был вполне целой и чистой, так что никакой брезгливости, чтобы не забирать ее не было. Так что да, я ее забрал.
Давно хотел себе пианино, я не профессиональный музыкант, но просто побаловаться — почему нет? Покупать что-то «ради побаловаться» меня «душила жаба», а тут — халявная игрушка. Когда я ее забирал с мусорки, то даже мысли не было пользоваться ей как детской игрушкой, была сразу мысль: «О-о-о…, хорошая база, чтобы попробовать сделать MIDI-клавиатуру».
Так как у меня уже есть некоторый опыт общения с профессиональными клавишными инструментами и MIDI-клавиатурами, то я сразу понимал все минусы моей идеи. То есть игрушка по факту так игрушкой и останется. На базе нее невозможно будет реализовать силу нажатия клавиш. Сами «легкие» пластиковые клавиши, которые к тому же еще и неполноразмерные не дадут возможности что-то на ней достойно исполнять.
В первую очередь синтезатор-игрушка была разобрана «до винтика», хорошо вымыт с мылом весь пластик. Также почищены платы и контактные группы клавиш.
После разборки пришло понимание, почему люди ее выкинули. У игрушки (не знаю от чего: от времени, от китайского качества комплектующих или жесткой эксплуатации) во-первых: развалились встроенные динамики, а во-вторых: в разъеме наушников торчал отломанный разъем от них, так что вытащить его не было практически никакой возможности. Наверное, после того как игрушка перестала играть встроенными динамиками, ей пользовались с наушниками, а потом после того как и там сломали разъем – просто выкинули.
Внутри игрушка-синтезатор состояла из трех плат, которые между собой были спаяны шлейфом проводов. Центральная плата, которая отвечала за генерацию звука и прочего, была сразу же отпаяна от двух других плат и отложена в сторону. На двух других платах находились контакты для кнопок на лицевой панели игрушки и непосредственно самих клавиш пианино. К ним я припаял разъемы PBS, тем более что шаг отверстий на платах как раз был 2.54 мм.
После этого я потратил пару часов на составление схем этих плат с клавишами. Как выяснилось, схема представляет простую матричную клавиатуру.
На картинке в желтых кружочках цифры – это номера контактов «горизонталей», а цифры на клавишах – номера контактов «вертикалей» в разъеме PBS-13 на плате клавиатуры.
После этого все это было закинуто в угол и пылилось целый год. И тут наступил период самоизоляции… Стало скучно и захотелось что-то поделать своими руками, тем более что ходить некуда, да и нельзя…
В итоге решил все-таки попробовать хоть немного доделать эту игрушку. В качестве основы для контроллера взята плата Arduino, а так как количество цепей клавиш больше, чем количество выводов Arduino UNO, то решил использовать сдвиговые регистры 74HC595 и 74HC165. В итоге получилась вот такая схема.
Схема была изначально собрана на беспаечной макетной плате. Для проверки работоспособности схемы (что нигде нет ошибок в соединениях) разработана тестовая программа, которая показала, что вроде как все работает. Алгоритм тестовой программы был простой: включается один из выходов микросхемы сдвигового вывода и считываются в цикле значения с микросхемы сдвигового ввода, нажимая при этом клавиши. На первый взгляд ничего не предвещало беды… и вроде бы все прекрасно работало…
Следующие несколько дней я не спеша занимался «домашним творчеством», а именно, аккуратно распаивал все компоненты платы на макетную плату. Собирал это все из того, что было у меня дома. В качестве управляющей платы взял Arduino NANO.
Такой «бутерброд» из плат обусловлен тем, что две платы игрушки (одна с кнопками, а вторая с клавиатурой) расположены на разном уровне и я, прежде чем паять все это подумал: «а нельзя ли это как-то соединить между собой, используя те компоненты, которые есть у меня дома, чтобы выглядело более или менее хорошо»? Так и получилась эта конструкция из двух плат, соединенных между собой разъемами. С моей точки зрения для домашнего варианта, когда сидим в самоизоляции, получилось достаточно хорошо. Пришлось только обрезать макетную плату и чуть-чуть доработать корпус игрушки, чтобы можно было подключать кабель USB в плату Arduino.
Осознание что устройство работает не совсем так, как я хотел, пришло тогда, когда доработал тестовую программу. Алгоритм был простой: по очереди включить каждый выход микросхемы 74HC595, считав при этом состояние входов у микросхемы 74HC165, и записать результат в отдельные переменные. Всего на клавиатуру подключено 5 выходов 74HC595, поэтому в итоге я получил 40 бит (5*8) данных после этого опроса. Строка из 40 бит выводилась в консоль, и нажимались клавиши, чтобы посмотреть, как устройство обрабатывает одновременные нажатия нескольких клавиш.
Тут-то и всплыла проблема: если нажимать по одной клавише, то все было отлично, но при попытке нажать более 2-х клавиш одновременно возникала ситуация, когда невозможно было предугадать, что будет прочитано. Результат мог быть правильным при одном сочетании, а при другом мог быть совсем непредсказуем. Проблема была в том, что не была учтена особенность данной схемы. При нажатии нескольких клавиш одновременно происходит замыкание не только нескольких вертикалей сканирования клавиатуры (это допустимо), но и могут быть замкнуты через клавиши несколько горизонталей (что никак не допустимо). Более подробно об этой проблеме и о способах ее решения можно почитать вот здесь.
Я выбрал «кардинальное решение» проблемы, а именно: решил, что на каждую клавишу в клавиатуре будет поставлено по диоду.
В голове я уже мысленно начал думать, как мне придется перерезать дорожки на плате и ставить в разрыв диод в SMD корпусе. Залез в свои запасники и увидел, что диодов в SMD корпусе в таком количестве у меня просто нет (не забываем, что все мы сидим на самоизоляции и поход в магазин за радиодеталями не очень возможен – так как это точно не предметы первой необходимости). Немного расстроившись, решил более внимательно посмотреть на плату: может быть есть возможность поставить на часть дорожек выводные диоды (их тоже какое-то количество у меня было). И тут я увидел, что у каждой клавиши, есть перемычка (плата односторонняя) и схема сделана так, что вместо этой перемычки можно поставить по диоду. Сразу же подумалось – даже и ничего резать не надо, надо только везде поставить вместо перемычек выводные диоды. Такого количества выводных диодов у меня тоже не было. В голове мелькнула мысль: «а может быть поставить светодиоды»? Работа схемы идет на уровне +5V и если поставить красные светодиоды, у которых минимальное падение напряжения (среди светодиодов), то в итоге должно хватать логического уровня для правильного определения: нажата клавиша или нет.
С этой мыслью я снова полез в свои запасы и выгреб откуда только можно было красных светодиодов. Их оказалось ровно столько, сколько клавиш на клавиатуре! Это знак, подумал я, и впаял для пробы несколько светодиодов вместо перемычек. Результаты тестирования показали, что решение рабочее. После этого запаял остальные светодиоды вместо перемычек. Тестовая программа показала, что можно нажать хоть все клавиши одновременно, и они все считываются правильно.
На дополнительные кнопки, которые есть на игрушке, решил не ставить диоды, потому что вряд ли их будут нажимать сразу несколько штук одновременно. Тем более что в программе у меня пока нет обработки нажатий на эти кнопки. Ну и я банально пока не придумал, как их использовать.
Настало время разобраться с тем, как сделать, чтобы это устройство виделось в компьютере как MIDI-клавиатура и в каком формате нужно отправлять данные.
Информация, найденная в интернете, говорила мне о том, что можно из Arduino сделать MIDI-клавиатуру очень легко и просто, если залить в нее прошивку, которая заставит компьютер видеть ее не как COM-порт, а именно как MIDI-клавиатуру. Изначально я на это решение и ориентировался, особо не вдаваясь в то, как оно реализовано.
Теперь, когда я добрался до него и внимательно прочитал, то понял, что моя плата Arduino NANO не подойдет для этого решения, так как у нее COM порт был реализован на базе микросхемы CH340. Для использования прошивки по ссылке выше подойдут только те платы, где USB-порт уже есть на контроллере (например: AtMega32u4) или же общение по COM-порту сделано не на микросхемах преобразования типа FT232RL и им подобным, а на микроконтроллерах AtMega. Поэтому прошивка в плате должна отдать данные в формате MIDI в COM порт, а на компьютере придется установить и настроить программное обеспечение, которое будет эти данные перехватывать и передавать в виртуальный MIDI-порт.
Алгоритм считывания клавиш и формирования MIDI-команд у меня получился следующий:
Нет смысла расписывать подробно, как работать с MIDI данными, потому что это можно прочитать здесь.
Остановлюсь чуть более подробно на программном обеспечении для компьютера и тех проблемах, с которыми я столкнулся. Проблемы возникли, просто из-за отсутствия нормальной документации на это программное обеспечение. Итак, для того, чтобы компьютер успешно мог принимать MIDI-данные с такого устройства как у меня, понадобится две программы: loopMIDI и Serial-Midi Converter. Для программы Serial-MIDI Converter дополнительно нужно установить Java, если на компьютере она не установлена.
Запускаем программу loopMIDI и создаем два виртуальных порта. Я назвал их «Arduino IN» и «Arduino OUT». Эта программа как раз и будет виртуальным MIDI-устройством.
Далее запускаем Serial-MIDI Converter и при запуске проходим процесс ее настройки. К сожалению, это приходиться делать каждый раз при запуске, но это не очень страшно, делается буквально в четыре нажатия на клавиатуре. Номер COM-порта может быть другой, он появляется на компьютере при подключении платы Arduino NANO. Скорость порта задается в прошивке Arduino NANO. Красными стрелками обозначены мои параметры, при которых у меня все работало.
Собственно на этом процесс настройки завершен и можно уже использовать какое-либо программное обеспечение, которое будет воспроизводить звуки, принимая нажатия клавиш от устройства. В настройках программного обеспечения необходимо выбрать в качестве входа «Arduino_OUT». На картинке ниже пример настройки Kontakt Player.
Работает в конечном итоге это вот так:
Что дальше? А дальше все произошло именно так, как я и ожидал – игрушка остается игрушкой ровно со всеми теми недостатками, о которых я упоминал в самом начале. Наверное, ребенку поиграть на таком будет в кайф, но вот взрослому человеку, после нормальных клавишных инструментов… Проще купить достаточно дешево любую MIDI-клавиатуру б/у и она будет на порядок лучше этой игрушки. Я решил оставить эту игрушку как она есть, но сделать некоторые модификации с ней:
- Оставить оригинальный корпус.
- Поставить исправные динамики и сделать усилитель для них.
- Сделать так, чтобы она работала в режиме «детской игрушки» без подключения к компьютеру, то есть, чтобы сама могла играть звуки.
- Сделать возможность подключения FootSwitch (та самая педаль на пианино внизу), чтобы можно было сделать удержание звука после отпускания клавиш, как на нормальном инструменте.
- Добавить в прошивке поддержку клавиш, которые сейчас не опрашиваются и не задействованы.
- Подключить в схему переменный резистор, который остался физически на панели игрушки-синтезатора, и добавить его функциональность в прошивку.
Реализацию большинства пунктов, пока все мы дружно «сидим дома», сделать не могу, так как у меня дома просто нет всех требуемых компонентов для этого.
Для реализации пункта 3 в интернете было найдено решение под названием SamplerBox. Суть проекта в том, что можно подключать любую MIDI-клавиатуру к плате Raspberry Pi, которая обрабатывает MIDI-команды с клавиатуры и воспроизводит звуки или переключает инструменты и т.д. Остается только поставить плату Raspberry Pi внутрь корпуса игрушки, без возможности замены SD-карты (не разбирая корпус), настроить кнопки на корпусе игрушки так, чтобы они переключали инструменты и этого будет достаточно, чтобы оставить этот проект в таком виде.
Читайте также: