아두이노 > DIY 전자악기 만들기 - 아두이노 Arduino MIDI 악기 쉴드 응용1

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BASIC4MCU | 아두이노 | 아두이노 | DIY 전자악기 만들기 - 아두이노 Arduino MIDI 악기 쉴드 응용1

페이지 정보

작성자 키트 작성일2017-09-11 16:36 조회941회 댓글0건

본문


ATMega 328 칩이 사용되는 아두이노(Arduino)보드에  MIDI 악기 쉴드(MP3/MIDI 지원 VLSI칩 내장)를 결합한 뒤 반나절만에 만든 전자악기입니다. 허접한 모양새와 달리 소리는 제법 쓸만합니다.( 화음까지 지원)

사운드 카테고리에 소개된 MIDI 악기 쉴드 활용 연관 동영상도 참고하시기 바랍니다.

 



 

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관련 제품 링크
만드는 방법소개
위 동영상에서 보여드렸던 건반악기 제작법과 소스코드를 아래의 링크에서 참고 가능하십니다!

보통 마스터 키보드는 음원내장이 되지 않아 자체적으로 연주가 불가하고, 외부 사운드 모듈(SW 또는 HW)이 필요합니다.  고가의 사운드카드의 경우엔 모르겠지만  보통의 메인보드 내장형 사운드 카드로  SW 사운드 음원을 대체하여 사용한경우,  키보드로 연주시 엄청난 딜레이가 있네요...  건반을 누르고 소리가 날때까지 수백mSec 지연은 있는것 같습니다. (제경우 연주용으로 사용이 불가한 수준이라고 생각됩니다.)  

하지만 MIDI 악기 쉴드에 키보드 MIDI출력 신호를 곧바로 입력시켜 연주를 해본 결과 딜레이를 느낄 수 없었습니다.   고품질의 음원이 필수적이지 않다면 MIDI 악기 쉴드를  외장 악기음원(Sound Module)로 활용하는것도 좋을것 같습니다.

아래의 관련 동영상을 참고하시기 바랍니다.  

 



 

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2093095301_NRKheULk_205AB3404F07F0641B348C

 

 

 

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다양한 MIDI 작곡 프로그램들에서 MIDI 신호 출력을 지원합니다.  PC의 경우 SW적인 음원으로 연주하는것도 가능합니다만, MIDI 신호를 PC 외부에 있는 전용 사운드모듈(악기,음원모듈)로 보내서 연주시킬 수 도 있습니다.   MIDI 악기 쉴드로 이 신호를 받아서 연주가 되도록 해봤습니다.

PC용 SW는  MIDI 파일을 단순 연주해주는 Sweet MIDI Player 프로그램을 사용했습니다.
물론 기타 전문가용 MIDI 작곡 프로그램도 마찬가지로 연결해서 사용이 가능합니다.  출력되는 MIDI 신호는 모두 동일합니다.

아래의 동영상을 참고하시기 바랍니다.

미션임파서블 등 MIDI 신호로 연주 테스트 동영상

 


 

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2093095301_BlxCOShP_163813444F07F5752DA39F

 

 

 

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본 글을 통해 최근 동영상을 통해 알려드렸던 DIY 전자악기 만드는 법을 안내해 드리고자 합니다.

하드웨어 제작은  반제품의 쉴드를 아두이노에 결합하고 스위치를 몇개 장착하는게 전부이므로 매우 쉽습니다.  하지만 프로그래밍을 통해 제어를 하려면 MIDI 프로토콜을 이해해야 하는데 인터넷에 공개된 관련 글을 봐도 곧바로 이해하고 활용하기 쉽지 않았습니다.  결국, 정확한 신호 파악을위해 직접 마스터 키보드를 구입하여;;  건반을 누를때, 뗄때, 악기가 변경될때, 기타 콘트롤시 어떤 MIDI 신호가 출력되는지 분석을 한 후에야 대충 이해가 가더군요,,  하지만 많은 분들이 그럴 여유가 없으시죠;;; 

우선은 이미 제조사에서 일련의 내장된 악기음을 순서대로 반복해주는 정도의 예제가 있으므로 참고가 되실 겁니다.
하지만, 위 소스만으로는 응용이 어려우신 분들도 많으시므로 실제 스위치(건반대응)로 연결하여 기초적인 악기를 구현한 예제(연결방법 + 소스코드)를 소개드리오니 참고하시기 바랍니다.  여러분의 좀더 멋진 DIY 악기 개발에 작으나마 도움이 되었으면 합니다

추가사항.  현재 화면상의 소스코드는 Sketch 0022 버전에서 테스트된 소스입니다.  최신 아두이노 개발환경(Arduino 1.0)용 소스코드도 첨부파일에 링크되어있으니 참고하시기 바랍니다.  첨부된 파일2개는 동일한 기능 두가지 버전입니다.)

.  -로보밥-




준비물

하드웨어 준비

1. 재적층 가능 해더셋을 MIDI 악기쉴드에 납땜합니다. 여분의 헤더핀들을 아두이노에 결합 후 재적층 가능 헤더셋을 뒤집어 꽂은 상태로 납땜을 하면 수직(90도)상태로 납땜하기 용이해 집니다.

2. 아래의 이미지를 참고하셔서 MIDI 악기 쉴드에 아래와 같은 방식으로 스위치를 장착합니다. 버튼 3개만 보이지만 나머지 버튼들도 동일한 방법으로 연결하면 됩니다.  어떤 핀에 연결해야하는지는 소스코드에 나오는 버튼별 핀번호 정의부분을 보시면 됩니다.  싱겁게도 회로 연결 작업은 이것으로 끝입니다. ( 아직 MIDI쉴드를 아두이노에 장착하지 마세요!)

 

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아두이노 프로그래밍 준비작업

1. 아두이노에 내장된 기존 프로그램이 장착된 하드웨어와 맞지 않는 경우에 대비하기위해 첫프로그래밍시엔 쉴드를 제거한 상태에서 프로그래밍(업로딩) 하실 것을 권장드립니다. 

2. 컴파일전에 NewSoftSerial 라이브러리를 설치 하셔야합니다. 아두이노 프로그래밍 방법 및 라이브러리 설치방법등을 모르시는 분들은 아두이노 해당 기초 학습을 완료 후 시도하시기 바랍니다.

3. 소스코드를 웹화면에서 복사하여 사용시 일부 문자가 누락되는 경우가 있습니다. 하단에 링크된 첨부파일(MusicArtRobot.pde)을 다운로드 받으셔서 사용하실것을 권장드립니다.


DIY 전자 악기 ( Music Art Robot )소스코드


/*
 Music Art Robot v0.1(2012.Feb.4)
 ---------------------------------------------------------
 아두이노 + MIDI악기쉴드 이용한 DIY 건반악기 예제소스
 ---------------------------------------------------------
 http://ArtRobot.co.kr  
 http://RoboBob.co.kr
 재배포시, 위 URL 유지부탁드리고요, 자유롭게 사용해주세요!
 ---------------------------------------------------------
 
 아두이노 D3,D4핀은 MIDI악기쉴드 제어용이므로 다른용도로 사용하지 마세요
 아두이노 D3핀을 통해 MIDI악기쉴드에 MIDI신호를 전송합니다.(NewSerailSoft 라이브러리 필요함)
 D2핀도 SoftSerial 수신용으로 선언은됐지만, 재세팅하고 버튼 입력용으로 사용됩니다.

 버튼1 ~ 8 : 도/레/미/파/솔/라/시/도  임의 note(음계)로 변경하시면 됩니다.
 버튼9: 다른 악기 선택(현재 악기번호 + 1)  0~127
 버튼10: 다른 악기 선택(현재 악기번호 - 1)  0~127
 버튼11: 악기를 드럼셋으로 설정. 
 버튼12: defaultPatch 에 정의된 악기로 변경

 외부스위치 연결방법: 
 버튼의 양쪽선 중 한쪽은 아두이노 해당 핀에 연결하고, 나머지 한쪽은 GND에 공통 연결하면 끝.
 
 참고사항, 전원을 켠 후 소리가 나지않을 경우 리셋버튼을 눌러서 초기화 해주면 작동됩니다.


 MIDI악기쉴드에 대한 아래의 영문정보도 참고하세요.
  
 This code works with the VS1053 Breakout Board and controls the VS1053 in what is called Real Time MIDI mode. 
 To get the VS1053 into RT MIDI mode, power up the VS1053 breakout board with GPIO0 tied low, GPIO1 tied high.
 
 I use the NewSoftSerial library to send out the MIDI serial at 31250bps. This allows me to print regular messages
 for debugging to the terminal window. This helped me out a ton.
 
 5V : VS1053 VCC
 GND : VS1053 GND
 D3 (SoftSerial TX) : VS1053 RX
 D4 : VS1053 RESET
 
 Attach a headphone breakout board to the VS1053:
 VS1053 LEFT : TSH
 VS1053 RIGHT : RSH
 VS1053 GBUF : GND
 
 When in the drum bank (0x78), there are not different instruments, only different notes.
 To play the different sounds, select an instrument # like 5, then play notes 27 to 87.
 
 To play "Sticks" (31):
 talkMIDI(0xB0, 0, 0x78); //Bank select: drums
 talkMIDI(0xC0, 5, 0); //Set instrument number
 //Play note on channel 1 (0x90), some note value (note), middle velocity (60):
 noteOn(0, 31, 60);
 
 */
 
#include
#define btn1  11    // 버튼1의 아두이노 핀번호 정의
#define btn2  10    // 버튼2의 아두이노 핀번호 정의
#define btn3  9        // 버튼3의 아두이노 핀번호 정의
#define btn4  8        // 버튼4의 아두이노 핀번호 정의
#define btn5  7        // 버튼5의 아두이노 핀번호 정의
#define btn6  6        // 버튼6의 아두이노 핀번호 정의
#define btn7  5   // 버튼7의 아두이노 핀번호 정의
// 3:midi rx , 4:midi reset  아두이노 핀 3번 4번은 이미 사용중
#define btn8  2   // 버튼8의 아두이노 핀번호 정의 
                  //(SoftSerial에서 Rx핀으로 선언되지만 재 세팅 후 버튼용으로 사용)
#define btn9 A5   // 버튼9의 아두이노 핀번호 정의
#define btn10 A4  // 버튼10의 아두이노 핀번호 정의
#define btn11 A3  // 버튼11의 아두이노 핀번호 정의
#define btn12 A2  // 버튼12의 아두이노 핀번호 정의

#define defaultPatch 15 //악기 초기화 버튼 설정 악기번호

NewSoftSerial mySerial(2, 3); //SW시리얼핀 정의 D3이 MIDI신호 전송용,  D2는 미사용 

byte note = 0; //The MIDI연주될 note(음계)
byte resetMIDI = 4; // VS1053 Reset용 핀
byte ledPin = 13; //MIDI 트래픽 표시용 LED
 
boolean bs1 = false;  // 버튼1의 현재상태(눌림 or 안눌림)
boolean bs2 = false;  // 이하, 위와 유사
boolean bs3 = false;
boolean bs4 = false;
boolean bs5 = false;
boolean bs6 = false;
boolean bs7 = false;
boolean bs8 = false;
boolean bs9 = false;
boolean bs10 = false;
boolean bs11 = false;
boolean bs12 = false;

boolean br1;  // 버튼1 상태 확인용 입력값 임시저장용
boolean br2;  // 이하, 위와 유사
boolean br3;
boolean br4;
boolean br5;
boolean br6;
boolean br7;
boolean br8;
boolean br9;
boolean br10;
boolean br11;
boolean br12;

int patch = 0; //악기 대응, 연주될 악기 종류 (0~127: 기본 128 가지 선택가능)

int bn1 = 60; //버튼1의  note(음계)  가령 "도"  0~127까지 지정가능 (정확한 음계 설정은 MIDI관련정보참고)
int bn2 = 62; //버튼2의  note(음계)  가령 "레"
int bn3 = 64; //버튼3의  note(음계)  가령 "미"
int bn4 = 65; //버튼4의  note(음계)  가령 "파"
int bn5 = 67; //버튼5의  note(음계)  가령 "솔"
int bn6 = 69; //버튼6의  note(음계)  가령 "라"
int bn7 = 71; //버튼7의  note(음계)  가령 "시"
int bn8 = 72; //버튼8의  note(음계)  가령 "도~"

byte byteData;

void setup() {
  Serial.begin(31250);

  //Setup soft serial for MIDI control
  mySerial.begin(31250);
//  mySerial2.begin(57600);
  
  //Reset the VS1053
  pinMode(resetMIDI, OUTPUT);
  digitalWrite(resetMIDI, LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(resetMIDI, HIGH);
  delay(100);
  
  pinMode( btn1, INPUT);      // 버튼1 입력용 핀모드를  입력모드로 전환
  digitalWrite( btn1, HIGH);  // 내부 PullUp 설정, 스위치의 나머지 한선은 GND에 물리면 됩니다.(초간단)

  pinMode( btn2, INPUT);      // 이하, 위와 유사
  digitalWrite( btn2, HIGH);
  
  pinMode( btn3, INPUT);
  digitalWrite( btn3, HIGH);
  pinMode( btn4, INPUT);
  digitalWrite( btn4, HIGH);
  pinMode( btn5, INPUT);
  digitalWrite( btn5, HIGH);
  pinMode( btn6, INPUT);
  digitalWrite( btn6, HIGH);
  pinMode( btn7, INPUT);
  digitalWrite( btn7, HIGH);
  pinMode( btn8, INPUT);
  digitalWrite( btn8, HIGH);
  
  pinMode( btn9, INPUT);
  digitalWrite( btn9, HIGH);
  pinMode( btn10, INPUT);
  digitalWrite( btn10, HIGH);
  pinMode( btn11, INPUT);
  digitalWrite( btn11, HIGH);  
  pinMode( btn12, INPUT);
  digitalWrite( btn12, HIGH);  

}

void loop() {
    br1 = digitalRead(btn1);
    br2 = digitalRead(btn2);
    br3 = digitalRead(btn3);
    br4 = digitalRead(btn4);
    br5 = digitalRead(btn5);
    br6 = digitalRead(btn6);
    br7 = digitalRead(btn7);
    br8 = digitalRead(btn8);
    br9 = digitalRead(btn9);
    br10 = digitalRead(btn10);
    br11 = digitalRead(btn11);
    br12 = digitalRead(btn12);    
    
   if( !bs1 && !br1 ){
     noteOn(0, bn1,100);
     bs1 = true;
   }else if(bs1 && br1){
     noteOff(0, bn1,0);   
     bs1 = false;
   }
   if( !bs2 && !br2 ){
     noteOn(0, bn2,100);
     bs2 = true;
   }else if(bs2 && br2){
     noteOff(0, bn2,0);   

     bs2 = false;
   }   
   if( !bs3 && !br3 ){
     noteOn(0, bn3,100);
     bs3 = true;
   }else if(bs3 && br3){
     noteOff(0, bn3,0);   
     bs3 = false;
   }
   if( !bs4 && !br4 ){
     noteOn(0, bn4,100);
     bs4 = true;
   }else if(bs4 && br4){
     noteOff(0, bn4,0);   
     bs4 = false;
   }
   if( !bs5 && !br5 ){
     noteOn(0, bn5,100);
     bs5 = true;
   }else if(bs5 && br5){
     noteOff(0, bn5,0);   
     bs5 = false;
   }   
   if( !bs6 && !br6 ){
     noteOn(0, bn6,100);
     bs6 = true;
   }else if(bs6 && br6){
     noteOff(0, bn6,0);   
     bs6 = false;
   }   
   
   if( !bs7 && !br7 ){
     noteOn(0, bn7,100);
     bs7 = true;
   }else if(bs7 && br7){
     noteOff(0, bn7,0);   
     bs7 = false;
   }   
   if( !bs8 && !br8 ){
     noteOn(0, bn8,100);
     bs8 = true;
   }else if(bs8 && br8){
     noteOff(0, bn8,0);   
     bs8 = false;
   }   
   
   if( !bs9 && !br9 ){ //patch up (max:127)
     patch++;
     if(patch >127) patch = 0;
     talkMIDI(0xc0, patch, 0);     
     bs9 = true;
   }else if(bs9 && br9){
     bs9 = false;
   }   
   if( !bs10 && !br10 ){ //patch down (min:0)
     patch--;
     if(patch < 0) patch = 127;
     talkMIDI(0xc0, patch, 0);       
     bs10 = true;
   }else if(bs10 && br10){
     bs10 = false;
   }   
   
   if( !bs11 && !br11 ){
     //bank 0x78(drum)
     talkMIDI(0xb0, 0, 0x78);
     talkMIDI(0xb0,20, 0);
     talkMIDI(0xc0, patch, 0);     
     bs11 = true;
   }else if(bs11 && br11){
     bs11 = false;
   }   
   
   if( !bs12 && !br12 ){
     //bank MSB 0, default instruments
     patch = defaultPatch;
     talkMIDI(0xb0, 0, 0);
     talkMIDI(0xb0,20, 0);
     talkMIDI(0xc0, patch, 0);       
     bs12 = true;
   }else if(bs12 && br12){
     bs12 = false;
   }   
            

  //*************** MIDI LOOPBACK ******************//
  if(Serial.available() > 0)
  {
    byteData =  Serial.read();
    mySerial.print(byteData, BYTE);
  }  
     

}

//Send a MIDI note-on message.  Like pressing a piano key
//channel ranges from 0-15
void noteOn(byte channel, byte note, byte attack_velocity) {
  talkMIDI( (0x90 | channel), note, attack_velocity);
}

//Send a MIDI note-off message.  Like releasing a piano key
void noteOff(byte channel, byte note, byte release_velocity) {
  talkMIDI( (0x80 | channel), note, release_velocity);
}

//Plays a MIDI note. Doesn't check to see that cmd is greater than 127, or that data values are less than 127
void talkMIDI(byte cmd, byte data1, byte data2) {

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