MIDI Wavy：ArduinoとMIDIを使用して色を制御した音楽を作成する

こんにちは。 このマニュアルでは、ArduinoのMIDIコントローラー（またはシーケンサーのMIDIトラック）で制御されるカラーミュージックのアセンブリプロセスについて説明します。 最初は、ライブパフォーマンスを視覚化するためにこのデバイスを作成しました。ライブゲームとMIDIトラックの再生の2つの操作モードが提供されています。



この記事は初心者を対象としています-必要なものはすべてアクセスしやすい方法で説明されています。より高度なものはこの実装方法に簡単に慣れることができ、おそらくアートインスタレーションの作成に使用したり、動的な照明制御に使用したりできます。 プログラミング言語を知ることはオプションです。

目次

1. 視覚モデル
2. コンポーネント
   
   
   1. LEDライト
   2. LEDを操作するためのライブラリ
   3. MIDIエミュレーターとシーケンサー
   4. Arduino Communications-MIDIコントローラー
   5. MIDIコントローラー
   6. ブレッドボード
3. リフレクター
4. ソフトウェア部
5. リボンアニメーションの例
6. 結論
7. デモビデオ
8. ファイル

MIDI Wavyは次のもので構成されます。

• 4つの自家製LEDライト、
• 通信LED <->マイクロコントローラー用の異なる長さ（50および30 cm）の4つの3ピンコネクタ、
• マイクロコントローラー（例：arduino）、
• ブレッドボード（十分に小さい）
• 任意のMIDIコントローラー
• エミュレータ（つまり-Ableton Live + loopBe1）

§1.視覚モデル

キーを押してからLEDが点灯するまでのパス：

MIDIコントローラー → Ableton Live（with ASIO） → LoopBe1 → Hairless MIDI <-> Serial Bridge → Arduino → LED Flashlight



MIDIコントローラーの代わりに、シーケンサーでコンピューターのキーボードを使用できます。

§2.コンポーネント

§2.1。 LEDライト

懐中電灯は、WS2811チップを備えた5050 LEDストリップ、懐中電灯あたり5個のダイオードで構成されています。 WS2811では、各LEDを個別に制御できます。さらに、コンデンサー付きテープは工場で既にはんだ付けされており、出力には3ピンDIN 、 5V 、 GNDがあります。 保護なしと透明なシリコン保護ケース付きで販売されています。 デバイスの見栄えを良くするには、3ピンコネクタを使用するのが最適です。 それらは使いやすく、システムからのLEDの取り外しを簡素化します。



（たとえば、「15 cm JR 3pinサーボ用延長コード」。好みの長さを選択します）

§2.2。 LEDを操作するためのライブラリ

Arduinoのスケッチでは、 FastLEDライブラリを接続します。 カラーコードやその他の有用な情報を見つけることができる興味深いドキュメントに慣れることをお勧めします。







はじめて、以下に示すようなものを得ました。 すべてのライトをはんだ付けし、作業のためにそれぞれをチェックする必要があります。









（これは魔法のコネクタのない懐中電灯の古いバージョンで、Arduinoセットのワイヤーをはんだ付けしただけですが、意味はこれから変わりません）

§2.3。 MIDIエミュレーターとシーケンサー

シーケンサー（Ableton Liveを許可する）をカラーミュージックに接続して、リアルタイムで明るい画像の変化を制御したり、記録された変化を再生したりする場合は、エミュレーターが必要です。 誰でもできますが、私はLoopBe1（http://www.nerds.de/en/loopbe1.html）を使いました 。 シーケンサーをインストール、再起動、開きます。 シーケンサーをセットアップすることの本質は、シーケンサーからの出力を仮想MIDIチャンネルにすることです。これにより、後でこのチャンネルをArduinoに接続できます。



Ableton Liveの設定、またはその他の設定に入り、MIDIエミュレータへのMIDI-OUTPUT出力を設定します。

Arduino Communications-MIDIコントローラー

hairless-midiserialプログラム（http://projectgus.github.io/hairless-midiserial/）を使用して、シリアル<-> MIDIブリッジを作成します（エミュレーター/コントローラーからの値はシリアルポートを介して送信されます）：







ご覧のとおり、MIDI Inはブリッジへの入り口、Serialポートはブリッジからarduinoへの出口です。 この設定では、MIDIキーボードなどのMIDIコントローラーを直接接続できますが、正直なところ、キーボードを直接操作したくなかったので、特別なものが必要なようです。 アプリケーションでは、できるだけ早くこれを処理しますが、MIDI +シーケンサーを介してライトを制御する方が便利です。 マイナスの点-シーケンサープログラムは非常にゆっくりとロードできます。

§2.4。 MIDIコントローラー

ミュージックストアで購入できる、または自分で組み立てることができる（もちろん、タスクに応じて）コントローラーは（インターネット上でこれを行う方法についての指示があります）行います。 そして、あなたが電子音楽を書くなら、おそらくあなたはそのようなキーボードを持っているでしょう。 ツイストとキー自体の両方を使用できます。 各キー（注）は、特定のコマンドの実行を「ハング」させます。 この例では、3つのツイスト（マスター、カラー、ディレイで表示）と4オクターブのノートが使用されています。







Ableton、FL Studioなどで MIDIコントローラーがなくてもできます。 これらのプログラムでは、ピアノのような通常のPCキーボードを使用できます。

§2.5。 ブレッドボード

プロトタイプデバイスの場合、すべてを1つの小さなブレッドボードに接続するだけで十分です。 将来的には、ブレッドボードをプリント回路基板に交換することは難しくありません（必要なものすべてをはんだ付けします-落ちません）。 デバイスのケースは、サイズに応じてアルドゥイノまたは無線機器、アルミニウム、約300 Rからのコストでいくつかの店にあります。







無はんだブレッドボードSYB-170 10x17穴60 R ; アルミニウムケース100 * 76 * 35 mm、ゴールド。 300 p 。

§3.リフレクター

LEDの放射方向は、任意のタイプのリフレクターを使用して設定できます。 必要に応じて、可能なリフレクターをねじ込むことができます。 私は壁のためにプラスチックの角を取りました-それはマットで、白く、よく照らされています。 一方の内側（下側）をアルミニウムテープ（または何らかのミラー）で接着し、もう一方を残します。 放射線を接着されていない側に向け、反射板のつや消しの輝きを得て、制限します（つまり、反射板の長さとテープの長さの比率に応じて、反射板のすべてまたは一部が点灯しているように見えます）。 粘着テープを貼る必要はありませんが、反射係数は小さくなります。 逆に、リフレクターのすべての領域に貼り付けることもできます。







放射の形状に影響するさまざまなテクスチャの反射器がありますが、それらは考慮しません。

§4.ソフトウェア部分

Arduinoのスケッチを分析しましょう

最初に、必要なライブラリを接続し、バイトタイプをすべての変数に設定します（0〜255のストア、値が必要なだけで、残りは使用しません）。



ランプの指定：







（注：0、1、2、3-配列内のセル番号）



コード、パート2。 セットアップ（）関数を設定します 。

 void setup() { //  Serial-   256000 Serial.begin(256000); FastLED.addLeds<NEOPIXEL, LEFT_LONG>(leds[0], NUM_LEDS_PER_STRIP); FastLED.addLeds<NEOPIXEL, LEFT_SHORT>(leds[1], NUM_LEDS_PER_STRIP); FastLED.addLeds<NEOPIXEL, RIGHT_SHORT>(leds[2], NUM_LEDS_PER_STRIP); FastLED.addLeds<NEOPIXEL, RIGHT_LONG>(leds[3], NUM_LEDS_PER_STRIP); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

LEDストリップを指定するこの方法は、各ストリップを同時に独立して制御するために必要です。 詳細については、FastLEDライブラリのドキュメントページをご覧ください 。



実際、8ビットコントローラーはマルチスレッドをサポートしていないため、コードは順次実行されます。 コードの山は実行を遅くします。 LEDを接続して操作するこの方法（後で検討します）は、この問題を解決し、プログラムの速度が低下することはなく、したがって、各キーストロークが考慮されます（経験から、以前に別の方法でやったと言い、ノートを押すことで多くの妨害がありました遅延または計算の浅さによる）。 さらに、LEDの特性を変更することは、この方法ではるかに便利です。



マイクロコントローラーがコンピューターと通信するためのシリアルポートを起動します。 256000を指定します。HairlessBridge設定では、同じ速度を指定します。







特定の設定でLEDをオン/オフする関数をいくつか作成してみましょう。







MIDIコマンドを操作する機能を定義します。





コードに関するコメント：お気づきのとおり、キーが押されると特定のLEDが点灯し、同時に定義されたいくつかのキーは、キーが放されるまで、たとえばテープの1つにしっかりと光ります。 これにより、1つのLEDから別のLEDへのスムーズな移行を作成し、ループを作成できます。



これは、ノート37「リセット、すべてのLEDをオフにする」に割り当てたため、LEDがハングしてオフにならないことがあります。



MIDIコマンドの値は、ここ（http://www.midi.org/techspecs/midimessages.php）から取得するか、 hairless-midiserialで押されたキーを直接追跡できます。







（必ずしもそうではありませんが）別の機能を追加できます-すべてのLEDをカラーで簡単に輸血します。 次に、デバイスを常夜灯として使用できます。

 void Rainbow(int delay_time) { for(int hue = 0; hue < 255; hue++) { FastLED.showColor(CHSV(hue,255,255)); delay(delay_time); } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

コード、パート5。最後の仕上げとして、 loop（）関数を設定します 。

 void loop(){ //     MIDI checkMIDI(); //      .    ,     .   - ,     ,      . delay(50); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

§5.テープアニメーションの例

波

• MIDIファイルをダウンロード

押したり貼り付けたりするノートが「長い」ほど、ゴースト効果により画像がぼやけます。



例を考えてみましょう。







音符を数回複製し、毎回Velocity音符を特定のレベル、たとえば25％まで下げます。 この場合、テールをより正確に指定できます。

§6.結論

§6.1。 価格の問題

• そのようなLEDの1つは約17ルーブルで、これらのうち20が必要です=> 340R 。
• Arduino（最も安いものの1つを選択）400 R.
• コネクタ4個-私は正確に覚えていない、約100 Pが出てきました。
• 開発ボード-60 R.
• 合計：908 P （Arduinoセットのワイヤを除く）

最も高価なのはLEDとマイクロコントローラーです。 一般的に、あなたが主題にいる場合、arduinoの観点からは、より安価なものを使用できます。

§6.2。 応用分野

基本的に、これはインスタレーション、コンサート、構造などの照明設計です。 ファンタジーの制限。 たとえば、MIDI Wavyを使用してトラックを照明します。 LEDは特別な雰囲気を与え、音楽をドライブするのに役立ちますが、見てください-てんかんで人を殺さないでください。 煙で使用することをお勧めします。そうすると、放射パターンははるかに強力で涼しく見えます。



私は自転車のバックライトにMIDIコントローラーなしで単純化された制御オプションを使用していますが、それについては後で詳しく説明します。



ピアノを弾くことを学ぶためにこのケースをひねったり、子供のプログラミングを色付けしたり、記憶を改善したりすることができます（そのようなおもちゃは店頭で販売され、はるかにコンパクトですが、簡単な方法は探していません）。



興味をお持ちの方は、頑張ってください！ 必ずあなたの作品へのリンクを送ってください。

§7.デモビデオ

§8.リンクとファイル

• スケッチArduinoをダウンロード
• Abletonでプロジェクトをダウンロードする
• MIDIファイルをダウンロード
• Midiメッセージ
• FastLEDライブラリ
• チップWS2811のデータシート
• ArduinoでMIDIコントローラーを作成する（英語）
• MIDIデータをArduinoからコンピューターに転送する
• ArduinoとMIDIについての役立つ読書（英語の便利な記事）
• ビデオの音楽