Проект "ТРЫНДЕЛКА"

Фотоальбом
MIDI-файлы

Об авторе

Принцип действия

Общий принцип работы "Трынделки" можно сформулировать следующим образом:

• Для определения того, звучит ли струна, обрабатывается сигнал, поступающий от звукоснимателя этой струны. Сигнал усиливается, выпрямляется, детектируется (берется локальный максимум) и направляется на вход АЦП микроконтроллера.

• Для определения того, на каком порожке прижата струна, используется принцип сканирования, применяемый в матрицах кнопок. Попеременно на каждую струну выдается активный уровень напряжения (логическая единица), после чего с каждого порожка, начиная с последнего (у меня - 17-й), считывается сигнал и проверяется, единица ли там. Где впервые получится единица - там и прижата сейчас струна.

Вообще же, если верить информации из единственной статьи, целиком и по частям растиражированной во всем Рунете, существует два принципиально разных подхода к принципу действия MIDI-гитар:

А.

Wired frets - "порожки с проводами". Высота ноты определяется тем, на каком порожке прижата струна. Эту информацию обеспечивают датчики, расположенные под порожками. Громкость звучания и сам факт звучания нот определяется по амплитуде колебаний струн, которую выдает полифонический звукосниматель (имеющий отдельный канал на каждую струну).

Достоинства: принцип действия достаточно прост и понятен, высота ноты определяется мгновенно и однозначно, настройка струн при использовании в качестве MIDI-контроллера не важна вообще - можно, в частности, сделать и 35 порожков вместо традиционных 19-22, не удлинняя гриф.

Недостатки: по крайней мере гриф подвергается радикальной переделке, принципиально невозможно использовать приемы игры, основанные на изменении натяжения струн, а также флажолеты.

B.

Различные варианты "гитарных синтезаторов", как совмещенных с гитарным корпусом, так и выполненных в виде отдельного блока. Полифонический звукосниматель снимает сигнал с каждой струны и передает его на сигнальный процессор. По этому сигналу определяется не только амплитуда, но и частота колебаний и, соответственно, высота ноты.

Достоинства: можно использовать обычную гитару с дополнительным звукоснимателем, механические работы по переделке обычной гитары минимальны.

Недостатки: известные модели от Roland, логика которых базируется на определении частоты колебаний струны, вносят ощутимую задержку при распознавании нот, особенно басовых. Проблема вроде бы решается с использованием новейших алгоритмов на базе нейросетей, когда нота определяется по образцу сигнала длительностью меньше, чем его период - см. например http://musicindustries.com/axon. Из ряда обсуждений в Интернете явствует, что Axon и Yamaha пытаются (успешно) измерять не частоту колебаний струны (хотя это они тоже умеют), а время, за которое механическая волна от точки воздействия на струну отражается от порожка и достигает звукоснимателя. При самостоятельной разработке - надо иметь хорошую подготовку в области цифровой обработки сигналов.

Известные устройства обоих типов в принцие можно использовать как обычные электрогитары.

Существует третий вариант - нечто, напоминающее гитару, но с кнопками вместо струн или с разными струнами под левую и правую руку. На таких устройствах затруднительно или вовсе невозможно играть с использованием традиционной гитарной техники, однако они удобны для нетрадиционных способов игры "двумя руками".

Наиболее популярным в настоящий момент является подход B по следующим причинам:

• Установка дополнительного оборудования производится на обычную гитару, которая при этом не теряет своих основных свойств и может использоваться "по прямому назначению".
• Электронная технология стремительно развивается и дешевеет, поэтому производителю гораздо выгоднее один раз разработать хорошую умную микросхему-декодер и штамповать ее, чем изготавливать приличные по внешнему виду и качеству грифы с датчиками под порожками.
• Многие гитаристы хотят использовать MIDI-гитару не для записи партий других инструметов, а для получения необычного звучания при живом исполнении, т.е. использовать синтезатор как процессор эффектов. И здесь второй подход потенциально позволяет передавать гораздо больше нюансов игры, в частности, подтяжки (контроллером Pitch Bend), а также тембровые варианты звучания с помощью Expression, Aftertouch и т.п.

В проекте "Трынделка" использован подход А, поскольку подтяжки я не использую, а сделать подобное устройство самому мне показалось гораздо проще. Я не работал с DSP, а опыт работы с обычными микроконтроллерами уже был, и что как делать было в принципе понятно. Кроме того, устройства второго типа от Roland'а есть у нас в продаже по приемлемым ценам (от 400 у.е., если верить той же статье), и по мне его однозначно проще купить, чем делать самому.  К радости моей оказалось, что у меня на работе есть все необходимое для программирования Микрочиповских контроллеров и сами микроконтроллеры PIC16x74B "в неограниченном количестве", у которых на борту  - куча портов,  выдающих до 20 мА, асинхронный последовательный приемопередатчик и восемь программируемых аналоговых входов, коммутируемых со встроенным АЦП.

<<< Назад   |   Вперед >>>