Klawiatura MIDI. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Klawiatura MIDI. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Muzyk

Komentarze do artykułu

Charakterystyczną cechą opisywanej tutaj klawiatury jest to, że jej wyjściem nie jest dźwięk, jak w konwencjonalnym EMR, ale wyjście cyfrowego interfejsu MIDI. Do takiej klawiatury można podłączyć różne instrumenty muzyczne, jeśli oczywiście mają one wejście z tego interfejsu. Wiele syntezatorów przemysłowych, na przykład seria PSS firmy Yamaha, ma mniejsze klawiatury, które nie zawsze są wygodne do gry, a klawiatura MIDI z pełnowymiarowymi klawiszami może znacznie rozszerzyć ich możliwości wykonawcze. W tym przypadku nie ma oczywiście konieczności dokonywania jakichkolwiek przeróbek czy modyfikacji konstrukcyjnych instrumentu – wystarczy podłączyć klawiaturę kablem MIDI do wejścia „MIDI IN” syntezatora i zaprogramować ją do odbioru sygnałów MIDI .

Proponowane urządzenie może również stać się częścią Twojego domowego studia MIDI lub zostać wykorzystane w połączeniu z modułami brzmieniowymi i samplerami w wersji bezklawiaturowej „Rack”.

(kliknij, aby powiększyć)

Cyfrowy interfejs muzyczny MIDI, który pojawił się w 1982 roku, umożliwił oddzielenie części wykonawczej (master) i generującej dźwięk (wykonującej) części instrumentów muzycznych [1-3]. Informacje przesyłane między nimi mają formę prostych poleceń, wspólnych dla klawiatur, gryfów, instrumentów dętych i innych zakłóceń elektromagnetycznych. Polecenia odzwierciedlają wpływ wykonawcy na instrument, na przykład „WŁĄCZ NOTATĘ”, „ZMIEŃ POZYCJĘ KONTROLI”. Pomimo tego, że techniki i techniki gry na instrumentach różnią się, polecenia MIDI są uniwersalne, co pozwala na łączenie EMI różnych typów i uzyskiwanie niespotykanych dotąd kombinacji możliwości wykonawczych i dźwiękowych.

Zadaniem urządzeń wykonawczych jest jak najpełniejsze i prawidłowe dostrzeżenie i przekazanie najbardziej subtelnych odcieni wykonania muzycznego. Współczesne klawiatury EMR nazywane są dynamicznymi, ponieważ rejestrują nie tylko fakt naciśnięcia klawisza, ale także siłę czy prędkość jego naciśnięcia [5], co może mieć wpływ zarówno na głośność dźwięku, jak i na jego barwę – w zależności od sposobu jego zaprogramowania AMY. Co więcej, prędkość może kontrolować aktywację efektów dźwiękowych, a nawet przełączanie tonów. Na przykład, gdy gra się „miękko”, instrument brzmi jedną barwą, a gdy gra się „mocniej”, brzmi inaczej. Technika ta jest często stosowana w instrumentach samplerowych. Powiedzmy, że nagrywają do samplera dźwięk fortepianu z mocnym i słabym uderzeniem w klawisz, a następnie miksują dźwięki w proporcji zależnej od szybkości naciśnięcia. Pozwala to symulować zakres dynamiki i barwy naturalnego fortepianu i elastycznie kontrolować go podczas gry.

Jednak wiele instrumentów akustycznych ma co najmniej jeden stopień kontroli tonu więcej. Instrumenty gryfowe i dęte pozwalają znacznie różnicować dźwięk po zagraniu nuty. Gra na instrumentach smyczkowych i gitarze elektrycznej obejmuje sztukę nawiasów klamrowych, vibrato i inne efekty wykonawcze w całym brzmieniu nuty. I jakże kuszące dla klawiszowca jest użycie nie automatycznego, ale palcowego, naturalnego i żywego „vibrato” lub ożywienie akordu poprzez wprowadzenie modulacji bez odrywania palców od klawiszy) Klawiatura dotykowa pozwala zrobić wszystko to dlatego, że mierzy nacisk siły palców muzyka podczas dźwięku nuty. Być może w przyszłości pojawią się klawiatury mierzące nacisk na klawisze we wszystkich trzech kierunkach – muzycy z pewnością będą chcieli to wszystko wykorzystać.

Oczywiście wszystkie mierzone parametry muszą być przesyłane przez interfejs i kontrolować wszystkie podłączone EMI. W tym celu standard MIDI udostępnia narzędzia, których istotę odzwierciedla podana tutaj tabela. 1. Polecenie „WŁĄCZ NOTATKĘ” niesie informację o sile lub szybkości naciśnięcia każdego klawisza klawiatury. Wszystkie klawiatury dynamiczne mierzą i raportują ten parametr w zakresie od 0 (brak dźwięku) do 127 (fortissimo). Podobnie polecenie „NOTE OFF” informuje o szybkości wydawania nuty. Niewiele klawiatur mierzy ten parametr, dlatego często używają polecenia „ON NOTE” przy zerowej prędkości, co nie jest zabronione przez standard MIDI. Komenda „NACISK NA KLAWISZ” przekazywana jest tylko przez niektóre klawiatury dynamiczne – takie, które po zagraniu nuty wyczuwają nacisk palców muzyka na klawisz. Polecenie „POZYCJA KOŁA” jest przesyłane w momencie obrotu koła zmiany tonu, jeśli oczywiście takie istnieje.

Tabela 1
Polecenie (w kodzie szesnastkowym) Bajt stanu (n - numer kanału) Pierwszy bajt danych (0...7Fh) Drugi bajt danych (0...7Fh)
WŁĄCZ UWAGA 9n Numer notatki Prędkość (1...7Fh)
WYŁĄCZ UWAGA 8n
9n Numer notatki
Numer notatki Prędkość zwalniania
Prędkość=0
NACISK KLUCZOWY 0An Numer notatki Siła nacisku
POZYCJA KOŁA 0En Dolne 7 bitów Wysoka 7 bitów
ZMIANA ZARZĄDZANIA 0 mld 0 - kontroler 0
1 - kontroler 1
(koło modów)
*
*
*
1Fh - regulator 31
20h - kontroler 0
21h - kontroler 1
(koło modów)
*
*
*
3Fh - regulator 31
40h - przełącznik 0
41h - przełącznik 1
*
*
*
5Fh - przełącznik 31
Wysoka 7 bitów
Wysoki 7 bitów ---- Wysoki 7 bitów
Dolne 7 bitów
Dolne 7 bitów
---- Niższe 7 bitów
0-off, 7Fh-on
0-off, 7Fh-on
---0-off, 7Fh-on

Duża grupa poleceń „ZMIANA STEROWANIA” zarezerwowana jest dla dowolnych sterowników, zarówno dyskretnych, jak i działających w sposób ciągły. Powiązanie poszczególnych przełączników i elementów sterujących z kodami wysyłanych i odbieranych poleceń jest indywidualne dla każdego przyrządu. Należą do nich również koło modulacyjne, za pomocą którego można kontrolować efekt vibrato podczas gry.

Proponowana klawiatura MIDI jest najprostszą. Przesyła tylko dwie komendy – „ON-OFF NOTE” w dowolnym z szesnastu kanałów MIDI. Ponieważ klawiatura nie jest dynamiczna, prędkość zwolnienia naciśnięcia jest zawsze przesyłana z tą samą prędkością – 63. Dodatkowo co 300 ms wysyłana jest komenda „ACTIVE TEST” (bajt OFEh), czasami używana do testowania połączenia elektrycznego MIDI.

Jednoukładowy mikrokomputer K1816BE35 (DD6) umożliwił znaczne uproszczenie obwodów urządzenia. ROM K537RF5 (DS1) zawiera kody programu realizowanego przez mikrokomputer (tabela 2). Luki w tabeli można wypełnić dowolnym kodem. Rejestr K580ИР82 (DD7) służy do przechowywania młodszej części adresu ROM [4]. Sygnał na wyjściu „MIDI OUT” generowany jest programowo, zatem prędkość transmisji zależy bezpośrednio od częstotliwości rezonatora kwarcowego ZQ1. Jego częstotliwość może mieścić się w zakresie 8820...8990 kHz - całkiem odpowiedni jest np. rezonator stosowany w dekoderach PAL o częstotliwości 8,86 MHz.

       Tabela 2 Adres 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 abcdef K.S. 0000 23 ff 3a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5d5c 0010 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 34 80 bf 64 74d7 0020 pne 00 b8 20 bа 08 bb 08 f0 2c 39 2c 97 36 50 67 bc1e 0030 f6 b0 1с eb 29 a0 18 ea 26 ef 20 b9 fe 34 00 04 9f9c 0040 1e ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff 1e0f 0050 a7 67 e6 80 04 32 0 i nast ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff aca0080 2 9d b3 1f f03 90 9 a34 00 03 fc 24 9 a34 00 9 b8 3b0090f 3 34f 00 2 04d 32 6 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff d00cc 0 b2 9 d b3 1f f03 80 9 a34 00 03 fc 24 9 a34 00 9 b7 2b00f 0c3 34f 00 2 04d 32 6 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff d0100cc 23 00 3 9a f7 e7 e7 e7 e9 b08 00 00 00 00 00 00 8 3 b0110b00 00 00 00 3 77 00a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 1 1 b0120b00 00 00 00 9 14 e23 3 9 ff 0a b9 2a e83 7b 1 ff ff b0180b8 3 b0 00f b8 20 b9 08 b 0 00 b18 9 88 e10 4 bb 3 fb 0190a07f 39 36 97 8 83 eb 8f 3 b0 36f a9 83 9a 1 ff ff ff fXNUMXfXNUMX

Przycisk SB1 „Reset” mikrokomputera służy do programowania numeru kanału MIDI. Styki klawiatury S1-S64 podłączone do multiplekserów K155KP1 (DD1-DD4) są odpytywane sekwencyjnie w celu wykrycia wciśniętych klawiszy. Wyjścia tych mikroukładów przełączane są przez multiplekser K555KP2 (DD5). Stan odpytywanego styku rejestrowany jest na wejściu testowym TO (pin 1) mikrokomputera DD6. Klawiatura zasilana jest ze źródła prądu stałego o napięciu 5 V, a pobór prądu nie przekracza 0,5 A.

Nie opracowano płytki drukowanej dla urządzenia. Aby skrócić długość wiązki, bezpośrednio pod klawiaturą umieszczono multipleksery DD1-DD4. Zamiast styków mechanicznych S1-S64 można zastosować kontaktrony z magnesami przyczepionymi do klawiszy. Styk S1 odpowiada dolnemu klawiszowi (nuta C oktawa durowa), S64 - najwyższemu. Złącze X1, poprzez które podłączony jest kabel MIDI do klawiatury MIDI, to standardowe pięciopinowe gniazdo СШ5 (DIN-5) z niewykorzystanymi pinami 1 i 3.

Mikroukład K1816BE35 można zastąpić K1816BE39, K573RF5 z K573RF2 i K555KP2 z K555KP12. Multipleksery DD1-DD5 mogą być dowolne, podobne do serii K133, K555, K533, K1533.

Dzięki znanym, dobrym częściom i bezbłędnemu montażowi klawiatura zaczyna działać natychmiast po włączeniu zasilania. Jeśli jednak tak się nie stanie, najpierw sprawdź, czy na wszystkich chipach jest napięcie zasilania. Za pomocą oscyloskopu obserwuj impulsy zegara na pinie 11 układu DD6. Brak oscylacji jest oznaką nieprawidłowego działania tego mikroukładu lub rezonatora ZQ1.

Następnie odłącz pin 1 układu DD6 od styku 9 układu DD5 i podłącz go do wspólnego przewodu. Podłącz słuchawki do gniazd 5 i 4 złącza X1 - powinny być w nich słyszalne kliknięcia z częstotliwością około 3 Hz - to tam przesyłane są bajty „Active Check” OFEh. Jeśli ich tam nie ma, oznacza to, że jeden z mikroukładów DD6, DD7 lub DS1 jest uszkodzony. Następnie przywróć połączenie pomiędzy pinami 1 i 9 układów DD6 i DD5. Teraz powinno być słyszalne kliknięcie w telefonie za każdym razem, gdy naciśniesz i zwolnisz klawisze. Jeśli tak nie jest, przyczyną jest usterka w zespole chipów DD1-DD5 lub wśród styków klawiatury są one trwale zwarte.

Podłącz klawiaturę do instrumentu zgodnie z zaleceniami zawartymi w [3]. Po włączeniu zasilania klawiatura automatycznie dostraja się do pierwszego kanału MIDI. Aby zmienić numer kanału, naciśnij przycisk SB1 „Reset” i nie zwalniając go, naciśnij klawisz z numerem seryjnym żądanego kanału. Najpierw zwolnij przycisk, a następnie klawisz. Po takim przełączeniu obwodów urządzenia wszystkie polecenia będą przesyłane kanałem o wymaganym numerze.

literatura

Subbotkin M.MIDI. - IN/OUT, 1992, N1, s.18.
Kudeev Yu MIDI-oobsobyaiya. - IN / OUT, 1992, N 2, s. 66, 67.
Studnev A. Co to jest MIDI? - Radio, 1993, N 1, s. 32, 33; nr 2, s. 23-25.
Stashin V.V., Urusov A.V., Mologantseva O.F. Projektowanie urządzeń cyfrowych na mikrokontrolerach jednoukładowych. - M.: Energoatomizdat, 1990.
Kuzniecow L. A. Podstawy teorii, projektowania, produkcji i naprawy elektrycznych instrumentów muzycznych. - M.: Przemysł lekki i spożywczy, 1981.

Autor: Aleksiej Studniew, Żukowski; Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Muzyk.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Inteligentny długopis do digitalizacji pisma ręcznego 01.05.2016

Francuska firma Oree znana jest z nietypowych produktów, takich jak Oree Wooden Keyboard, drewniana bezprzewodowa ładowarka do smartfonów z wbudowanym systemem głośników oraz drewniany gładzik. Tym razem oferta Oree została uzupełniona o inteligentny długopis premium, który w parze ze specjalnym notatnikiem potrafi nie tylko pisać na papierze, ale także automatycznie powielać, przenosząc dane na urządzenie mobilne, wszystko „pisane długopisem” .

Korpus urządzenia, zwany Stylografem, wykonany jest z miedzi i wizualnie przypomina pogrubiony długopis, który bazuje na zwykłym tuszu. Elegancki, minimalistyczny design i miedziana rama od razu wskazują na dość wysoki koszt produktu, który przy użyciu markowego notebooka przekaże – zdigitalizuje – Twoje szkice, rysunki i notatki wprost do aplikacji mobilnej. "Chip" Stylografu Oree to zdolność do zachowania wrażenia dotykowego pisania atramentem na papierze, podczas tworzenia kopii odręcznego materiału w formacie elektronicznym.

Jeśli chodzi o zeszyt, to jest to zeszyt o objętości 190 stron formatu A5, wykonany w tradycyjnym formacie. Akcesorium kosztuje 25 dolarów, ale Stylograf bez niego okazuje się bezużyteczny: w notatniku zastosowano papier mineralny, na którym długopis pozostawia ledwo zauważalne ślady. Zasada działania urządzenia zakłada, że ślady (odbitki) z pręta o powierzchni roboczej 0,7 mm będą rejestrowane przez szybką kamerę zamontowaną w uchwycie. Wbudowana bateria powinna wystarczyć na dwa dni pracy w trybie umiarkowanym.

Przesyłanie danych z inteligentnego pióra odbywa się za pośrednictwem połączenia Bluetooth ze smartfonami / tabletami opartymi na systemie Android / iOS lub Windows PC. Koszt nowych elementów to aż 300 dolarów, do czego trzeba będzie doliczyć 25 dolarów za kompletny zeszyt. Jedyną dobrą rzeczą przy takiej cenie jest to, że Stylograf wykorzystuje rdzeń typu D1, który w każdej chwili można łatwo wymienić na nowy.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Medycyna z odpadów

▪ rodzą się stulatkowie

▪ Korzyści ze spania w godzinach pracy

▪ Najjaśniejszy wyświetlacz OLED do smartfonów

▪ Płeć pisklęcia jest nadal widoczna w jajku

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Technologia podczerwieni. Wybór artykułów

▪ artykuł Język jest duszą ludzi. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy potrafisz wymienić choć jednego irlandzkiego świętego? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Malina pospolita. Legendy, uprawa, metody aplikacji