2018年07月13日

SDカードにデータをトランスファーする方法

microSDHC16GB class10 UHS-1の価格が1000円を切っていたので、これを評価用に購入した。

Teensy3.5/3.6にはmicroSDのソケットが標準装備されているので、これを使った実験を行いたい。 本当は1G程度でも十分すぎる位なのだが、最近は容量が小さくて速いものはまず商品化されていない。 SDカードの使用用途を考えると当然なのではあるのだが、、、。

SDカードのデータ型はキャラクターなので、数値を記録する場合はデータ型の変換が必要になってくる。

いろいろと調べてみたところ、まずSDカードにデータを送信する前準備の手段としてこのような記事を見つけた。

データを送る場合は、

dtostrf(write_var, 16, 14, outstr);

のように、データをWrapせねばならんようだ。

次に受けの方だが、Arduinoにはstring.toFloat()という便利なものがあるものの、これは下桁が丸められちゃうマヌケな仕様なので、別の方策を探すことになった。

で、見つけたのがこの方法で、

char inChar[inData.length() + 1]; //determine size of the array
inData.toCharArray(inChar, sizeof(inChar)); //put readStringinto an array
read_var = atof(inChar); //convert the array into a float

といった手段を取ることで、文字列のデータアレイから浮動小数点の結果を引き出している。

目的達成のための手段がはっきりしてきたので、ここからスケッチを書いていったのだが、 シリアル表示の関数 printIn は小数点以下2桁で丸めが行われてしまうために、浮動小数点を扱う動作の確認ができない。

その後、小数点以下がまともに表示されるprintfという関数を見つけたが、これの実装がどうやっても上手く出来ず、暫くの間悩まされることになった。 

折衷案として読みだしたデータを1000000000000000倍に拡大する手段を思い付いて、問題は解決した。

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が、、、若干の誤差が出るのが少々気持ち悪い。 果たして、これは「仕様」なのであろうか???

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SDカードはEEPROMのようなアドレス指定ではなく、ファイル名の指定でパラメーターを保持することになるのだろうか? 波形データ等大きめなファイルも格納できるので、ちゃんと仕組みを作ると相当便利になると思う一方で、データがぶっ飛ぶと全てが終わる。 その辺のリスクの重さは実際に運用してみないと判らないだろう。

データアレイは、sizeof( )を使うと自動でキャラクターの数を測って、文字列の長さが異なってもちゃんとデータを読み込んでくれる。これをシーケンサのステップ数の自動計測に応用できれば、パターンの作成がとても楽になると思う。

SDカードでデータの保持が行えるのであれば、ネット上に波形編集アプリ等の管理系サービスを展開するのが今風なのかもしれない、、、。
posted by Yasuski at 13:58| AudioElectronics

Open.Theremin@Arpeggiator/DigitalSequencer系列モードの記録

まずは、モノフォニック系から。



単純に1Voice分の発音をシーケンサーに振っている。 フレーズはCodeに直接記述するが、利便性に問題がある。 MicroSDのデータを読み込む等、外部データとのリンクを行えるようにシーケンサーとしての機能を研究する必要がある。 フレーズはよくあるブルース進行ベースなので、汎用性はある方だろう。 どちらかというとトレーニングモードの側面が重要なので、この機能自体は今後も保持する予定。

こちらは、実験で仮実装した2VoiceモードのDigitalSequencer。



ベースと伴奏でVoiceを2ch分専有しているため、主旋律が3Voiceに限定されて音が薄くなる弊害あり。 こちらも、外部とのデータリンクが行えない現状では実用性に乏しいだろう。

何れのモードも、事前にオシレーターの構成と波形の選択を厳密に行う必要がある。 Transition設定によって出音が激変するので、オシレーター相互の位置関係を吟味することが重要。 単音源故に音が単調になってしまうので、専用の楽器っぽい波形を準備したほうが良い。



こちらは、プリセット12種とChordEditモードのアドレス#1に記録した音列からフレーズを選択する7step系のシーケンサーのデモ。 実用性は十分なので、今後はプリセット分のフレーズを吟味していく予定。
posted by Yasuski at 02:03| open.Theremin

2018年07月11日

Open.Theremin@バグフィックス等の整備を行う

そろそろバグ潰しのタームに入っているが、運用上問題が発覚しているポイントから地道に潰していく。

まず、メモリのアサインが怪し気だったChordEditモードの不具合を解消。 これは、ArpeggiatorMode分だけ拡張したアドレスの処理を失敗していたのが原因だった。

次にTunerのピッチを確認したところほぼ完全な"E"だったので、これを慣習的に判り易い"A"に変更した。設定上偶々500という値が、偶然"E"と合致していたようだ。 

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Screen Shot 2018-07-10 at 23.59.57.png

iPadのチューナーアプリで測定したところ、ほぼ完璧な440Hzを確認。

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ついでに、Sequencerのフレーズを編集し易いように、変数を追加しておいた。

Screen Shot 2018-07-10 at 23.58.52.png

ChordEditMode上でチューニングの設定がいきなり不能になる現象は、ロータリーエンコーダーのデータ型がintなのが原因と判明したので、該当する箇所のデータ型をuintに変更。 同時に、ヴォリューム系など負の値を扱わない箇所のデータ型にも修正を行っておいた。

処理が重くなってきた感があるので、アルペジエーター周りのダイエットが必要になるかもしれないが、表面的な不具合は一通り解消できた模様。

課題としては、プリセット波形のチューンアップが望まれるので、これは今週中にこなすべき案件としたい。

ハードウエア面では、新しく届いた基板を仮組してみた。

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赤&黄のトップパネル基板は、精度が上がっているため緑基板よりも嵌め込みが容易になっていた。

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メイン基板との取り付けにはVRTの高さ分のギャップを解消するために、ロータリーエンコーダーにワッシャー3枚を挿入している。

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赤/黄基板の合せ目の精度が心配だったが、こちらも問題はない模様。

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黄色い方の基板にはアンテナ側のオシレーターを実装できる仕様だが、温度変化による周波数変動の問題が心配される。
posted by Yasuski at 06:35| open.Theremin

2018年07月09日

Open.Theremin@DigitalSequencerの実装

ふと思い付いたのだが、メモリーしたコードをアルペジエーターに反映させたらシンプルで面白そうだ。

メモリーは16パターン登録できるので、伴奏の幅がさらに大きく展開する。 ROMの容量にはまだ相当余裕があるので、アルペジエーターのコードパターンを8から32に拡張しても問題は無い。

で、、、早速組み込んでみた。 



暫定でArpeggiatorと同じ7stepとしているが、これはMemoryの用法次第で最大64step(4note x16ch )まで拡張できる。 ただし、これをやるとChordMemory機能が使い物にならなくなるので、実質的には最後の4アドレス分を使った16stepとするのが正解だろう。 シーケンスの循環は、別のパラメーターで決定できるので、これは呼び出すシーケンスのチャンネルごとに個別に設定する。 現実的には7/8/9/10/14/16stepを準備することになる。 ランダムモードで演奏する場合はstepに拘る必要はあまりないのだが、とりあえず音符をバラす方向で考えることにする。

運用試験の結果ニーズがありそうに感じたので、思い切って16StepSeqencerの実装を行った。

あくまでArpeggiatorの拡張機能といった扱いだが、7StepのみだったStep数の選択を7・8・9・10・12・14・16に拡大している。 

全Stepへの対応はアップカウントとランダムのみで、オルタネイトとダウンカウントは7・8・9Stepのみに対応させているが、運用形態に依っては対象を拡大する可能性もあり。

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実用性を考慮して、SequencerがChordMemoryから参照するアドレスを使用頻度が少ないと思われる8番から16番をメインに指定して、本来の「コードを記録する」機能との整合性を図った。

スリム化は図ったものの、仕込みが大変で完全な実証試験は明日以降に持ち越すことにした。

何となくだが、Bluesっぽいベースラインが欲しくなって、ブルース進行専用のシーケンスを追加する事を思い付いた。 この場合はベースラインの繰り返しなので、メモリーの再利用が出来る筈。 しかも、bluesのベースラインは結構決め打ち?っぽいので、ルートの決定だけをメモリーでやって、あとはプリセットで問題ないかもしれない、、、。

ということでフレーズを解析したネタ元から、ノートのステップが96にもなってしまった。 

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ベースラインはアンテナ入力のピッチを追従せずに、MemoryChannelModeのアドレス1番のVoice01に記録したピッチをルート音に固定して運用する特殊な用法なので、対策を講じた2VoiceMode(赤)の#15を専用アドレスに振っておいた。 

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勿論、通常モードでもアサインは可能だが、多分ピッチが滅茶苦茶になるので対策が必要だが、予期せぬ形で妙なエフェクトが掛かる可能性もあるので、暫くは運用を行いながら様子を見ることにする。

追記:

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シャッフルっぽいフレーズの再生を目指したら、288Stepが必要になってしまった、、、。



シャッフルは実質3連符なので、一巡させるのに最低でも12stepが必要だったが、ノリがいまいち。 ノリの再現を考えれば16step以上が望ましいので改変するか。
posted by Yasuski at 04:10| open.Theremin

2018年07月08日

Open.Theremin@デバッグのまとめ

昨日の流れはデバッグ作業が中心だったのでその内容をまとめておく。

まず、記録不能だったアドレスを修正した。これは機能を削っていた部分を復活した際に、別の該当する部分のラインをコピペして、アドレスの修正を多なっていなかったために発生した不具合だった。

Screen Shot 2018-07-08 at 8.53.45.png

次に、用法上の問題で、ついオーヴァーレベルになってしまう波形編集のヴォリューム設定ノブのデータ出力を右シフトして、変化を鈍化させる手当を行った。これは、ロータリーエンコーダーのアクセラレーション機能が過剰に作用する弊害で、微調整が必要な項目には手当を行うべきということで、他のCHのパラメーターにも調整を行っておいた。

Screen Shot 2018-07-08 at 8.55.45.png

バックパネルに追加したMAX5541の接続が怪しいので、ハンダメッキなどの手当を行っておく。

実際に追加機能を利用した演奏方法を探っているが、やはり事前のプリセットが勝負どころというか、波形の選択が全てを決することが解りつつある。これは、プリセットを含めて全容を考え直す必要があるということだが、こればかりは、実際に運用を行った結果をフィードバックするしかない。

所謂楽器とガジェットの境目は、この用法の確立という点に掛かっていると自分は思っているので、機能の開発と同時に実践的な用法の発見を行うことを忘れないようにしていきたい。

追記:

ピッチデータのEEPROMの格納領域を拡大して、リアルタイム処理の負荷を軽減する事を目指した。

今いじっているプログラムは基本構造がTeensy3.2の仕様に準拠していて、限られたEEPROMの容量に合わせて記録するデータを圧縮していたが、その分リアルタイムの処理に負荷が掛かる構造だった。

Screen Shot 2018-07-08 at 8.51.41.png

Teensy3.6はEEPROMの格納領域が2倍もあるため、この処理に掛かるピッチ係数をEEPROMへの記録時に計算して登録してしまえば、その分リアルタイム処理負荷が軽減される筈。

ということで、データ幅をint16_tからfloat64_tに変更して記録を行うように、EEPROM関連のコードを書き換えた。

Screen Shot 2018-07-08 at 8.49.36.png

メモリーが足りなくなった後半部分ではセコく立ちまわっていたようだが、基本的には混乱を避けるために「足りないメモリー状況下であっても、余裕を持たせて大雑把にメモリーアサインを展開」していたことがラッキーだったようで、該当するメモリー領域の拡張はすんなりと行えた。

実験の結果、CodeMemoryMode選択時で感じていた処理の遅れによるザラザラ感が軽減された。
posted by Yasuski at 02:03| AudioElectronics

2018年07月06日

Open.Theremin@ランダムアルペジエーターの実装

昨日実装したMetroを使ったS&Hっぽい仕掛けを眺めていて、これはアルペジエーターに変身させられるのでは?と思いついたので、パターンを登録したデータアレイをロータリーエンコーダーで選択し、アレイをランダムに読み出す機能に改変した。

Screen Shot 2018-07-06 at 7.24.02.png

ランダム係数を音源の数だけ用意して、和音の再生を可能にしている。 ランダム音列(ややこしい)を読み出す場合も専用のランダム係数を用意してあるので、和音がランダムに展開する複雑な効果が得られる。

青色LEDをアサインした音列の選択を行うロータリーエンコーダーは18番目のパラメーターとして下側のノブに追加する。 インターフェイスは試験運用の経験から、デフォルトで水色の波形選択、一つ進めて紫色のtransition設定、一つ戻して青色の音列選択、更に一つ戻してMetroのRate設定といった風に、使用頻度の高いパラメーター群が近接するように仕様を小変更している。

ランダム機能はRateControlの最小値辺りで順送り/逆順送りを切り替えられるよう条件分岐を仕込むと、更に使い勝手が良くなりそうだ。 アップ&ダウンモードのアサインが難しいが、最小値近辺に3ポイントだけ機能を追加するのが正解か、、、。



とか言ってるウチに速攻で作ってしまった。 利便性を考慮して、専用のアルペジオパターンの切り替えノブ(赤)を準備した。 切り替えノブは、0〜3のアドレスを循環して出力する。

まず、アドレス"0"にアサインされているのは、トリガー毎に順送りで0〜6を出力する関数で、

WS001345.JPG

この出力を使って、pitchTableに記録した音列を順番に参照する。

次のアドレス"1"には出力が0〜6を昇り降りする関数がアサインされている。

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出力のオーバーフロー時に正負の符号を反転させて、昇降順を切り替えている。

アドレス"2"には"0"とは逆の減算方向にデータが変化する関数を配置した。

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そしてアドレス"3"は先に説明した「擬似ランダム値」を発生させる関数が割り振られている。
posted by Yasuski at 08:03| open.Theremin

2018年07月05日

Open.Theremin@基板が届いた&日誌みたいなもの

発注していた基板が到着したので検品を行った。

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メイン基板にはDAC3関連と光ファイバー送信ユニットを駆動するドライバを新たに追加している。 

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これで、アナログ出力は3ch体制となった。 なお、このヴァージョンではOverload対応のレベルシフターの実装は未了。

黄基板の裏に配置したVCO。 

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近接した本体側の2chを使わないための選択肢だが、アンテナ端子の配置を失敗している。 ただ、これをリファレンス源として考えれば問題はない。 回路の修正は、次回発注時に反映される。

多分最終ヴァージョンとなりそうなV3基板。 

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こちらにも、リファレンス用のオシレーターを実装してあるが、使い物になるかどうかは実験してみないと判らない。

検品後にトップパネルのシェイプの摺合せを行った。 

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単純な平ヤスリを使った都合数分の作業で形を合わせ込めたのは進歩といえるだろう。

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メイン基板(緑)は概ね問題無さそう。 VRTはロープロファイルな製品がなかなか手に入らず、安売りしていたメーカー製のこれで折衷することになった。 

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VRTの実装時にタッパが合わない問題が出てくるが、これはRGBロータリーエンコーダーのシャフトに5mm程度のシムを噛ますことでなんとか対応が可能だった。 懸案だったシャフト穴の位置もギリギリ誤差内で問題なし。

昨日設計した基板の裏面に配置していたアナログスイッチの端子配列を勘違いしていたのでコレを修正したが、またもやグランドパターンの接続がパズル状態に陥ってしまい、手当に1時間ほどが費やされることになった。

otot414e.png 

他の修正箇所として、ADATエンコーダと共通だった5Vアナログ電源ラインにラインフィルタを入れて軽く分離を行った。 また、出来る限りノイズの影響を回避するために、効果は未知数ではあるがアナログ回路の周りにグランドポイントを増設しておいた。、

ここ最近の実験の結果、FrequencyDetectorの動作が不安定に思えたので、FTM0_FILTERの項目を現状の7からFまで引き上げて実験を行ってみた。

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早朝なので大音響で実験は出来なかったが、ガサゴソするノイズっぽい不安定さがマシになったようだ。

あと、ロータリーエンコーダーのアドレス送りでゼロ未満の逆順方向でバグの発生を確認したので、これをフィックスしなければならない。 現状でも用法を間違えなければ問題はないレベルだが、演奏時の環境で混乱するのはいただけないので、出来ればフィックスしたいところ。
posted by Yasuski at 08:14| open.Theremin

2018年07月03日

Open.Theremin@OverloadモードとBIAS電圧について

今日は涼しくなった夕方からレベル調整システムの評価を行っていたが、修正したBIAS電圧の影響が思いの外大きく、Overloadモードの持ち味がかなり薄れてしまう弊害が発覚した。

これは、本来ならば間違いであったBIAS電圧をグランド電位に設定するという、アナログ的な手当を知らず知らずに行っていたために発生してた行幸だったが、修正を行った結果これによって得られていた効果が消失してしまった。

間違いであっても効果的な仕掛けは復活させねばならないが、そのために他の機能が犠牲になるのも考えもので、ここはBIAS電圧の切り替えを行う機構を追加するしか無い。

BIASの切り替えにはDPSTが必要で、この機能を持ったMAXIM製のICは確か在庫があるはず。 で、ストックを掘り起こしたところ、MAX4603というアナログスイッチを発掘した。

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4個のSPSTで構成されているスイッチはDPSTとして使用出来るように極性の違うものでペアを組まれているが、そのうち、一組は共通端子を設定せず個別にVRTのグランドラインの断続に使用する。 残りの2個はDPSTとして、Overload出力にアサインしているDAC2のBIAS電圧を切り替える。

少々ややっこしい回路の構成となったが、予め20pのICソケットを基板に展開していたことが功を奏して、素子の積み替えはスムーズに進んだ。 ソフトウエア側で、制御信号の極性を反転する必要があったが、概ねスムーズに転換は進んだ。

実験の結果は上々で、元の暴力的なサウンドが帰ってきた。



将来的には、BIAS電圧を可変して音質の変化を確認する機能を搭載する予定。

posted by Yasuski at 21:06| open.Theremin

Open.Theremin@出力レベル調整回路を実装する

アッテネーターのグランド電位を断続することで、ラフにレベル調整を行う機構をバックパネルに追加した。

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スイッチはMCUから制御信号のラインを完全にアイソレート出来るPhotoMosRelayを使用している。 MCUから送信されたフラグによって、アッテネーターのグランド側のオン/オフを行う仕組み。アッテネーターが介在した分だけ出力インピーダンスが上がることを避けるために、終段にオペアンプを配置した。

新たに追加した部品は、PhotoMosRelay/AQV203 ✕2、OpAmp/OPA2134、多回転トリマVR、3.3V電源IC、若干数の抵抗&コンデンサで、PhotoMosRelayとOpAmpの電源ラインは3.3V/5Vに分離している。

で、回路を組み上げて実験したところ、明らかに音が歪んでいる。

原因はバッファー入力のバイアス設定をグランド電位にした為と思われるが、既に入力する信号が歪んでいるOverload系は問題はなくても本線がこれではダメなので、セオリー通り1/2VCCのバイアスラインに接続し直して、歪の消滅を確認できた。

次に、肝心の音量の自動調整装置の実験に臨んだ。 ひとまず、ラフな減衰レベルを設定して音源の切り替えを行ってみたところ、音量差が激しいプリセットにアクセスしてもいきなり爆音状態に陥ることは無く、まともに音量調整機構が働いているようだ。 また、Overload系のラインに通常レベルの信号をアサインした時にアッテネーターをオフる回路だが、該当するプリセットにアクセスした場合に音量差が生じることは無く、正常に動作していた。

オプション扱いのDAC3用にも予備のバッファー回路をリザーブしておいた。 いまのところアッテネーターと出力コンデンサを実装してはいないが、レベル調整が必要になったら即応できる状態にしてある。

大改装前に接続ラインの確認と、部品の仮配置を行っているところ。

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posted by Yasuski at 07:50| open.Theremin