Open.Theremin＠実験用筐体にモメンタリスイッチとデジタルスイッチを増設する

昨日のアップデートからSequencerが不調で何をやっても修正が行えない。　理由が判らず原因を探っていたところ、ファイル書き換え時にファイル名を微妙に間違えていたという凡ミスが発覚した。　これを探るのに小一時間は掛けていたのは暑さの所為だと思いたい。

で、Sequencerの動作をコントロールするのに良さ気なインターフェイスはないものかと調査していたところ、ボタンスイッチの便利なスケッチを発見。これはトリプルクリックと長押しに対応しているので、スイッチひとつで結構なタスクをこなせそうだ。

ということで、コードに機能を実装する前準備として、ハードウエア＝現物の取り付けを行った。



完成している楽器に横孔を2箇所空けるのは結構勇気要るのだが、完全にバラすのもアレなのでチタン板の装甲板を挿入して作業を行った。　

今回取り付けるパーツは、白色LEDの照光付きモメンタリ・スイッチと、4bitのデジタルスイッチ。デジタルスイッチは、サンプリングレートの変更等ハードウエア側の設定を直接行うために使用する。

途中、ドリルが噛んで楽器がぶん回される事故が起こったが、何とか無事作業を終えることが出来た。



問題は、デジタルスイッチに取り付けるノブだが、カラー付きのライテルが現在欠品中なのがツライ。で、ジャンクを漁っていたら、一寸大きめだがシェイプが綺麗な地雷探知機のモード切替スイッチについていた面白い形のノブを発見し、コレを取り付けることにした。



取り付けたパーツの端子はテフロン線で引き出して、とりあえずバックパネルに新設した中継ソケットに接続している。



次は、コード側に機能を実装する番である。

基板デザインの変遷・失敗の記録

上の段はMCU変換基板というコンセプトで設計をスタートした。　



最初に汎用性を重視したのが間違いで、（赤基板）その点に関連して色々と齟齬が出てきた反省がある。

http://audiohologram.sblo.jp/article/179140747.html

http://audiohologram.sblo.jp/article/179233996.html

この基盤群には規格を合わせる対象が存在するのだが、対象先の仕様変更に追いつけずに、使い難いものになったのが白基板だった。また、色の濃い基板は塗膜が厚く、SMDの実装に向かないことも判った。

http://audiohologram.sblo.jp/article/181087905.html

緑は2枚あって、1枚目は分圧抵抗の配線を失敗、2枚目は分圧抵抗の配線を修正しているが、1枚目でDAC用BIASのRoutingを忘れるという大失敗を察知できずに、2代続けて同じ間違いをやらかしている。

黄色いのはほぼ完成品で、多分このヴァージョンで更新はしない。

下の段はオリジナルのテルミンの基板だが、最初のヴァージョン（青）はadatへのこだわりがあって、Toslinkの基板上への実装を可能としていたた。ただ、AudioDACの選択を間違えたり、高価なチューニング用のDACが必要だったり、電源が容量不足だったり、、、とあまりに欠点が多い設計で、二代目の青基板で修正を行うことになった。

http://audiohologram.sblo.jp/article/179302990.html

http://audiohologram.sblo.jp/article/179650224.html

http://audiohologram.sblo.jp/article/179860956.html

が、2枚目はレベルシフトICの電源端子の極性を間違えるという大ポカをやってしまい、早々に三代目（緑）にバトンタッチすることになった。

http://audiohologram.sblo.jp/article/181037499.html

3枚目（緑）はLC方式とVari-Cap方式の2種類のチューニングシステムが混在する実験機だが、温度ドリフトの特性差や、調整の煩雑さを考えるとLCに拘る（しかも、Cは異常に高価な代物）意義が薄れてしまったうえに、adatの使用に現実味が薄れる過程で、予備のDACを実装したいという思惑は次の設計に反映される。

http://audiohologram.sblo.jp/article/183121123.html

4枚目（緑）はDACを2機搭載した拡張ヴァージョンだが、ここにきてオシレーターの配線ミスが発覚してしまう。

http://audiohologram.sblo.jp/article/183268999.html

そして5枚目（緑）では3機目のDACの搭載と、通信用光ケーブルの運用を可能にしているが、基板の発注の後にアナログ信号のレベルシフター機能が実用化された。

http://audiohologram.sblo.jp/article/183710547.html

http://audiohologram.sblo.jp/article/183718047.html

次のヴァージョンでその機能を盛り込む予定。　今回のは大きめな改変なので、次のヴァージョンは色を黄色か赤に変えてみることにする。

Open.Theremin＠左手に拠るSequencerの制御を考える

音量をオフっている期間が一定時間を過ぎるとSequencerのstepカウンターがリセットされる機能を思い付き、これを追加した。

スイッチの代わりに、音量がゼロの状態をトリガーにする仕掛けだが、スタートスイッチとして一瞬は働いたものの、長押し（音量ゼロの）を判定するタイマーのリセットが、カウント一巡で再トリガーが掛かる事案を解消できず、構想は失敗に終わった。

やはり、単純なスイッチを増設するのが正道だと思うが、もう少し構造を検討してみようと思う。

で、こちらも左手関連の技術で、テンポを変える機能を考えた。

これは、ある閾値を超えた時に左手のValueをStapRateに換算し、テンポを送らせていく機能だが、左手のセンシングのレンジが異様に狭いことが発覚。これによりVolumeAntennaをセンシングしたデータの処理に関する根本的な問題が発覚してしまい、本来の機能を実装する以前のレベルで修正を行うことになった。

と、紆余曲折があったものの、なんとか実装を完了することが出来た。



実際の運用方法は簡単で、左手をアンテナからある程度の距離に離すと、テンポが徐々に緩くなるリタルダンドの機能が実現する。　自動演奏のテンポを意図的に揺らすことが可能になったのは割と大きな進歩かもしれない。

Open.Theremin＠Sequencerのデータ入力にCS#V規格を新設する

CSVならぬ、C#SVなる珍妙な規格を思いつく。

これは、2biteの処理がややこし過ぎて自分の実力では導入が難しく、だったらカンマの代わりに＃で音階を区切ることで、半音高い表現をする目論見。

要は、”ｎ” とか ” p " などの音楽系としては使い慣れない文字を可能な限り排除したいだけ。

実際の使い方は、休符を入れて、

@,c,c#d,d#e,f,f#g,g#a,a#b,c

といった記述になる。　

'、'の代わりに　'#'を検知すると、sharpのフラグを立てて、条件分岐を行う仕掛けで、とりあえずはまともに動作している。



オクターヴ上は大文字のCに、その上は、nnっぽく数字の０から９と　o,p,q　（A#からCまでに該当させる）を使うことにする。

結局はこの規格もなんかややこしそうだが、概念的には「普通」に近いので、慣れればなんとかなるかもしれない。

Open.Theremin＠SequencerにCSVで記述されたノートを読出す

Arpeggiator/SequencerのCSV読み出し機構の構築が難航している。

ArpeggiatorやSequencerの場合は数列を直接呼び出して記録するWaveformsとは異なり、入力されたキャラクタから条件分岐で対応するピッチ関数を呼び出し、その数値をアレイに記録する方式なので、それだけ処理がややこしくなる。　

入力されるテキストデータはキャラクタをカンマで区切ったものを使うが、カンマが入力された時点でカウンタを一つ前に戻して、そこに記述されたカンマの一つ前のキャラクタを呼び出したのち、キャラクタを条件分岐で選別して、関連付けた数値を呼び出している。



短いフレーズは問題無さそうだったのが、



アレイにデータを延々と書き連ねて前のデータを間違って読んでしまうパターンにハマってしまったようだ。

昼過ぎになって、朝から悩まされていたBUGをフィックスした。

不具合の原因はいろいろとあったが、まずデータアレイの取り込みが上手く行えていなかった原因は、データバッファーを駆動するカウンターのリセットを忘れるという凡ミスだった。



違うファイルを呼び出しているのに同じデータが繰り返し読み出される現象から、原因はすぐに察することが出来たが、試行錯誤を行う過程で件の要素のコピペを失敗したパターンと思われる。

次に改行が行われたCSVの読み出しが正常に行われない症状が見つかったが、ファイルから抽出したデータアレイのカウントは正常値を示している上、テキストデータを「改行なし」に修正した後も動作の不具合は何故か解消されない。



根本的な原因はこちらも凡ミスっぽいとの判断でコードを精査したところ、Sequencerの音源をアサインしているアドレスに関連付けしたステップ数の設定を取り違えているのが原因だった。

以上の手当を行ったところ、無事ArpeggiatorとSequencerにCSV読み出し機能を実装できたが、試作機を設計した時点ではmicroSDを導入する可能性を全く考慮していなかったために、毎度毎度楽器をバラすはめに陥っている。　これを解消するために、USBからmicroSDに直アサインでデータを書き込めないか探っているのだが、いまのところ簡単な方法は見つかっていない。

現時点でRAMの使用量は9割を超えてしまったので、お気楽に機能を追加することはそろそろ出来なくなってきた。



試しに2048stepのSequencerを8系統実装することに失敗している。波形メモリーに関しても16波登録している現状がギリギリといったところか。　プログラムのエリアはまだ3割弱しか使っていないので、起動時に取り込む波形を選択できるような機能の実装が望まれる。

Open.Theremin＠CSVファイルのインポートを可能にする

CSV形式で記述された波形データを外部から取り込めるように、SDカードからのデータ読み出しルーティンに細工を行った。



テストベンチでの動作は確認できているが、楽器上での運用試験は未了。

Open.Theremin＠microSDからロードしたデータでテスト演奏を行った

withMicroSDcard from yasuski on Vimeo.

Open.Theremin＠SDカードの実装

今朝も、好調なギニアからの音楽を聴きながらコーディングを行っていた。

アルペジエーターはシーケンサーの拡張版なので、32step程度に容量を抑えたアレイを作ってこれを展開すればよい。　画像はSequencerのパートだが、Arpeggiatorの構造はこれと殆ど一緒。



ひとまず、チューニング（実はダミー）用に準備したもの以外はEEPROMを全廃して、SDカードにデータをストアする構造にコード全体を改変した。

SDカードは数列や文字列をパソコンで書き込めば良いので、音声の編集が楽になるのと、別の楽器にデータを移植できるようになるのが大きなメリットだろう。

そして、ついにRAMの使用量が8割を超えた。

昨日ハマったのは、SDカードを実装後に楽器を起動してしばらくすると楽器が発狂して失神&再起動を繰り返すという悪夢のような現象で、原因はSDカードに記録したパラメーターファイルの「空欄」だった。

これはEEPROMでもハマった現象で、なんらかのデータが書き加えられていないメモリーを参照した結果ループに陥るパターンと思われるが、これはメモリーにデータを書き込むことでこれを解消できる筈。

楽器はあまりバラしたくないが、一度実装したSDカードを取り外して、とりあえず”０”を書き込んだ結果、システムを復旧させることが出来た。

次に陥っているのは、SequencerやArpeggiatorが全くの無反応なトラブルで、どうもデータのハンドリングが上手く行っていない風である。

一方、波形/音量バランスやピッチの記録はまともに行われていて、こちらは一安心。



で、昨日は暑さに負けてシーケンス系のトラブルは放置していたのだが、一夜明けて思い付いたのは、ローカル変数の扱いを間違えていたのではないか？という疑問であった。

試しにトレーサーを追加してプログラムを走らせてみたところ、やはりMainLoopに入った途端にデータが消えるようだ。





SDカードをスロットに挿入するついでに、MCUにドイツから購入した放熱チップを取り付けた。



別のMCUで実際にダミー運用を行ったところ、結構熱を持つことが判った故の保護策だが、出来ればもう少し表面積を稼いだ製品が欲しい。　

細かい工作を行ったものを以前見掛けた記憶があるのだが、最近は何処を探しても見つけられない。

ちなみに、ドイツからの送料は秋月で同一品を買うよりも安かった。

SDカードにデータをハンドリングする

早朝ギニアからのアフリカンポップを聴きながら始めたコーディングは途中の小休止（居眠り）を挟んで、ようやくSDカードとのデータのやり取りのメソッドが確立しつつある。

SDカードのデータ型はcharなので、MCUとデータのやり取りを行う際に「翻訳」が必要になるが、一度に1biteずつしかデータを読み出せないところが大変に不便な仕様である。



で、これを解消するためにはcharのArrayを組んで、そこに文字列を読み込ませたものを数値に変換するのだが、



このメソッドを探すのに5時間ほど掛かってしまった。

日本語のサイトは殆どアテにはならず、最終的にTeensyのコミュニティーの記事に頼ることになったが、SDカードを使用する場合はその殆どがデータロガーシステムや映像系等だったことから、求める情報にたどり着くまでに時間がかかってしまった。

もちろん、英語の語彙の問題もあるわけだが、何故か日本語で検索しても埒が明かないという、結構ツライ体験をしたのだった。　やはり、嫌でも英語の理解は重要ということか。

画像は、立ち上げからSDカードのマウントを行った後、パラメーター群の初期値を読み込んで、Arpeggiatorのループが開始される模様。　



後半に記録されているArpeggiatorのステップの変移は、読み込んだSequenceのステップ数がそのまま反映されている。



昨日はこの「立ち上げ」に至らず往生したのだが、これは単にハードウエア単位の設定を間違えていたという凡ミスだった。



作業が遠回りになった原因は、SDへのアクセスがままならない時期に予め実験でダブルクオートで変数を囲う形で変換のシミュレーションを行っていたことで、これを文字列を扱えるように改変する過程で思考が硬直してしまい、無駄な時間を過ごすことになった。

その後、シーケンサーの辻褄が合わないところを修正した。　



何故かstep数が過大にカウントされていたが、3個多いという法則性があったので、問題なし。　



これで、適当にフレーズを書き込んでも、勝手にステップを合わせてくれるようになった。

このまま上手く行けば、EEPROMを使わずに外部記録装置に設定を保存できるようになるわけだが、波形の記録から、ゆくゆくはバックトラック音源の再生など、さらなる機能拡張の可能性を確保できたのは大変有意義なことだと思う。

これから、各パラメーターの項目を地味に書き連ねていく作業に入るつもりだが、この気温の所為でそろそろ脳が沸騰してきた。

Open.Theremin＠ピッチテーブルの扱いについて。

@	xx	none	Char/1biteを#nnに対応させるテーブルを作った。
c	c	24nn
i	cs	25nn	左がSDカードに記述するノート、中央がスケッチ
d	d	26nn	上に抽象化された記号、右が実際の音程。
j	ds	27nn	抽象化されている記号は実際には数値化されている。
e	e	28nn	例えば、ｃ　は0.25、cs　は　pitch1 * 0.25 と
f	f	29nn	なる。　pitch1 = 1.0600;　で、これはｃの半音
k	fs	30nn	上の音程を意味している。
g	g	31nn
l	gs	32nn	記述のメソッドは、スペースやカンマを用いずに
a	a	33nn	連続して行う。xxは休符。連続した音列は持続音
m	as	34nn	となる。
b	b	35nn
C	C	36nn	最終的には、数曲のシーケンスを格納して呼び出せる
I	Cs	37nn	ような仕掛けを実装する予定だ。
D	D	38nn
J	Ds	39nn
E	E	40nn
F	F	41nn
K	Fs	42nn
G	G	43nn
L	Gs	44nn
A	A	45nn
M	As	46nn
B	B	47nn
n	C2	48nn
o	Cs2	49nn
p	D2	50nn
q	Ds2	51nn
r	E2	52nn
s	F2	53nn
t	Fs2	54nn
u	G2	55nn
v	Gs2	56nn
w	AA2	57nn
x	As2	58nn
y	B2	59nn
z	C3	60nn