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電子楽器はつくれる！ ワークショップ#1 ハンズオンの内容

こちらは、7/7にfabcafeで開催された「電子楽器はつくれる！ ワークショップ#1 」でのハンズオンの資料です。

キットの説明

  • ブレッドボード
  • Teensy 3.6
  • イヤホン
  • マイクロSDカード
  • ボリューム
  • スイッチ
  • ケーブル

開発環境の準備

Arduinoをインストール

https://www.arduino.cc/en/Main/Software から、ご自身の使っているOS用のソフトをダウンロードして、 インストールしてください。

macの方

一度Arduinoを起動して、終了してください。

Teensyduinoのインストール

Teensyduinoのダウンロードページから、ご自身の使っているOS用のソフトをダウンロードして、 インストールしてください。

windowsの方

シリアルドライバーも必要なので、こちらもダウンロードして、実行してください。（実行すると、「不要です」というメッセージが出る場合もあります。)

うまくいったか確認

Arduinoを起動します。 メニューから、ツール->ボード を選び、Teensyが追加できているかを確認します。 今回使うのは Teensy 3.6なので、それを選びます。

ハンズオン

1 とりあえず音を出す

teensyで音を出すソフトを書くツール(webベース) Audio System Design Tool for Teensy Audio Library

左の箱の"output" にある dacs をドラッグして何もない白いところに置く（ちょっと右よりくらい） 左の箱の"synth" にある sin をドラッグして何もない白いところに置く(dacsより左)

このようになります

sine1の右端の小さい■をドラッグして、dacs1の左端の上の■のところでマウスを離します。

sine1の右端の小さい■をドラッグして、dacs1の左端の下の■のところでマウスを離します。（もしうまくいかない場合、dacs1の方からやってみてください）

画面上部の赤い "Export"を押します。

この画面が表示されたら、コードをコピーします。コピーするには、ctrl+cボタンを押します(macの方はcmd+c)

Export画面

Arduinoを起動します。

先頭の部分に先ほどコピーしたコードをペーストします。 Arduinoの画面

void setup()の中にコードを追加して、以下のようにします。

void setup() {
     AudioMemory(15);  // 最低限必要 TeensyでAudioが使うメモリーの量を決めます。
     AudioNoInterrupts();  // 最低限必要 Audio全体の設定をするので、一度動作を止めます。
 
     sine1.frequency(1000); // 最低限必要 作った sine の周波数を決めます。
     sine1.amplitude(1.0); // 最低限必要 作った sineの音量を決めます。
 
     AudioInterrupts();  // 最低限必要 設定が終わったので、Audioを動かします。
 
}

micoro USBケーブルでPCとteensyをつなぎます。

Arduinoの画面左上の、左から2番目のボタン、「マイコンボードに書き込む」を押します。

うまくいけば、ヘッドフォンから音がします。

2 ノブで音の高さを変える

ノブを取りだします。35 と書かれている所に差しこみます。

黒い線、赤い線、緑の線を図のように差します。

ノブの付けかた

先ほどのプログラムの、 void loop() のところを、以下のように書きかえます。

 void loop() {
   const auto knob = analogRead(0) >> 2 << 2; // knobの値を読む。最小は0で、最大は1023になります。
   const auto frequency = map(knob, 0, 1023, 0, 10000); // 0 ~~ 10000Hzの範囲にする
   sine1.frequency(frequency);  // sine1の周波数を設定する
 
 }

Arduinoの画面左上の、左から2番目のボタン、「マイコンボードに書き込む」を押します。 うまくいけば、ノブを回した時に音の高さが変わります。

参考 ボリュームを増やしたい時（あとで追加します) 参考 ボリュームを増やしたい時

参考 teensyのピン配置 参考 Teensy3.6のピン配置

3 ボタンを押したら音が出る

60 と書いてあるところの下にボタンを差します。 (ボタンには縦横の向きがあります。金属が自分に向かうような方向でとりつけます。) 黒い線、緑の線を図のように差します。

ボタンを追加

「ボタンを押す」をできるようにコードに追加していきます。 // 追加！ というところが増えたところです。

#include <Audio.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Bounce2.h> // 追加！ ボタン用クラスを使いたい
 
// GUItool: begin automatically generated code
AudioSynthWaveformSine   sine1;          //xy=189,184
AudioOutputAnalogStereo  dacs1;          //xy=443,188
AudioConnection          patchCord1(sine1, 0, dacs1, 0);
AudioConnection          patchCord2(sine1, 0, dacs1, 1);
// GUItool: end automatically generated code
 
constexpr int SWITCH_1_PIN = 2; // 追加！2番ピンを使う
Bounce sw1 = Bounce(); // 追加！ ボタン用クラスを作った

void setup() {
    pinMode(SWITCH_1_PIN, INPUT_PULLUP); // 追加！ ピンの設定 2番のピンを入力として使う
    sw1.attach(SWITCH_1_PIN); // 追加！ ボタン用クラスは2番ピンを使う
    sw1.interval(10);// 追加！ ボタンが押されたと判断するまでの時間間隔(10msec)
    AudioMemory(15);

    AudioNoInterrupts();

    sine1.frequency(1000);
    // sine1.amplitude(1.0); // 追加！ ボタンで操作したいので、 コメントにする

    AudioInterrupts();
}
 
void loop() {
  sw1.update(); // 追加！ スイッチの状態をスキャン
 
 
  // 押した // 追加！ 
  if (sw1.fell()) { // 追加！ 押したときは・・・
    sine1.amplitude(1.0); // 追加！ 音量を最大にする = on
  } // 追加！ 
 
  // 離した // 追加！ 
  if (sw1.rose()) { // 追加！ 離したときは・・・
    sine1.amplitude(0.0); // 追加！ 音量を0にする = off
  } // 追加！ 
    
  const auto knob = analogRead(0) >> 2 << 2;
  const auto frequency = map(knob, 0, 1023, 0, 10000); // 0 ~ 10000Hz
  sine1.frequency(frequency);  
 }

参考 スイッチを増やすには

スイッチたくさん

4 エフェクトをかける

ボリュームを1つ追加します。(緑の線は51に差します) エフェクト用

リバーブをかけてみる

Audio System Design Tool for Teensy Audio Library を開きます。

sine1とdacs1の間の線をクリックしてオレンジにして、deleteボタンを押します（2本ともやる)。

sine1をちょっと左にずらします。

左の箱の"effect" にある reverb をドラッグして、sine1とdacs1の間に置きます。

sine1とreverb1、reverb1とdacs1を図のように■をドラッグしてつなぎます。

リバーブ

「1 とりあえず音を出す」でやったように、"Export"を押してコピー、Arduinoにペーストします。ボタン用に

#include <Bounce2.h>

を追加していますので、ここだけ追加します。

このようになります。

#include <Audio.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Bounce2.h> // // スイッチ用ライブラリ
 
// GUItool: begin automatically generated code
AudioSynthWaveformSine   sine1;          //xy=111,185
AudioEffectReverb        reverb1;        //xy=375,188
AudioOutputAnalogStereo  dacs1;          //xy=645,199
AudioConnection          patchCord1(sine1, reverb1);
AudioConnection          patchCord2(reverb1, 0, dacs1, 0);
AudioConnection          patchCord3(reverb1, 0, dacs1, 1);
// GUItool: end automatically generated code

リバーブの時間を、ボリュームでコントロールできるようにします。 「3.ボタンを押したら音が出る」で作ったコードに追加します。 // 追加！ というところが増えたところです。

#include <Audio.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Bounce2.h> // // スイッチ用ライブラリ
 
// GUItool: begin automatically generated code
AudioSynthWaveformSine   sine1;          //xy=111,185
AudioEffectReverb        reverb1;        //xy=375,188
AudioOutputAnalogStereo  dacs1;          //xy=645,199
AudioConnection          patchCord1(sine1, reverb1);
AudioConnection          patchCord2(reverb1, 0, dacs1, 0);
AudioConnection          patchCord3(reverb1, 0, dacs1, 1);
// GUItool: end automatically generated code
 
 
constexpr int SWITCH_1_PIN = 2; //2番ピンを使う
Bounce sw1 = Bounce();
 
void setup() {
    pinMode(SWITCH_1_PIN, INPUT_PULLUP);
    sw1.attach(SWITCH_1_PIN);
    sw1.interval(10);
    AudioMemory(800);

    AudioNoInterrupts();

    sine1.frequency(0);
 
    reverb1.reverbTime(0.0); // 追加！ リバーブを初期設定しています。

    AudioInterrupts();
}
 
void loop() {
  sw1.update(); // スイッチの状態をスキャン

  if (sw1.fell()) {
    sine1.amplitude(0.3); //最大振幅を少し小くする
  }
 
  if (sw1.rose()) {
    sine1.amplitude(0.001); // ちょっと残す(不自然じゃないように)
  }
     
  const auto knob = analogRead(0) >> 2 << 2;
  const auto frequency = map(knob, 0, 1023, 0, 10000); // 0 ~~ 10000Hz
  sine1.frequency(frequency);  

   // reverb // 追加！ 
   const auto reverbTime = map(analogRead(1), 0, 1023, 0, 100); // 追加！ リバーブの時間をボリュームから読んで・・・
   reverb1.reverbTime(reverbTime); // 追加！ それを反映させます。
 }

ディレイをかけてみる

手順は「リバーブをかけてみる」と同じですが複雑です。

ボリュームを1つ追加します。 ディレイ

ディレイ

#include <Audio.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Bounce2.h> // // スイッチ用ライブラリ
 
// GUItool: begin automatically generated code
AudioSynthWaveformSine   sine1;          //xy=111,185
AudioEffectDelay         delay1;         //xy=304,372
AudioMixer4              delayFeedback_mixer;         //xy=373,204
AudioAmplifier           delayFeedback_amp;           //xy=548,406
AudioOutputAnalogStereo  dacs1;          //xy=645,199
AudioConnection          patchCord1(sine1, 0, delayFeedback_mixer, 0);
AudioConnection          patchCord2(delay1, 0, delayFeedback_amp, 0);
AudioConnection          patchCord3(delayFeedback_mixer, 0, dacs1, 0);
AudioConnection          patchCord4(delayFeedback_mixer, 0, dacs1, 1);
AudioConnection          patchCord5(delayFeedback_mixer, delay1);
AudioConnection          patchCord6(delayFeedback_amp, 0, delayFeedback_mixer, 1);
// GUItool: end automatically generated code
 
 
constexpr int SWITCH_1_PIN = 2; //2番ピンを使う
Bounce sw1 = Bounce();
 
void setup() {
    pinMode(SWITCH_1_PIN, INPUT_PULLUP);
    sw1.attach(SWITCH_1_PIN);
    sw1.interval(10);
    AudioMemory(800);

    AudioNoInterrupts();
 
    sine1.frequency(1000);

    delayFeedback_amp.gain(0.0); // 
 
    AudioInterrupts();
    Serial.begin(115200);

}
 
void loop() {
  sw1.update(); // スイッチの状態をスキャン
 
  if (sw1.fell()) {
    sine1.amplitude(0.4);
  }
 
  if (sw1.rose()) {
    sine1.amplitude(0.0);
  }
     
  const auto knob = analogRead(0) >> 2 << 2;
  const auto frequency = map(knob, 0, 1023, 0, 10000); // 0 ~~ 10000Hz
  sine1.frequency(frequency);  

   // delay
   const auto delayTime = map(analogRead(1), 0, 1023, 0, 750);
   delay1.delay(0, delayTime);
   const auto delayValue = analogRead(2) >> 2 << 2;
   const auto mappedDelayValue = map(delayValue, 0, 1023, 0, 9000);
   const auto floatDelayValue = mappedDelayValue / 10000.0;
   delayFeedback_amp.gain(floatDelayValue);
}

5 サンプルを使う

5.1 Teensyのメモリを使う

https://www.pjrc.com/teensy/td_libs_AudioPlayMemory.html をコンパイルして使う(配布データに同梱) Arduinoのプログラムと同じフォルダに、.wavファイルと、wav2sketchを入れて ./wav2sketch と打てば、Arduinoで必要なファイルが自動的に作られます。

Audio System Design Tool for Teensy Audio Library を開きます。 下図のようにつなぎます。playMemは"play"にあります。 playmem

#include <Audio.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Bounce2.h> // // スイッチ用ライブラリ
 
#include "AudioSampleSnare.h"
 
// GUItool: begin automatically generated code
AudioPlayMemory          playMem1;       //xy=194,454
AudioOutputAnalogStereo  dacs1;          //xy=445,454
AudioConnection          patchCord1(playMem1, 0, dacs1, 0);
AudioConnection          patchCord2(playMem1, 0, dacs1, 1);
// GUItool: end automatically generated code
 
 
constexpr int SWITCH_1_PIN = 2; //2番ピンを使う
Bounce sw1 = Bounce();
 
void setup() {
    pinMode(SWITCH_1_PIN, INPUT_PULLUP);
    sw1.attach(SWITCH_1_PIN);
    sw1.interval(10);
    AudioMemory(800);

    AudioNoInterrupts();


    AudioInterrupts();
    Serial.begin(115200);

}
 
void loop() {
  sw1.update(); // スイッチの状態をスキャン
 
  if (sw1.fell()) {
    playMem1.play(AudioSampleSnare);
  }
}

5.2 マイクロSDカードから読む

マイクロSDカードをPCに差し込み、直下(フォルダではないところ)に、wavファイルを置く。 ファイル名は大文字で8文字まで、拡張子も大文字で .WAVにする。 例 MEOW.WAV

マイクロSDカードをTeensyに差して、以下のプログラムを書き込みます。

#include <Audio.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <SerialFlash.h>
#include <Bounce2.h> // // スイッチ用ライブラリ
#include "play_sd_wav_modified.h" // AudioPlaySdWavがうまく動かなかったので改造したもの

// GUItool: begin automatically generated code
AudioPlaySdWav_modified           playSdWav1;     //xy=153,263
AudioOutputAnalogStereo  dacs1;          //xy=486,258
AudioConnection          patchCord1(playSdWav1, 0, dacs1, 0);
AudioConnection          patchCord2(playSdWav1, 1, dacs1, 1);
// GUItool: end automatically generated code

constexpr int SWITCH_1_PIN = 2; //2番ピンを使う
Bounce sw1 = Bounce();

void setup() {
  
  pinMode(SWITCH_1_PIN, INPUT_PULLUP);


  if (!SD.begin(BUILTIN_SDCARD)) {
    return;
  }

  sw1.attach(SWITCH_1_PIN);
  sw1.interval(10);
  AudioMemory(100);

  AudioNoInterrupts();
  
  AudioInterrupts();
}

void loop() {
  
  
  sw1.update(); // スイッチの状態をスキャン
  
  if (sw1.fell()) {
    playSdWav1.play("LONG.WAV"); // ボタンをおしいたら "LONG.WAV"を再生
  }
}