制作MIDI琶音合成器的教程分享

通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目將 CHIP 變成一個(gè)隨時(shí)可用的簡(jiǎn)單合成器，能夠創(chuàng)建各種各樣的聲音。用 MIDI 鍵盤(pán)甚至 OSC 控制它！

作為一名長(zhǎng)期的電子音樂(lè)愛(ài)好者和愛(ài)好者，我能夠?qū)⑷魏渭夹g(shù)視為聲音的來(lái)源。由于芯片具有內(nèi)置音頻、電池供電功能和方便的 USB 插孔，我知道它可以作為一款出色的小型便攜式交互式噪音盒，并且發(fā)出各種出色的聲音。

實(shí)現(xiàn) CHIP-MAS 的第一步是找到一個(gè)用于編程合成器的好平臺(tái)。有幾種不同的路徑可供選擇：C++ 和音頻框架，如asoundlib 或Jamoma 、python 和Pyo ，一種專業(yè)語(yǔ)言，如Faust ，或者，如果你想用樣本做一些簡(jiǎn)單的事情，Pygame或Pysound 。我選擇了Pure Data （又名 Pd），這是一個(gè)開(kāi)源、可擴(kuò)展的圖形編程環(huán)境。Pure Data 旨在生成和處理聲音，是快速原型化和創(chuàng)建音樂(lè)制作新方式的好方法。

一旦我決定了一個(gè)編程環(huán)境，就該開(kāi)發(fā)合成器了。我使用了 Pure Data 示例 （ C08.analog.sequencer.pd ） 中一個(gè)更有趣但 CPU 使用率較低的示例，因?yàn)樗幸粋€(gè)有趣的波表合成器和一個(gè)音序器。我做了很多工作以使合成器具有更多的聲音多樣性，并集成了一個(gè) MIDI 鍵盤(pán)來(lái)創(chuàng)建琶音序列。

概述

基本步驟是

啟動(dòng)芯片

安裝純數(shù)據(jù)

獲取 Git （repo）

設(shè)置合成器以在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)

安裝純數(shù)據(jù)

第一步是安裝 Pure Data 程序。Pure Data 有“extended”和“vanilla”版本。如您所料，“extended”提供了更多功能，但是，我不需要這些附加功能，因此我安裝了“vanilla”。從 CHIP 上的命令行安裝很容易：

sudo apt-get update

s

人類是非常敏感的傾聽(tīng)者。音樂(lè)編程的挑戰(zhàn)之一是從“執(zhí)行動(dòng)作”（按下鋼琴鍵盤(pán)上的一個(gè)鍵）到“聽(tīng)到聲音”的時(shí)間盡可能短。一般這被稱為“延遲”，對(duì)于電子音樂(lè)制作人和程序員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)巨大的妥協(xié)話題。

Pure Data 最好為操作系統(tǒng)提供高優(yōu)先級(jí)，并且可以通過(guò)一些配置來(lái)完成。在 nano 編輯器中編輯配置文檔：

sudo nano /etc/security/limits.conf

添加行的位置：

@audio - rtprio 99

@audio - memlock unlimited

到文件的末尾。現(xiàn)在您可以重新啟動(dòng) CHIP 以確保它生效

sudo reboot

為了讓這些東西真正起作用，Pure Data 需要從帶有“實(shí)時(shí)”標(biāo)志的 CHIP 終端啟動(dòng)，如下所示：

pd -rt

如果您想制作自己的合成器或修改我制作的合成器，您可能還想在您的“日常”計(jì)算機(jī)上安裝 Pure Data應(yīng)用程序。CHIP 是一臺(tái)很棒的計(jì)算機(jī)，但如果你有一臺(tái)速度更快、顯示器分辨率更高的計(jì)算機(jī)，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)使用 Pure Data 編程更容易，因?yàn)樗鶗?huì)占用大量屏幕空間。

獲取軟件合成器

轉(zhuǎn)到您的 Documents 文件夾，然后提取 git repo：

cd ~/Documents

git clone https://github.com/nyboer/CHIPMAS.git

一些合成器細(xì)節(jié)

如果您對(duì)合成器的工作原理感興趣，這里有幾件事值得一提。在制作合成器時(shí)，我希望能夠創(chuàng)造出各種各樣的聲音：打擊樂(lè)、噪音、明亮、簡(jiǎn)單、干凈、激進(jìn)等等。但是，我不想占用過(guò)多量的 CPU。所以我選擇了一個(gè)波表合成器設(shè)計(jì)，它可以掃描不同大小的表，從一個(gè)波中產(chǎn)生幾個(gè)復(fù)雜的波形。之后我創(chuàng)建了一些可以混合的表，產(chǎn)生了很多可能的音色。添加同步低通濾波器、幅度和表掃描包絡(luò)，我們就有了一個(gè)非常通用的合成器。

所有參數(shù)都可以通過(guò)Open Sound Control （OSC） 進(jìn)行控制，這也意味著這款微型合成器是可聯(lián)網(wǎng)的。但是針對(duì)于這個(gè)比較簡(jiǎn)單的案例，我準(zhǔn)備圍繞一個(gè)便宜的 Akai Synth Station 25 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)了它。我通過(guò)這種方式，可以插入 USB MIDI 控制器，啟動(dòng) CHIP，并擁有一個(gè)復(fù)雜的合成器聲音。

您會(huì)注意到本文下方的跳轉(zhuǎn) git 存儲(chǔ)庫(kù)還有一個(gè)名為“graintable.touchosc”的文件，它是適用于 Android 和 iOS的Touch OSC應(yīng)用程序的文件。它使你可以控制 CHIP-MAS 中的多個(gè)參數(shù)，以及使用手機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器控制聲音的選項(xiàng)。

連接控制器

我用 MIDI 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)了這個(gè)作品。您只需按下一個(gè)和弦，音符就會(huì)按照您按下琴鍵的順序播放。使用調(diào)制和彎音輪更改濾波器截止頻率和波表之間的交叉漸變。如果您使用 Akai Synth Station 25 鍵盤(pán)，您可以使用八個(gè)按鈕中的六個(gè)來(lái)更改預(yù)設(shè)（頂部的按鈕行）或更改速度（向上或向下，以 4 BPM 為增量）。

在啟動(dòng) CHIP 之前，您需要連接鍵盤(pán)，以便程序可以找到鍵盤(pán)。

發(fā)出聲音

只需按下鍵盤(pán)上的鍵，移動(dòng)彎音輪和調(diào)制輪，能夠發(fā)出一些奇怪的聲音。

最終成品

最后，我想把它變成一個(gè)完整的項(xiàng)目成果，可以通過(guò)一系列步驟使用：插上鍵盤(pán)，打開(kāi)芯片，插上耳機(jī)，然后退出。

不過(guò)這還挺容易做到的，必要的服務(wù)文件包含在 git 存儲(chǔ)庫(kù)中。該服務(wù)腳本只是告訴 Linux 在特定服務(wù)可用后打開(kāi)我們的合成器補(bǔ)丁。您應(yīng)該仔細(xì)檢查該行：systemd

ExecStart=/usr/bin/pd -nogui -rt /home/chip/Documents/CHIPMAS/CHIPMASsynth.pd

確保 pd 和 CHIP-MASsynth.pd 的絕對(duì)路徑是正確的。

將您的目錄更改為您擁有 git 存儲(chǔ)庫(kù)的任何位置，然后將存儲(chǔ)庫(kù)中的服務(wù)文件復(fù)制到正確的位置：

sudo cp chipmassynth.service /etc/systemd/system/chipmassynth.service

現(xiàn)在我們需要讓我們systemd知道這項(xiàng)新服務(wù)：

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl enable chipmassynth.service

您可以使用以下命令測(cè)試服務(wù)：

sudo systemctl start chipmassynth

和

systemctl status chipmassynth

和

sudo systemctl stop chipmassynth

Pure Data 補(bǔ)丁在“pd init”子補(bǔ)丁中有一些特殊信息，確保它可以抓取第一個(gè) MIDI 設(shè)備，關(guān)閉音頻輸入，并打開(kāi)第一個(gè)音頻輸入（CHIP 的內(nèi)置音頻）以保證合成芯片啟動(dòng)后即可播放。

讓 CHIP 獨(dú)一無(wú)二

CHIP 通過(guò) `avahi` 啟用了“零配置網(wǎng)絡(luò)”，但我想充分利用這一點(diǎn)。我周圍有幾個(gè) CHIP，所以如果它們有唯一的名稱會(huì)更好。

簡(jiǎn)而言之，您需要編輯幾個(gè)文件并將“chip”更改為“synth”（或您想要的任何名稱）

sudo nano /etc/hostname

sudo nano /etc/hosts

另外，我在 Mac 上，所以我喜歡添加蘋(píng)果服務(wù)：

sudo nano /etc/avahi/services/afpd.service

并添加以下內(nèi)容：

重啟avah：

sudo /etc/init.d/avahi-daemon restart

免密碼登錄

能夠使用 `ssh` 和 `scp` 來(lái)控制和復(fù)制文件到 CHIP 也很不錯(cuò)，而無(wú)需每次都輸入密碼。

在您的計(jì)算機(jī)上生成 SSH 密鑰對(duì)

ssh-keygen -t rsa

并將其保存到

~/.ssh/id_rsa.pub

將其復(fù)制到 CHIP：

scp ~/.ssh/id_rsa.pub chip@：~/

在 CHIP 上，您需要安裝rsync，為 ssh 設(shè)置它，然后將公鑰復(fù)制到它的授權(quán)密鑰文件中：

cd ~/

sudo apt-get install rsync

mkdir .ssh

cat id_rsa.pub 》》 .ssh/authorized_keys

rm id_rsa.pub

chmod go-w ~

chmod 700 ~/.ssh

chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

現(xiàn)在，在您的主機(jī)上，可以輕松移動(dòng)所有 PureData 補(bǔ)丁，而無(wú)需登錄：

rsync -avzu CHIPMAS/ chip@boer04.local：~/Documents/CHIPMAS

可能的擴(kuò)展

我很高興在 CHIP 上以如此便宜的價(jià)格完成了一個(gè)簡(jiǎn)單的合成器即使我開(kāi)始構(gòu)建一些非常簡(jiǎn)單的東西，實(shí)際上這個(gè)合成器中正在進(jìn)行相當(dāng)多的信號(hào)計(jì)算，因?yàn)樗瑫r(shí)掃描 4 個(gè)波表并混合它們以及噪聲信號(hào)，并用包絡(luò)對(duì)它們進(jìn)行調(diào)制。

即使它沒(méi)有經(jīng)過(guò)優(yōu)化，它仍然只需要大約 25% 的 CHIP 的 cpu。我認(rèn)為合成器可以被簡(jiǎn)化和修復(fù)，以關(guān)閉那些不被使用的東西。它還可以使用一些過(guò)采樣來(lái)改善音質(zhì)，并且可以刪除 CPU 密集度更高但聽(tīng)起來(lái)更好的 Moog 模擬“bob~”濾波器來(lái)代替 Pure Data 的“vcf~”。

最后，需要利用 CHIP 的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)。CHIP 非常便宜，在單獨(dú)的 CHIP 上運(yùn)行 6 到 8 個(gè)這樣的合成器并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同步和控制并不是不合理的。