ArduinoUno 波形メモリ音源

ArduinoUnoで波形メモリ音源を実現するライブラリとスケッチ例

仕様

Timer1を使いサンプリングサンプル数64の波形データを Timer0かTimer2を使ったPWMから出力します
発音数や出力ポート、サンプリング周波数等の各種設定はenvtone_def.hで定義しています。

8音発声時

効果	最大周波数
CLIP&ECHO	28KHz
CLIP	30KHz
NONE	34KHz

簡単な外部スピーカーなら24KHzで十分だと思います。

ECHO

envtone_def.hでECHOを有効にする事で任意のバッファサイズを使用してECHOが可、 ディレイはバッファサイズとサンプリング周波数で変わります。

#define USE_ECHO //エコーの使用

#define BUF_SIZE 500 //500to 1500ぐらい、大きくするとディレイが増えます #define ECHO_MUL 108 //減衰値、50~180ぐらい、小さい方が減衰が大きい

出力可能PIN

pint No	Timer	出力レジスタ
PIN3	Timer2	OCR2B
PIN5	Timer0	OCR0B
PIN6	Timer0	OCR0A
PIN11	Timer2	OCR2A

Timer0を使用するとdelay()等の時間管理が使えなくなります
　

プリセット音色

4つのプリセット音、ENVTONE.defTone(tone)で指定。

1. リード(TONE_SPACE)
2. サックス(TONE_SAX)
3. フルート(TONE_FLUTE)
4. ピアノ(TONE_PIANO)

エンベロープ

attack,
Decey,
Sutain level,
Sustain,
Release　
        sustain level  0 to 31  注:31が最大音量
        other          0 to 15

インターフェイス

ENVTONE.setup_hardware()

タイマ等ハードウェアの初期設定

ENVTONE.midistate(miditype)

miditype:  
        MIDI_POLY  MIDIチャンネル1 ポリフォニックモード
        MIDI_MONO  モノフォニックモード

ENVTONE.midi_setenvelope(atk, decey, sustain level, sutain, release)

ポリフォニックモード用に4chすべてのエンベロープを設定します

ENVTONE.defTone(uint8_t tone_no)

ポリフォニックモードでプリセット音に設定。
0. TONE_SPACE
1. TONE_SAX
2. TONE_FLUTE
3. TONE_PIANO

ENVTONE.midi_setTone(uint8 *tone)

  ポリフォニックモードでユーザ定義音色に設定。

ENVTONE..midi_command(com, dat1, dat2, dat3)

MIDIコマンド送信
0x80 NOTE OFF
0x90 NOTE ON
 のみ実装

チャンネル指定

ENVTONE.set_envelope(ch, atk, decey, sustain level, sutain, release)

指定chにエンヴェロープを設定

ENVTONE.setTone(uint8 ch, uint8 tone)

指定チャンネルの音色設定

ENVTONE.note_on(ch, note no, vel)

チャンネル指定NOTE_ON

ENVTONE.note_off(ch)

チャンネル指定NOTE_OFF

音色データ

69byteの配列、最初5byteはエンベロープ残りは波形データです

\WaveMemoryディレクトリ下にJavaのexeにRAPした波形編集ツールを付けていますので色々遊んでみて下さい。

あとがき

Arduino Uno を使ったガジェット等でTONE()の音色じゃ物足りない時とか用に？
環境によっては12音ぐらいまでは鳴りますが メインの処理の重さに影響を受けるのでシリアルからMIDIストリームを受けて鳴らすと24KHzで8音ぐらい32KHzは4音ぐらいと思います。

2020/6/19 アセンブラで詰めて32KHz5音は実用になりそうです
2020/7/5 32KhzでCLIPしても6音実用になるようになりました。 2020/10/4 音色単位で波形とエンベロープを扱えるように変更、波形を前処理してかなり高速化しました。