Digital Synth VRA8-N（Arduino Uno用）

Created Date: 2020-01-13/ updated date: 2021-04-30
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Digital Synth VRA8-N（Arduino Uno用） by risgk is licensed under the Creative Commons - Attribution license.
Summary
Arduino Unoの限界に挑戦する、Digital Synth VRA8シリーズ第6弾。8ビットCPUひとつで音を合成する、モノフォニック（単音）シンセサイザー（MIDI音源）です。スケッチはフリーで公開。Arduino Uno、抵抗、コンデンサ、オーディオジャックだけで作れます。ACアダプターやMIDIシールドの使用で音質アップ。ゲーム機や楽器に組込むことも可能です。

Materials

    Tools

      Blueprints

        Making

        • ハードウェアの構成

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          推奨回路
          • 図を参照（RC回路による1次LPFで、PWM出力をなまらせている）

          概要
          • USBケーブルでPCと接続し、USBシリアルで制御（38400 bps）
          • D6ピンから62.5 kHzの単極PWMで、ラインレベルのオーディオ出力（スケッチで#define SUBSTITUTE_PIN_D5_FOR_D6_AS_AUDIO_OUTを有効にすると、D5ピンから出力）
          • USBからのノイズを減らすため、ACアダプターの使用を推奨

          部品リスト
          • A1：Arduino Uno Rev3
          • U1：オーディオジャック（3.5 mm）
          • R1：100Ω抵抗
          • R2：100Ω抵抗
          • C1：100 nFコンデンサ
          • ジャンパー線

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            • 実際の配線例

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              • オーディオジャックは、写真のような「ネジ止め式」の変換アダプタータイプがオススメ（ハンダ付け不要）

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              • 別構成A：MIDIシールドを使用

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                • 以下の設定で、MIDIシールドも使用可能（写真ではMIDIブレークアウトを使用）
                • USBのノイズを排除でき、音質もアップ
                • スケッチで#define SUBSTITUTE_PIN_D5_FOR_D6_AS_AUDIO_OUTを有効にして、D5ピンからオーディオ出力
                • #define LFO_LED_OUT_ACTIVE (LOW)  と書き換えて、D6ピンで制御するLFO表示LED用に極性を修正
                • 何らかの方法で、Arduinoからオーディオ出力とGNDを引き出す（写真ではネジシールドを使用）
                • スケッチで#define SERIAL_SPEED (31250) を有効にして、MIDIで制御

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                • 別構成B：シンプルな構成

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                  配線
                  • D6（またはD5）ピンを、ジャックのチップに直結
                  • GNDピンを、ジャックのスリーブに直結

                  説明
                  • これだけで動作するが、RC回路によるLPFがないので、アンプやスピーカーによってはPWM出力が原因の「ピー」という音が目立つかもしれない
                  • オーディオ出力は、アンプ、アクティブスピーカー、オーディオインターフェース等に接続すること（パッシブスピーカーやヘッドフォンに直接接続すると、出力電流が最大定格を超える可能性が高い）
                  • USBからのノイズを減らすため、ACアダプター使用を推奨

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                • ソフトウェアのインストール

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                    • Arduinoのバージョンについての注意

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                      • 正常動作のために、Arduino IDE 1.8.5、正確にはArduino AVR Boardsコア1.6.20の使用を強く推奨（複数のバージョンのArduino IDEをインストールしておくと便利）
                      • ただし、macOS Catalina 10.15ではこれを使用できないので、Arduino IDE 1.8.10以降でAVR Boardsコア1.8.1を使用する（プログラムサイズを減らすため、"osc-table.h" を削除し、"osc-table.h.REDUCE_OSC_TABLE_SIZE_1.txt" を "osc-table.h" にファイル名を変更する必要がある）

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                      Usages

                      • 制御用アプリVRA8-N CTRLの使い方

                        1. "vra8-n-ctrl.html" をGoogle Chromeで開く
                        2. MIDIキーボード等を接続している場合、MIDI IN 1と2でそれらを選択
                        3. MIDI OUTでloopMIDI Portを選択（MIDIシールドを使用する場合は、PCに接続しているMIDIインターフェースを選択）
                        4. 一番下のソフトウェアキーボードをクリック（タッチ）すると、音が出る
                        5. その他、各種コントローラーの調整やプリセット音色の選択が可能（対応コントロールチェンジ番号は "README.md" を参照）

                      Project comments