1：背景

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演奏連續(xù)音符是印度斯坦音樂不可分割的一部分。演奏這種類型的音符需要有多種表達(dá)方式。有像小提琴、西塔琴或長笛這樣的樂器可以做到這一點(diǎn)。典型的鍵盤只能彈奏離散的音符，而在高端鍵盤中，提供了一個(gè)彎音輪，可以將音符在正側(cè)或負(fù)側(cè)彎曲到典型的 2 個(gè)半音（此值是可調(diào)的，但將其設(shè)置得非常高可能會(huì)很困難準(zhǔn)確地使用它）。這不是一種非常直觀的音樂播放方式。市場上有各種鍵盤，如 Haken Continuum Board、ROLI seaboard。這些是一種功能強(qiáng)大的儀器，可以很好地完成這項(xiàng)工作。您可以在相應(yīng)儀器的網(wǎng)站上找到更多詳細(xì)信息。

受上述儀器的啟發(fā)，我之前嘗試過制作一個(gè)簡單的基于 Arduino 的觸摸鍵盤。更多細(xì)節(jié)可以在instructable of the same中找到。該項(xiàng)目使用了大約 14 個(gè)板（低精度）和使用 Arduino 音調(diào)庫產(chǎn)生的聲音。由于它的聲音只是一個(gè)方波，所以聽起來一點(diǎn)也不悅耳。

這些是從我以前的項(xiàng)目中學(xué)到的，我試圖在這里改進(jìn)。

• Tone library 的聲音生成太差了，所以我在這里使用了 MIDI 按摩質(zhì)量可以提高，
• 由于尺寸較大，板數(shù)較少，板的定位精度太低。在這里，我?guī)缀鯇⒏袘?yīng)板的數(shù)量增加了兩倍，并將其寬度減半。
• 舊項(xiàng)目也沒有使用壓力數(shù)據(jù)，因?yàn)橐粽{(diào)庫無法調(diào)制音量。使用 MIDI 為所有這些可能性打開了大門。
• 電容感應(yīng)不是一種非?？煽康姆椒?。它可能會(huì)因接地、木板吸收的濕氣，甚至是您在玩耍時(shí)穿的鞋子而受到影響。在這里，我們需要解決這個(gè)問題，因?yàn)槠渌椒葟?fù)雜又/或昂貴。

2：概念

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整體工作流程如下：

傳感：

我發(fā)現(xiàn)了兩種可行的方法。一種是基于霍爾效應(yīng)傳感器（用于 Haken Continuum 板），它非常準(zhǔn)確但相對(duì)復(fù)雜。這需要一些精確的機(jī)制來獲得準(zhǔn)確的輸出。但是，如上一節(jié)（步驟）所述，我發(fā)現(xiàn)非常方便的方法是利用電容感應(yīng)。如果我們?nèi)ル娙莞袘?yīng)，我們不需要任何傳感器組件，我們可以簡單地將金屬板連接到任何 Arduino 引腳上，它就變成了電容傳感器。還有一個(gè)可用于電容感應(yīng)的庫可以直接使用的。有關(guān)此庫工作的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見上述鏈接。總之，此方法檢查金屬板通過電阻器從 0V 充電到 5V 所需的時(shí)間。該時(shí)間值代表電容。我們獲得的另一個(gè)優(yōu)勢是我們還可以通過使用數(shù)據(jù)來測量壓力。我們按得越用力，手指與板接觸的面積就越大，電容就會(huì)增加。所以這就是我們不會(huì)只有接近感應(yīng)的方式，但我們會(huì)得到一些關(guān)于我們按壓力度的數(shù)字。

處理數(shù)據(jù)：

Arduino 捕獲并處理數(shù)據(jù)。它根據(jù)預(yù)設(shè)值計(jì)算觸摸位置、壓力值。它還將所需的平滑應(yīng)用于所有這些值。MIDI 消息只不過是我們需要編寫的串行消息。Arduino 基本上控制四個(gè)信號(hào)。首先是打開和關(guān)閉任何音符。另外兩個(gè)信號(hào)彎音和壓力值在任何音符打開時(shí)連續(xù)計(jì)算和傳輸。

聲音生成：

來自 Arduino 的傳輸數(shù)據(jù)在 FL Studio 中用于生成所需的聲音。它需要各種軟件來插入 FL studio 中的 MIDI 信號(hào)。

3：準(zhǔn)備硬件

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制作過程可以直接復(fù)制我之前的項(xiàng)目。詳細(xì)信息可在我的舊教程中找到：https://www.instructables.com/DIY-Arduino-Based-Co ...。

但是，在制作時(shí)需要考慮一些更改。板的寬度減少到 6 毫米（相對(duì)于之前的 12 毫米）。選擇尺寸的原因是，當(dāng)我們以最小壓力接觸表面時(shí)，所創(chuàng)建的貼片的尺寸約為 8-9 毫米。所以當(dāng)我觸摸任何關(guān)鍵手指時(shí)，至少會(huì)接觸到兩個(gè)板。

在這里，我還需要覆蓋 2 個(gè)八度音階，每個(gè)鍵由兩個(gè)鋁箔板組成。我們總共需要 48 個(gè)盤子。

電氣連接：

從上圖中可以看出，每個(gè)板都直接連接到公共引腳（編號(hào) 13）。它還通過一個(gè)電阻器連接到一個(gè)單獨(dú)的引腳。我們?nèi)绾螌⑺羞@些引腳連接到感應(yīng)板沒有任何限制，因?yàn)?a href='http://www.delux-kingway.cn/analog/' target='_blank' class='arckwlink_none'>模擬和數(shù)字引腳都支持電容感應(yīng)。根據(jù)您的連接，需要修改代碼。

筆記：

在切割板或焊接時(shí)，您必須確保所有板彼此電氣隔離。

4：Arduino 軟件/代碼

• 所有板都聲明為電容傳感器，所有連接都需要正確映射到代碼上。對(duì)我來說，引腳 13 是通用引腳。

CapacitiveSensor   p1 = CapacitiveSensor(13,12); CapacitiveSensor   p2 = CapacitiveSensor(13,11); 
CapacitiveSensor   p3 = CapacitiveSensor(13,10); 
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.
CapacitiveSensor   p48 = CapacitiveSensor(13,9);

2. 最初捕獲所有傳感器的電容值。“raw_cap()”函數(shù)將捕獲值并存儲(chǔ)在全局聲明的數(shù)組中。

void raw_cap(){
  raw[1]=p1.capacitiveSensor(resolution);
  raw[2]=p2.capacitiveSensor(resolution);
  raw[3]=p3.capacitiveSensor(resolution);
.
.
  raw[48]=p48.capacitiveSensor(resolution);
}

3. 捕獲完整數(shù)據(jù)后，將執(zhí)行另一個(gè)名為“data_process()”的函數(shù)。這不僅會(huì)處理數(shù)據(jù)，還會(huì)將 MIDI 消息發(fā)送到計(jì)算機(jī)。這個(gè)函數(shù)的流程如下。

• 識(shí)別出最大幅度的鍵，
• 觸摸的準(zhǔn)確位置是在最大幅度值前一鍵和后一鍵計(jì)算的。（這就是為什么我們需要讓手指在任何時(shí)候至少觸摸兩個(gè)鍵）。
• 存儲(chǔ)鍵和壓力值的最后 30 個(gè)值
• 如果觸摸壓力值超過預(yù)定義值，Arduino 會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)以打開音符。
• 在觸摸打開期間，Arduino 不斷發(fā)送彎音和壓力值。
• 如果 Key 釋放，它會(huì)發(fā)送信號(hào)關(guān)閉音符。

此代碼還捕捉按鍵觸摸。例如，您在 7.25（在鍵 7 上稍微向右）觸摸，它只會(huì)播放鍵 7（純音符）。在該觸摸會(huì)話期間，它將是幻燈片的基礎(chǔ)值。此功能可以輕松放置純音符。如果沒有這一點(diǎn)，將很難做到這一點(diǎn)。

完整的代碼可供下載。如果您打算做類似的事情，您可能需要花費(fèi)大量時(shí)間來調(diào)整代碼和各種值（如分辨率和觸摸閾值）

要了解 MIDI 消息，您可以參考此鏈接：

https://www.instructables.com/Send-and-Receive-MID ...

5：聲音生成

生成聲音需要三個(gè)軟件：

1. 無毛 MIDI：這是 MIDI 橋的串行。arduino 傳輸?shù)娜魏螖?shù)據(jù)都被該軟件捕獲。

2. LoopMIDI：這個(gè)軟件從 hairlessMIDI 捕獲數(shù)據(jù)，并作為 FL studio（或您使用的任何軟件）的 MIDI 設(shè)備

3.FL studio：在FL studio的設(shè)置中，您可能需要選擇LoopMIDI作為設(shè)備。默認(rèn)情況下，此代碼提供 +8 到 -8 個(gè)半音之間的彎音（軟件中的默認(rèn)值為 +2 到 -2）。這需要在儀器的設(shè)置中手動(dòng)設(shè)置。除此之外，您還需要將壓力值分配給體積。

6：常見問題

這是我在開發(fā)過程中遇到的問題列表。

• 電容感應(yīng)的一個(gè)非常常見的問題是正確接地。如果用戶赤腳接觸地面，靈敏度會(huì)增加。如果我們將筆記本電腦插入電源，靈敏度也會(huì)增加。但是，打開充電器可能會(huì)給數(shù)據(jù)增加噪音。因此，如果您為某些條件設(shè)置閾值，它可能適用于其他條件，也可能不適用。
• 鋁箔之間的連接很關(guān)鍵，容易松動(dòng)，如果松動(dòng)，很多時(shí)候設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)故障。
• 直接觸摸板、線或引腳可能會(huì)給出完全錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，也會(huì)破壞采樣率。演奏時(shí)，只能使用塑料覆蓋的部分。所有暴露的金屬都應(yīng)適當(dāng)絕緣以避免意外接觸。
• 如果您將鋁箔直接粘貼到木塊上（使用水性粘合劑），可能需要幾個(gè)小時(shí)或幾天才能完全干燥。在潮濕條件下，由于板通過水通道相互連接，它會(huì)給出錯(cuò)誤的輸出。