Kontrolery perkusyjne DIY, czyli... elektronik amator w studiu nagraniowym

Szerokie możliwości kształtowania brzmienia, napędzane przez wydajne oprogramowanie DAW, można wykorzystać w pełni tylko mając do dyspozycji sprzętowe kontrolery, które przyspieszą pracę z modułami brzmieniowymi i sekwencerami, a także zapewnią właściwą do danego rodzaju pracy ekspresję i możliwości artykulacji brzmienia podczas nagrywania solowych „wycieczek”. Jedną z najciekawszych grup kontrolerów MIDI, które wywalczyły dla siebie stałe miejsce w arsenale twórców muzyki elektronicznej (i nie tylko), są gridy, czyli kontrolery perkusyjne – w tym niezwykle popularne produkty z serii Launchpad marki Novation. Zaskoczeniem dla wielu może być fakt, że dziś niemal każdy amator elektroniki jest w stanie niezbyt wysokim kosztem stworzyć własnego „klona” słynnego Launchpada, wykorzystując do tego… platformę Arduino, zestaw podstawowych elementów elektronicznych oraz drukarkę 3D!

Zacznijmy od podstaw – zasada działania padów perkusyjnych

Warto zwrócić uwagę na różnice konstrukcyjne pomiędzy padami obecnymi w urządzeniach komercyjnych oraz tych tworzonych przez elektronicznych zapaleńców. Klasyczne gridy (np. wspomniany wcześniej Novation Launchpad), a także inne kontrolery MIDI (w tym liczne klawiatury producentów takich, jak AKAI, Alesis czy M-Audio) zawierają pady czułe na prędkość, a często także nacisk – tutaj zakres i rodzaj sposobów kontroli artykulacji nie różnią się zasadniczo od rozwiązań stosowanych w samych klawiaturach dynamicznych. Podobna jest także zasada działania – detekcja prędkości może być w prosty sposób zrealizowana za pomocą dwóch prostych przycisków membranowych ułożonych w taki sposób, że wciskanie padu (lub klawisza) aktywuje najpierw pierwszy z nich, a dopiero po głębszym nacisku – drugi. Dokładny pomiar różnicy czasu zadziałania obu przycisków pozwala obliczyć prędkość uderzenia.

Kontrolery MIDI obsługujące odczyt siły nacisku wymagają już bardziej złożonych rozwiązań – w ich przypadku konieczne jest użycie specjalnych mat przewodzących o dość dużej elastyczności, których rezystancja zmienia się wraz ze wzrostem przyłożonej siły. Choć w sieci można znaleźć opisy metod wykonania czułych padów własnym sumptem (np. w tym tutorialu), to w najprostszych, amatorskich konstrukcjach padów perkusyjnych nie ma zwykle możliwości odczytu siły ani nawet prędkości uderzenia – fakt naciśnięcia jest rejestrowany zwykle za pomocą konwencjonalnego mikroprzycisku. Rozwiązanie takie okazuje się najtańsze i najprostsze do samodzielnej realizacji, tak z mechanicznego, jak i elektronicznego oraz programowego punktu widzenia – nie są tutaj konieczne żadne pomiary, zatem z obsługą macierzy padów poradzi sobie dowolny mikrokontroler o odpowiedniej liczbie linii wejścia/wyjścia (najbardziej ekonomicznym połączeniem przycisków będzie klasyczna konfiguracja typu multipleks, która do obsługi klawiatury o układzie M + N przycisków wymaga zaledwie M + N linii GPIO).

Gra świateł, czyli co nieco o podświetleniu padów

Załóżmy, że skonstruowaliśmy najprostszą możliwą macierz padów perkusyjnych, zbudowanych w oparciu o mikroprzyciski. Kolejnym zagadnieniem, z jakim trzeba się uporać przy konstrukcji własnej kopii kultowego Launchpada, jest system sterowanego elektronicznie podświetlenia padów. W najprostszej możliwej wersji za zaświecanie ustawionych przez użytkownika kombinacji przycisków będzie odpowiadała matryca jednokolorowych LED, podłączonych – podobnie, jak ma to miejsce w przypadku opisanej wcześniej klawiatury – w układzie multipleksowanym. Nieco bardziej kosztownym, ale niebywale efektywnym i uniwersalnym rozwiązaniem będzie użycie „cyfrowych diod LED”, zwanych diodami adresowalnymi. Popularne WS2812B umożliwiają podłączenie obszernego zestawu trójkolorowych diod LED za pomocą zaledwie… jednej linii mikrokontrolera. Dzięki odpowiednio przemyślanemu protokołowi komunikacyjnemu możliwe jest indywidualne sterowanie jasnością i barwą każdej z diod, znacząco upraszcza się także sposób okablowania systemu podświetlenia. W sprzedaży dostępne są zresztą zarówno gotowe paski i moduły adresowalnych diod LED, jak i same diody do montażu SMD.

Arduino + druk 3D, czyli kolejne spotkanie dwóch obszarów technologii

W świecie makerów nikogo nie zaskakuje już połączenie modułów Arduino z obudowami i elementami mechanicznymi wykonanymi w technologii druku 3D. Zarówno popularne płytki włoskiego producenta (oraz wszelkiej maści klony i remiksy), jak i drukarki 3D, stanowią doskonałą bazę do budowy niemal dowolnych projektów w domowym zaciszu i to – zwykle – naprawdę niewielkim kosztem. W przypadku padów perkusyjnych klasy DIY połączenie to sprawdza się nader dobrze. Okazuje się bowiem, że zastosowanie Arduino jako „mostu” pomiędzy klawiaturą i matrycą diod LED podświetlających poszczególne pady, a komputerem, zostało doskonale opisane w licznych tutorialach, co więcej – w sieci dostępne są gotowe biblioteki, umożliwiające emulację kontrolera USB MIDI za pomocą płytki Arduino.

Z kolei druk obudowy, opisany m.in. w tym tutorialu, pozwala na uzyskanie wysokiej jakości korpusu dopasowanego – zarówno pod względem wymiarów zewnętrznych, jak i wykonanych wewnątrz obudowy elementów montażowych – dokładnie do potrzeb własnej implementacji. Co więcej, nawet same pady można już dziś wydrukować – jak pokazał w swoim filmiku jeden z makerów, półprzezroczyste przyciski można z powodzeniem wykonać z użyciem elastycznego filamentu. Klasyczne pytanie, które musi pojawić się w tym miejscu, brzmi: czy opłaca się samodzielnie budować kontroler MIDI? Jeżeli mamy trochę wolnego czasu i dysponujemy drukarką 3D oraz podstawowym wyposażeniem każdego elektronika amatora, to budowa własnego „Launchpada” pozwoli dogłębnie poznać technologie kontrolerów MIDI i lepiej zrozumieć ich działanie. Nie wspominając rzecz jasna o ogromnej frajdzie, jaką daje samodzielna konstrukcja interaktywnego drumpada.