Подключаем к Raspberry Pi Pico MIDI-клавиатуру и делаем музыкальный синтезатор

В сфере искусственного интеллекта произошло заметное событие. artyomsoft только что Подключаем к Raspberry Pi Pico MIDI-клавиатуру и делаем музыкальный синтезатор Средний 17 мин 60 Блог компании RUVDS. com DIY или Сделай сам Raspberry Pi * Программирование микроконтроллеров * Периферия Туториал Несколько лет назад я купил MIDI-клавиатуру. И как это часто бывает с вещами, о которых долго мечтал: поигрался, сбил свой интерес и положил пылиться на полку.

Но вот недавно у меня возникло желание сделать из MIDI-клавиатуры синтезатор. Многие могут спросить: а в чём проблема? Взял МIDI-клавиатуру, подключил к компьютеру или смартфону с программой и играй сколько хочешь.

Технические детали

Но у меня другая цель – понять, как нажатие на клавишу превращается в звук. В статье мы разберём основы цифрового звука, формат MIDI и создадим простой музыкальный синтезатор на базе Raspberry Pi Pico и MIDI-клавиатуры. Статья является введением в синтезирование цифрового звука, и в будущем я планирую продолжить излагать эту интересную тему.

Что получилось на данный момент, можно посмотреть на следующем видео:Что представляет собой цифровой звукЧтобы понять, что такое цифровой звук, сначала разберёмся, как аналоговый звуковой сигнал преобразуется в цифровую форму и из цифровой в аналоговую. Цифро-аналоговое и аналогово цифровые преобразованияЦифровой звук представляет собой последовательность чисел, описывающих амплитуду звукового сигнала в отдельные моменты времени. С точки зрения программиста, это последовательность чисел, созданная из аналогового сигнала.

Каждое число — значение амплитуды сигнала в определённый момент времени. Чтобы получить эту последовательность, необходимо выполнить дискретизацию по времени и квантование по уровню. Этот процесс называется аналого-цифровым преобразованием.

Отраслевые последствия

Обратный процесс получения звуковых колебаний из последовательности чисел называется цифро-аналоговым преобразованием. Аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразования не ограничиваются только звуковыми сигналами. ДискретизацияДискретизация подразумевает определение моментов времени, когда измеряется значение отцифровываемого аналогового сигнала.

Для цифрового звука, используемого в CD-Audio, значения сигнала определяются 44100 раз в секунду. КвантованиеКвантование — это процесс преобразования непрерывной (аналоговой) величины в дискретную, при котором весь диапазон изменения аналогового сигнала разбивается на конечное число интервалов, и каждому интервалу присваивается определённое фиксированное значение (уровень квантования). Чем выше частота дискретизации и чем больше уровней квантования используется, тем точнее цифровое представление соответствует исходному аналоговому сигналу.

PCMPCM (Pulse Code Modulation, импульсно-кодовая модуляция) — это способ представления цифрового звука, при котором сигнал хранится как последовательность отсчётов фиксированной разрядности, полученных через равные интервалы времени. Для получения потока цифр из аналогового сигнала используются два параметра:Sample rate (сколько отсчётов производится в секунду).

Событие, по словам экспертов, усилит конкуренцию в сфере ИИ.