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Proyecto: Construyendo un sintetizador analógico modular (Parte 3)

Jorge Machin — Wed, 21 Jul 2010 17:10:39 +0000

Se que no se debe de hacer... pero por el momento este post contiene el borrador de la parte 3 de la construcción del sintetizador analógico que con el tiempo se irá completando. La verdad es que tengo más material en las otras partes y ya quiero publicarlos. Una disculpa.

Convertidor de MIDI a Control de Voltaje

El Convertidor de Midi a Control de Voltaje es el que convierte al Oscilador en un instrumento musical. Como es díficil que construya mi propop teclado, lo natural para mí sería controlarlo por una computadora que corra algún software secuenciador como el CakeWalk Home Studio.

Parado sobre hombros de gigantes

Este fue el primer modulo que recomendo mi hermano que hiciera. De inmediato pensé, creo que una muy buena solución sería usar un microcontrolador PIC y unos convertidores digitales a analógico como los DAC0830. Primero busque en Google para ver si alguien ya había realizado algo así. Creo que no es de sorprender que efectivamente hay varias alternativas en la inmensa web. A mi me gusto mucho la solución que plantea Marc Bareille en su MCV-628.

Comencé usando su modelo con el cual aprendí muchísimo y me permitió hacer mis primeras pruebas pero con el paso del tiempo empecé a diseñar desde cero uno nuevo con especificaciones de acuerdo a mis propias necesidades y gustos. Usando otro microcontrolador y una funcionalidad distinta. El modulo resultante es el que presento aquí.

Modos de funcionamiento

Demostración

Sintetizador Analógico tocando “Hymn” de Vangelis

Jorge Machin — Sun, 18 Jul 2010 03:06:31 +0000

Esta melodia la interpretó mi hermano con la versión de prueba del sintetizador analógico. Adicionalmente usó los filtros del Andromeda A6 y envolventes para darle la forma a la señal y un MF 104z para los efectos del delay. El acompañamiento se tocó con el sonido de un Yamaha Motif XS.

Segunda prueba del Sintetizador Analógico

Jorge Machin — Sat, 10 Jul 2010 08:31:55 +0000

Aquí podemos ver el sintetizador analógico ya con audio, afinadito y ya tocando melodias en MIDI. Dentro de unos dias mi hermano tocará una melodía de Vangelis para probarlo más en forma.

Proyecto: Construyendo un sintetizador analógico modular (Parte 2)

Jorge Machin — Sat, 10 Jul 2010 02:56:32 +0000

Se que no se debe de hacer... pero por el momento este post contiene el borrador de la parte 2 de la construcción del sintetizador analógico que con el tiempo se irá completando. La verdad es que tengo más material en las otras partes y ya quiero publicarlos. Una disculpa.

Ondas basicas

Onda sinusoidal

Onda diente de sierra

Onda cuadrada

Onda triangular

Sintetizador Analógico

Un sintetizador análogico generalmente esta formado por los siguientes modulos:

- Un convertidor de MIDI a voltaje

- Un Oscilador controlado por Voltaje (VCO)

- Un generador de Envolvente

- Un amplificador controlado por voltaje (VCA)

Primera Prueba del Proyecto del Sintetizador Analógico

Jorge Machin — Mon, 11 Jan 2010 17:12:35 +0000

Por fin hubo un poco de tiempo para ponerse a jugar con este aparatito. La primera prueba donde ya se le ve forma es esta:

Para escucharlo, sólo falta amplificar la señal, pero por supuesto para que la primera étapa del proyecto este concluida completamente falta el filtro controlado por voltaje (VCF), el generador de envolvente y el amplificador operado por voltaje (VCA).

Proyecto: Construyendo un sintetizador analógico modular (Parte 1)

Jorge Machin — Sat, 09 Jan 2010 23:25:02 +0000

Cuando estaba construyendo mi "microprocesador", mi hermano me sugirió construir un sintetizador analógico. Sin duda, este si es un reto porque es un proyecto que incluye transistores, amplificadores operacionales, matemáticas, manejo de señales, uso del osciloscopio, microcontroladores y que incluso por lo que sospecho puede llevar más protoboards que el mencionado proyecto del microprocesador. ¨Pero bueno, las galletitas de la fortuna de Facebook me dijeron que me iba enfrentar a un reto muy grande.

Antecedentes

En mi familia ha habido varios músicos, por lo que no es raro que desde niño he sentido cierta atracción por la música que supera el placer de escucharla aunque yo no tengo el "don". Pero desde que tuve mi primera computadora, uno de las metas era intentar que tocara música. En mi mente soñaba que sonará como instrumentos reales o fantásticos como los que escuchaba de Tomita, Giorgo Moroder o de Walter/Wendy Carlos. Obviamente los 8 bits que traía el DAC de la Color Computer - aunque han creado un género de música - distaba mucho de sonar como instrumentos que yo ambicionaba, pero era un avance.

Editor gráfico de música de K. y S. Brain
para la Color Computer

Obviamente con el paso del tiempo, mi primera PC, la Tandy 1000 tenía un mejor DAC e incluso tenía un programa para editar Música por medio de su captura en un pentagrama. Posteriormente, en 1994 me hice de una tarjeta Sound Blaster AWE 32 que ya me permitió conectar mi computadora armada con un microprocesador 486 al piano electrónico de mi hermano por medio de la interfaz MIDI; además que su sonido era mucho, pero mucho mejor al tener un DAC de 16 bits. Aprendí usar los secuenciadores de la CakeWalk los cuales uso hasta la fecha en mi máquina Windows. En Linux uso RoseGarden.

Pero a pesar de todo y que me parece maravilloso el sonido digital y la síntesis de ondas, pues... no sé que tienen los instrumentos (electrónicos ) analógicos que me llaman más la atención desde que escuche el primero.

También debo mencionar que mi papá que a principios de la década de los 70's había hecho lo que ahora se que es un VCO dentro de una caja de cassettes con el cual pasábamos horas enteras moviendo sus múltiples perillas generando sonidos de lluvia, láseres, avionetas y explosiones. Quien iba decir que más de 30 años después, estaría construyendo uno con la guía de mi hermano que es un experto en la materia.

Características

Por el momento, sólo tengo conocimientos básicos sobre los sintetizadores analógicos por lo que que estudie de acústica y manejo de señales en la universidad, por lo que en realidad es un proyecto donde voy aprender sobre la marcha. Después de las explicaciones de mi hermano, ver varias páginas de Internet y ver varios videos de youtube, Mi lista inicial de características (iniciales) deseadas son las siguientes:

- 1 Convertidos MIDI a Volt/Oct controlado por un PIC (MCV).
- 2 Osciladores controlados por voltaje (VCO).
- 1 Filtro controlado por voltaje (VCF).
- 1 Generador de envolvente.
- 1 Amplificador controlado por voltaje (VCA).

Primeros pasos

Además de construir en hardware el sintetizador, espero dar un breve paseo por las matemáticas involucradas y voy hacer algunos experimentos con un sintetizador modular hecho por software (Alsa Modular Synth) en una computadora con el sistema operativo Linux por lo que no sería díficil que el número de publicaciones sobre este tema lleven algún tiempo y sean numerosas.

Fuente de alimentación negativa usando circuitos integrados

Jorge Machin — Wed, 16 Dec 2009 16:11:03 +0000

Recuerdo que cuando empezaba aprender electrónica, uno de mis cocos era suministratar los voltajes negativos para los amplificadores operaciones; debido a que normalmente requieren construir una fuente especial y ni se diga si el proyecto era a baterías. Afortunadamente existe el circuito integrado 7660, que es muy barato y además nos permite generar de manera sencilla el voltaje negativo desde una fuente de voltaje positivo. Aquí esta el diagrama del circuito que suelo usar para obtener -12 Volts de una sola fuente de 12 V:

El diodo D1 es para protección del circuito, por lo que se puede omitir si se utilizan los voltajes negativos como entradas, pero no recomiendo quitarlo porque siempre es mejor la seguridad aunque nos baje un poco la tensión. Si se necesita mayor corriente, se pueden poner en paralelo más circuitos 7660.

Tabla de notas MIDI y sus frecuencias

Jorge Machin — Mon, 02 Nov 2009 23:42:28 +0000

Las notas musicales están matemáticamente relacionadas entre sí y definidas alrededor de una nota central ( nota "la" de la octava central ) de 440 Hz. La fórmula matemática es la siguiente:

f = 2^(n-69)/12 × 440 Hz

La variable n, sería la nota midi a la que le queremos calcular su frecuencia. Un programa (no muy eficiente) en C++ para obtener las frecuencias de las notas MIDI es el siguiente:

#include
#include

using namespace std;

int main() {

float freq;

for ( float n = 0; n <128; ++n ) {

freq = 440.0 * pow( 2, ((n-69.0)/12.0) );

cout <<"Nota midi: " <", Frecuencia: " <

}

return 0;

}

Notas interesantes

- Que esta fórmula sea en base dos es una característica muy interesante y conveniente para las computadoras y las personas que las usan; pues es el sistema binario su lingua franca.

- La audición entre los humanos suele estar entre las frecuencias de 20 Hz y 20.000 Hz por lo que algunas notas de las octavas inferiores no son audibles.

Tabla de notas MIDI y sus frecuencias

Finalmente, la tabla capturada es:

Octava MIDI	Nombre de la Octava	Número Nota MIDI	Número Nota Piano	Nota musical	Frecuencia (Hz)
-1	-	0	-	C	8.176
-1	-	1	-	C^#/D^b	8.662
-1	-	2	-	D	9.177
-1	-	3	-	D^#/E^b	9.723
-1	-	4	-	E	10.301
-1	-	5	-	F	10.913
-1	-	6	-	F^#/G^b	11.562
-1	-	7	-	G	12.250
-1	-	8	-	G^#/A^b	12.978
-1	-	9	-	A	13.75
-1	-	10	-	A^#/B^b	14.567
-1	-	11	-	B	15.434
0	sub-contra	12	-	C	16.352
0	sub-contra	13	-	C^#/D^b	17.323
0	sub-contra	14	-	D	18.354
0	sub-contra	15	-	D^#/E^b	19.445
0	sub-contra	16	-	E	20.602
0	sub-contra	17	-	F	21.827
0	sub-contra	18	-	F^#/G^b	23.125
0	sub-contra	19	-	G	24.5
0	sub-contra	20	-	G^#/A^b	25.957
0	sub-contra	21	1	A	27.5
0	sub-contra	22	2	A^#/B^b	29.135
0	sub-contra	23	3	B	30.868
1	contra	24	4	C	32.703
1	contra	25	5	C^#/D^b	34.647
1	contra	26	6	D	36.708
1	contra	27	7	D^#/E^b	38.890
1	contra	28	8	E	41.203
1	contra	29	9	F	43.653
1	contra	30	10	F^#/G^b	46.249
1	contra	31	11	G	48.999
1	contra	32	12	G^#/A^b	51.913
1	contra	33	13	A	55
1	contra	34	14	A^#/B^b	58.270
1	contra	35	15	B	61.735
2	octava grande	36	16	C	65.406
2	octava grande	37	17	C^#/D^b	69.296
2	octava grande	38	18	D	73.416
2	octava grande	39	19	D^#/E^b	77.781
2	octava grande	40	20	E	82.406
2	octava grande	41	21	F	87.307
2	octava grande	42	22	F^#/G^b	92.499
2	octava grande	43	23	G	97.998
2	octava grande	44	24	G^#/A^b	103.826
2	octava grande	45	25	A	110
2	octava grande	46	26	A^#/B^b	116.540
2	octava grande	47	27	B	123.471