電爵士鼓入門（DIY一套便宜好用的電子爵士鼓）

2023-08-06 06:23:06

只需一塊Arduino MEGA板，再配置好電腦(Linux作業系統)上免費或者開源的MIDI應用程式，即可製成一套真正能夠用來演奏的電子爵士鼓。根據你的心願，它可以被做成任何樣式：可以是自己設計的鼓架，也可以是薄膜狀，甚至可以用更加高端的傳感器，玩出各種花樣來。

筆者的鼓架由Φ28mm的透明PC管和金屬連接件構成，上面安裝有7個鼓面和2個踏板，有一個腳踏的低音大鼓(Bass Drum，又稱「底鼓」)、一個軍鼓、兩個嗵嗵鼓(Tom-Tom Drum)、一個吊鑔(Crash Cymbal)、一個節奏鑔(Ride Cymbal)和一個帶踏板的踩鑔(Hi-Hat)。

主要的電子設備是一塊Arduino MEGA開發板，還有壓電陶瓷片——它可以用電壓表示其表面壓力的變化率，從而起到採集鼓面震動情況的作用。

1 先從製作鼓面開始。為了降低敲擊噪聲，我用雙面膠在木板上粘貼了一層2mm厚的軟橡膠(你也可以用滑鼠墊代替)。這樣既可以靈敏地測到數據，木板本身又不會發出太大的聲響。

2 然後在沒有橡膠的一面粘上壓電陶瓷片(也叫壓電震動傳感器，或者piezo)。如果是新的元器件，焊接導線可能有一點難度，需要塗上助焊劑，用合適的溫度快速焊上。此外提醒，傳感器片不可以用502膠水粘貼，502膠水會腐蝕壓電陶瓷。在元器件兩端並聯一個1kΩ的電阻，防止元器件產生太高的電壓。完成後可以用示波器測試元器件的輸出電壓，確保即使大力敲擊木板，元器件也不會產生高於5V的電壓，因為Arduino的ADC最大只可以承受5V的輸入。將這些元器件用膠布固定好，製作出不同大小的多個鼓面。

3 然後就可以將製作好的鼓面固定在支架上了。我用了M10絲杆和螺帽，以及自己設計的3D列印件。

4 踏板很好製作。如果不需要力度響應，用兩個鍵盤的延音踏板即可(實際為腳踏開關)。

5 接下來測試下位機端的程序。圖中所示為Arduino Nano，因為其模擬輸入口數量不夠，最終換用Arduino MEGA。設計一塊擴展板，以便用你喜歡的接口連接各個鼓面。

6 將鼓面按程序中設定好的順序分別連接板子的I/O口，硬體部分就全部完成了!

這裡需要在安裝Linux作業系統的PC上安裝以下軟體：

(1)Jackd：這是一個簡單易用的MIDI、ALSA接口管理器;

(2)Qjackctl：Jackd的GUI界面，可能會自動安裝上;

(3)Fluidsynth：MIDI合成器;

(4)Qsynth：Fluidsynth的GUI;

(5)Fluid-soundfont-gm：免費的MIDI音色庫;

(6)Hairless-Midiserial：MIDI-串口轉換器。

如果需要編曲、伴奏等更高級的功能，還需要rosegarden等音序器應用程式。

將它們分別打開，進行一些設置。

1 打開Hairless的Settings，設置好對應的波特率，然後選擇Arduino的串口號，在「SerialMIDI Bridge On」前打鉤，此時Arduino會重啟。

2 打開QSynth的Setup，切換到Soundfonts選項卡，單擊「Open」加載Fluid音色庫。

3 最後一步，打開Qjackd 的Connects窗口，在ALSA選項卡中，將Hairless的輸出埠連接到Fluid的輸入埠上，大功告成!

4 在QSynth的Channels窗口中選擇第10通道，可以切換很多種鼓的聲音。

設置好這些後，就可以試著演奏了，電腦的揚聲器中會實時播放出你敲擊的鼓面所對應的聲音。

Arduino向PC發送信息的代碼片段如下：

void midiSend (int cmd, int pitch, int velocity) {

Serial.write(cmd);

Serial.write(pitch);

Serial.write(velocity);

}

這種通信協議就是MIDI協議。標準的樂器MIDI有其特定的波特率(31250)。因為我們這裡可以使用串口-MIDI轉換，所以可以隨意設置波特率。一句MIDI指令包含3位元組數據：

(1)MIDI命令，就是啟動或者停止一個音符;

(2)音符，指定要傳送的是哪個音符;

(3)力度，這個音符的演奏力度強弱。

//Adjust this if your pads are

dull or too sensitive

//{crash, hat, snare, tom_bass, crash_right, tom_high, tom_low}

unsigned char adc_cutoff[7]=

{3,3,10,7,3,3,3};

//minimum strength

unsigned char adc_limit[7]=

{40,10,30,50,40,10,10};

//maximum strength

以上這段代碼是每個鼓面力度範圍設置，請根據製作所用的材料和結構不同進行設置，如果某些鼓面不靈敏，或者過於靈敏，這些值有可能需要大幅調節。

然後，程序會輪詢收集來自各個傳感器的數據並判斷兩個踏板的開關量。

for(byte count=0;count<=6;count )

{

adc_sample[count]=map(analogRead (adc_channel[count]),0,1023,0,254);

}

因為在一次敲擊過程中，鼓面可能會振動一小段時間，可能會使Arduino採集了太多次，向電腦發送大量數據，導致電腦停止響應。簡單的解決方法是，在每次採集過程的最後加一句「delay(5);」。這種方法不會降低實時性。

以上這些就是製作這套Arduino架子鼓的一些經驗。基於這種思想，還可以做出很多不一樣的樂器，以及多用途控制器等產品。