Երաժշտական նոտաների դետեկտոր `3 քայլ

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Amazարմացրեք ձեր ընկերներին և ընտանիքին այս նախագծով, որը հայտնաբերում է գործիքի նվագարկումը: Այս նախագիծը կցուցադրի մոտավոր հաճախականությունը, ինչպես նաև երաժշտական նոտան, որը հնչում է էլեկտրոնային ստեղնաշարի, դաշնամուրի հավելվածի կամ որևէ այլ գործիքի վրա:

Մանրամասներ

Այս նախագծի համար ձայնային մոդուլի դետեկտորից անալոգային ելքն ուղարկվում է Arduino Uno- ի A0 անալոգային մուտքին: Անալոգային ազդանշանը նմուշառվում և քվանտացվում է (թվայնացված): Ավտոկորելացիայի, կշռման և կարգաբերման ծածկագիրը օգտագործվում է հիմնական հաճախականությունը գտնելու համար `օգտագործելով առաջին 3 շրջանները: Մոտավոր հիմնարար հաճախականությունը այնուհետև համեմատվում է 3, 4 և 5 օկտավաների տիրույթների հաճախականությունների հետ `որոշելու երաժշտական նոտայի ամենամոտ հաճախականությունը: Ի վերջո, ամենամոտ հաճախականության ենթադրվող գրառումը տպվում է էկրանին:

Նշում. Այս հրահանգը կենտրոնանում է միայն ծրագրի կառուցման վրա: Մանրամասների և նախագծման հիմնավորումների մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար այցելեք այս հղումը ՝ Լրացուցիչ տեղեկություններ

Պարագաներ

• (1) Arduino Uno (կամ Genuino Uno)
• (1) DEVMO խոսափողի սենսոր Բարձր զգայունության ձայնի հայտնաբերման մոդուլ Համատեղելի
• (1) Եռակցման առանց տախտակ
• (1) USB-A- ից B մալուխ
• Jumper լարերը
• Երաժշտական աղբյուր (դաշնամուր, ստեղնաշար կամ ցավազրկող ծրագիր բարձրախոսներով)
• (1) համակարգիչ կամ նոութբուք

Քայլ 1. Կառուցեք սարքավորում երաժշտական նոտաների դետեկտորի համար

Arduino Uno- ի միջոցով միացման լարերը, առանց զոդման տախտակը և DEVMO խոսափողի սենսորը բարձր զգայունության ձայնի հայտնաբերման մոդուլը (կամ նմանատիպ) կառուցեք այս նկարում ցուցադրված միացումը

Քայլ 2. Programրագրեք երաժշտական նշումների դետեկտորը

Arduino IDE- ում ավելացրեք հետևյալ ծածկագիրը:

gistfile1.txt

/*

Ֆայլի/Էսքիզի անվանումը ՝ MusicalNoteDetector

Տարբերակ թիվ. V1.0 Ստեղծվել է 7 հունիսի, 2020 թ

Բնօրինակի հեղինակ ՝ Clyde A. Lettsome, PhD, PE, MEM

Նկարագրություն. Այս ծածկագիրը/ուրվագիծը ցուցադրում է մոտավոր հաճախականությունը, ինչպես նաև երաժշտական նոտան, որը հնչում է էլեկտրոնային ստեղնաշարի կամ դաշնամուրի հավելվածի վրա: Այս նախագծի համար անալոգային ելքը

ձայնային մոդուլի դետեկտորն ուղարկվում է Arduino Uno- ի A0 անալոգային մուտքին: Անալոգային ազդանշանը նմուշառվում և քվանտացվում է (թվայնացված): Ավտոկորելացիան, կշռման և թյունինգի կոդը օգտագործվում է

գտեք հիմնարար հաճախականությունը ՝ օգտագործելով առաջին 3 շրջանները: Մոտավոր հիմնարար հաճախականությունը համեմատվում է 3, 4 և 5 օկտավաների հաճախականությունների հետ `որոշելու ամենամոտ երաժշտական երաժշտությունը

նշումների հաճախականությունը: Ի վերջո, ամենամոտ հաճախականության ենթադրվող գրառումը տպվում է էկրանին:

Լիցենզիա. Այս ծրագիրը անվճար ծրագրակազմ է. կարող եք այն վերաբաշխել և/կամ փոփոխել այն GNU General Public License (GPL) 3 -րդ տարբերակի կամ ավելի ուշ

ձեր նախընտրած տարբերակը, ինչպես հրապարակել է Ազատ ծրագրային ապահովման հիմնադրամը:

Նշումներ. Հեղինակային իրավունք (գ) 2020 ՝ C. A. Lettsome Services, LLC

Լրացուցիչ տեղեկությունների համար այցելեք

*/

#սահմանել Նմուշներ 128 // Max 128 Arduino Uno- ի համար:

#սահմանել SAMPLING_FREQUENCY 2048 // Fs = Nyquist- ի հիման վրա պետք է լինի 2 անգամ սպասված ամենաբարձր հաճախականությունից:

#սահմանել OFFSETSAMPLES 40 // օգտագործվում է աղետաբեր նպատակների համար

#սահմանեք TUNER -3 // Կարգավորեք մինչև C3- ը լինի 130,50

բոց նմուշառումPամանակաշրջան;

անստորագիր երկար միկրովայրկյաններ;

int X [Նմուշներ]; // ստեղծել չափսերի վեկտոր `իրական արժեքներ պահելու համար

float autoCorr [Նմուշներ]; // ստեղծել նմուշների վեկտոր `երևակայական արժեքներ պահելու համար

float storageNoteFreq [12] = {130.81, 138.59, 146.83, 155.56, 164.81, 174.61, 185, 196, 207.65, 220, 233.08, 246.94};

int sumOffSet = 0;

int offSet [OFFSETSAMPLES]; // ստեղծել օֆսեթ վեկտոր

int avgOffSet; // ստեղծել օֆսեթ վեկտոր

int i, k, periodEnd, periodBegin, period, adjustuster, noteLocation, octaveRange;

float maxValue, minValue;

երկար գումար;

int thresh = 0;

int numOfCycles = 0;

բոց ազդանշանՀաճախականություն, ազդանշանՀաճախականություն 2, ազդանշանՀաճախականություն3, ազդանշանՀաճախականությունԳուշակիր, ընդհանուր;

բայթ state_machine = 0;

int նմուշներPerPeriod = 0;

դատարկ կարգավորում ()

{

Serial.begin (115200); // 115200 Baud տոկոսադրույքը սերիական մոնիտորի համար

}

դատարկ շրջան ()

{

//*****************************************************************

// Calabration բաժին

//*****************************************************************

Serial.println ("Calabrating. Խնդրում ենք, որևէ գրառում մի կատարեք գնահատման ժամանակ:");

(i = 0; i <OFFSETSAMPLES; i ++)

{

անջատված է = analogRead (0); // Կարդում է անալոգային 0 (A0) արժեքը, քվանտացնում և պահում որպես իրական տերմին:

//Serial.println(offSet ); // օգտագործեք սա `ձայնի հայտնաբերման մոդուլը մոտավորապես կեսին կամ 512 -ին կարգավորելու համար, երբ ձայն չի հնչում:

sumOffSet = sumOffSet + offSet ;

}

samplePerPeriod = 0;

maxValue = 0;

//*****************************************************************

// Պատրաստվեք ընդունելություն A0- ից

//*****************************************************************

avgOffSet = կլոր (sumOffSet / OFFSETSAMPLES);

Serial.println («Հետհաշվարկ»);

ուշացում (1000); // դադար 1 վայրկյան

Serial.println ("3");

ուշացում (1000); // դադար 1 վայրկյան

Serial.println ("2");

ուշացում (1000); // դադար 1 -ի համար

Serial.println ("1");

ուշացում (1000); // դադար 1 վայրկյան

Serial.println («Նվագարկեք ձեր գրառումը»);

ուշացում (250); // դադար 1/4 վայրկյան արձագանքի ժամանակի համար

//*****************************************************************

// Հավաքեք A0- ի նմուշներ նմուշառման ժամանակահատվածի նմուշառմամբ

//*****************************************************************

samplingPeriod = 1.0 / SAMPLING_FREQUENCY; // Pամանակահատվածը միկրո վայրկյաններում

համար (i = 0; i <Նմուշներ; i ++)

{

microSeconds = micros (); // Վերադարձնում է միկրովայրկյանների քանակը, քանի դեռ Arduino տախտակը սկսել է ընթացիկ սցենարի գործարկումը:

X = analogRead (0); // Կարդում է անալոգային 0 (A0) արժեքը, քվանտացնում և պահում որպես իրական տերմին:

/ *նմուշների միջև սպասման մնացած ժամանակը անհրաժեշտության դեպքում վայրկյանների ընթացքում */

իսկ (micros () <(microSeconds + (samplingPeriod * 1000000)))

{

// ոչինչ մի արա, պարզապես սպասիր

}

}

//*****************************************************************

// Ավտոկորելյացիայի գործառույթ

//*****************************************************************

համար (i = 0; i <Նմուշներ; i ++) // i = ուշացում

{

գումար = 0;

համար (k = 0; k <Նմուշներ - i; k ++) // Համապատասխանեցրեք ազդանշանը հետաձգված ազդանշանի հետ

{

գումար = գումար + ((((X [k]) - avgOffSet) * ((X [k + i]) - avgOffSet)); // X [k] ազդանշանն է, իսկ X [k+i] ՝ հետաձգված տարբերակը

}

autoCorr = գումար / Նմուշներ;

// First Peak Detect State Machine

եթե (state_machine == 0 && i == 0)

{

thresh = autoCorr * 0.5;

պետական_մեքենա = 1;

}

այլապես, եթե (state_machine == 1 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 1, գտեք 1 շրջան առաջին ցիկլի օգտագործման համար

{

maxValue = autoCorr ;

}

այլապես, եթե (state_machine == 1 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodBegin = i-1;

պետական_ մեքենա = 2;

numOfCycles = 1;

samplePerPeriod = (periodBegin - 0);

ժամանակաշրջան = samplePerPeriod;

կարգավորիչ = TUNER+(50.04 * exp (-0.102 * samplePerPeriod));

signalFrequency = ((SAMPLING_FREQUENCY) / (samplePerPeriod))-կարգավորիչ; // f = fs/N

}

այլապես, եթե (state_machine == 2 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 2, գտեք 2 շրջան 1 -ին և 2 -րդ ցիկլի համար

{

maxValue = autoCorr ;

}

այլապես, եթե (state_machine == 2 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodEnd = i-1;

պետական_ մեքենա = 3;

numOfCycles = 2;

samplePerPeriod = (periodEnd - 0);

signalFrequency2 = ((numOfCycles*SAMPLING_FREQUENCY) / (samplePerPeriod))-կարգավորիչ; // f = (2*fs)/(2*N)

maxValue = 0;

}

այլապես, եթե (state_machine == 3 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 3, գտեք 3 շրջան 1 -ին, 2 -րդ և 3 -րդ ցիկլի համար

{

maxValue = autoCorr ;

}

այլապես, եթե (state_machine == 3 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodEnd = i-1;

պետական_ մեքենա = 4;

numOfCycles = 3;

samplePerPeriod = (periodEnd - 0);

signalFrequency3 = ((numOfCycles*SAMPLING_FREQUENCY) / (samplePerPeriod))-կարգավորիչ; // f = (3*fs)/(3*N)

}

}

//*****************************************************************

// Արդյունքների վերլուծություն

//*****************************************************************

եթե (samplePerPeriod == 0)

{

Serial.println («Հմմ …… ես վստահ չեմ: Փորձու՞մ ես ինձ խաբել»);

}

ուրիշ

{

// պատրաստել քաշի գործառույթը

ընդամենը = 0;

եթե (ազդանշանՀաճախականություն! = 0)

{

ընդամենը = 1;

}

եթե (signalFrequency2! = 0)

{

ընդհանուր = ընդհանուր + 2;

}

եթե (signalFrequency3! = 0)

{

ընդհանուր = ընդհանուր + 3;

}

// հաշվարկել հաճախականությունը `օգտագործելով կշռման գործառույթը

signalFrequencyGuess = ((1/ընդհանուր) * signalFrequency) + ((2/ընդհանուր) * signalFrequency2) + ((3/ընդհանուր) * signalFrequency3); // գտնել կշռված հաճախականություն

Serial.print («Ձեր նվագած նոտան մոտավորապես»);

Serial.print (signalFrequencyGuess); // Տպեք հաճախականության գուշակությունը:

Serial.println («Հզ.»);

// գուշակության հիման վրա գտեք օկտավայի տիրույթ

octaveRange = 3;

մինչդեռ (! (signalFrequencyGuess> = պահվում է NotFreq [0] -7 && signalFrequencyGuess <= պահվում է NotFreq [11] +7))

{

համար (i = 0; i <12; i ++)

{

storageNoteFreq = 2 * storageNoteFreq ;

}

octaveRange ++;

}

// Գտեք ամենամոտ գրառումը

minValue = 10000000;

noteLocation = 0;

համար (i = 0; i <12; i ++)

{

եթե (minValue> abs)

{

minValue = abs (signalFrequencyGuess-storageNoteFreq );

noteLocation = i;

}

}

// Տպել նշումը

Serial.print («Կարծում եմ ՝ խաղացել ես»);

եթե (noteLocation == 0)

{

Serial.print («C»);

}

այլապես, եթե (noteLocation == 1)

{

Serial.print («C#»);

}

այլապես, եթե (noteLocation == 2)

{

Serial.print («D»);

}

այլապես, եթե (noteLocation == 3)

{

Serial.print ("D#");

}

այլապես, եթե (noteLocation == 4)

{

Serial.print («E»);

}

հակառակ դեպքում (noteLocation == 5)

{

Serial.print ("F");

}

այլապես, եթե (noteLocation == 6)

{

Serial.print ("F#");

}

այլապես, եթե (noteLocation == 7)

{

Serial.print ("G");

}

այլապես, եթե (noteLocation == 8)

{

Serial.print ("G#");

}

այլապես, եթե (noteLocation == 9)

{

Serial.print ("A");

}

այլապես, եթե (noteLocation == 10)

{

Serial.print ("A#");

}

հակառակ դեպքում (noteLocation == 11)

{

Serial.print («B»);

}

Serial.println (octaveRange);

}

//*****************************************************************

//Կանգնիր այստեղ. Վերագործարկելու համար սեղմեք Arduino- ի վերակայման կոճակը

//*****************************************************************

մինչդեռ (1);

}

դիտել rawgistfile1.txt- ը hosted -ի հետ GitHub- ի կողմից

Քայլ 3: Կարգավորեք երաժշտական նշումների դետեկտորը

Arduino Uno- ն միացրեք համակարգչին Arduino IDE- ում գրված կամ բեռնված ծածկագրով: Կազմեք և վերբեռնեք կոդը Arduino- ում: Շղթան տեղադրեք երաժշտության աղբյուրին մոտ: Նշում. Ներածական տեսանյութում ես օգտագործում եմ պլանշետի վրա տեղադրված ծրագիրը ՝ համակարգչի բարձրախոսների հետ միասին, որպես իմ երաժշտության աղբյուր: Հպեք Arduino- ի տախտակի վերակայման կոճակին, այնուհետև նվագարկեք երաժշտության աղբյուրի գրառումը: Մի քանի վայրկյան անց Երաժշտական նշումների դետեկտորը կցուցադրի նվագարկված գրառումը և դրա հաճախականությունը: