Самодельный барабанный модуль
                                                     

Yoga-Drums

          
Добрый день, товарищи барабанщики! Наконец-то я воплотил в жизнь давнюю идею о гибридной ударной установке, состоящей частично из электронных, частично из акустических барабанов. Представляю Вашему вниманию самодельный барабанный модуль, синтезирующий звук барабанов.
           Главное назначение самодельного барабанного модуля - работа в составе гибридной ударной установки, малый барабан и тарелки при этом используются живые, соответственно остальные барабаны (большой барабан и томы) электронные. Полноценную акустическую ударную установку перевозить, устанавливать и настраивать сложно. Бывает, что и места для неё в музыкальной зоне не хватает. Гибридный же сет легче, занимает меньше места, значительно удобнее в перевозке и настройке, но в то же время позволяет получить более живой звук, чем чисто электронная ударная установка.
           Полностью переходить на электронную ударную установку я не хочу, потому что основной кайф при игре получаю от ощущений вибрирующего под воздействием барабанных палочек железа (тарелок), мне просто неинтересно извлекать звук, ощущая лишь тупую отдачу резинок тарелочных пэдов. Ну и ещё одна весомая причина - дороговизна хорошо звучащих и хорошо "ощущаемых" электронок. Поэтому ради компактности сета я готов был пожертвовать только большим барабаном и томами.
           Известны проекты самодельных миди-контроллеров: Megadrum и Edrum. Но они достаточно сложны, при этом сами по себе не звучат, а требуют компьютера/ноутбука с хорошей звуковой картой и соответствующим ПО. Кроме того, при их работе неизбежно возникают задержки звука. Существуют и "звучащие триггеры", например TrigMic, но стоят они прилично, поэтому озвучить ими пяток барабанных пэдов - дорогое удовольствие.
           Предвижу комментарии типа "Зачем делать своё, ведь есть же готовые решения, например от Alesis, или самодельный Megadrum? Подключил к компьютеру/ноутбуку и играй через какой-нибудь EzDrummer, там можно нарулить отличный звук, и вариантов звучания в разы больше..."
          Дело в том, что я изначально хотел полностью независимое звучащее устройство, которому требуется только подключить питание и кабели на вход/выход. Пусть оно будет простое, пусть даже примитивное, но чтобы начинало работать сразу, без заморочек (ну примерно как TrigMic). Знаю, варианты с ноутбуком, звуковухой и т.п. многих устраивают. Но я когда-то достаточно наигрался с компьютерным синтезом, с глючащим Asio, с зависанием драйверов, несовместимостью ПО и драйверов, и связываться со всем этим не-хо-чу! Также не хочу ждать, пока загрузится или перезагрузится ноутбук, запустится нужное ПО и т.п. Ну и задержку сигнала в таких устройствах тоже никто не отменял. Тоже не-хо-чу!
           Разработанный мною самодельный барабанный модуль полностью автономный, он звучит сам, и начинает работать сразу же при подаче питающего напряжения. По сути это сэмплер, он воспроизводит произвольные звуковые файлы, загруженные в его память. Главная особенность самодельного модуля - минимальная задержка сигнала. Модуль не содержит дорогих или дефицитных электронных компонентов, достаточно прост в изготовлении и использовании, при этом обладает хорошими характеристиками.
           Внешний вид опытного образца барабанного модуля, версия 1.0 (март 2018):

















           Важно! Автор всего программного обеспечения модуля, прошивки и программ для компьютера - мой брат
Николай Егошкин (его личный сайт). Всю математику модуля разрабатывал Николай, я сам выполнил лишь конструкторскую часть работы, спаял и собрал модуль, изготовил барабанные пэды и раму.

            Барабанный модуль на самодельной раме:
























           Рама и пэды делались исключительно для испытаний модуля и конечно же, могут использоваться лишь для домашнего применения, а для "выхода в люди" нужно что-то по серьёзнее. Для выступлений я планируют приобрести более "симпатичные" пэды, возможно промышленные, возможно мастеровые. Пока же моя цель - испытать модуль, устранить косяки, довести до ума интерфейс настройки и загрузки звуковых файлов.
             Сетчатый пэд бочки я применил потому, что он обладает минимальной шумностью, и не требует виброизоляционного подиума. По сути я поставил на раму свой тренировочный пэд бочки, снабдив его "конусным" датчиком. Остальные пэды, томов и малого, изготовлены из фанеры, съём сигнала осуществляется тоже конусными датчиками, на ударные мембраны наклеен автомобильный шумоизоляционный материал "изотон" (или изолон, не знаю, как правильно). Этот материал хорошо глушит звук ударов палок, но явно проживет недолго. Отскок палочки от него какой-то вязкий, и играть на нём дроби сложно.
        
           Привожу видео работы самодельного барабанного модуля версии 1.00. Это демонстрация возможностей модуля, как он воспроизводит звук, как смешиваются звуки барабанов, как передаётся динамика игры, дроби, флэмы и т.п. Это вовсе не демонстрация моих возможностей как барабанщика.

























                   

Новая версия барабанного модуля, "Барабанная + Тарелочная",
                                                          05.11.2018


           Новая версия (2-я) барабанного модуля отличается от 1-й версии дополнительными входами, необходимыми для подключения тарелочных пэдов. Входы 2 и 3 стали двухзонными, на 2-ю зону входа 2 выведено питание +5в, необходимое для питания датчика открытия Хета, а 2-я зона входа 3 - зона глушения тарелки Крэш. Ради зоны глушения и расширения памяти для хранения сэмплов пришлось пожертвовать двумя светодиодами. Последующие прошивки будут заточены именно на эту "продвинутую" версию модуля, при этом совместимость с предыдущими версиями, в том числе в "Радио", сохранится.



















          В мою самодельную ударную установку добавился 2-х зонный 10-дюймовый сетчатый пэд малого барабана, поэтому в ближайшем будущем будет реализована поддержка ударов по ободу малого и римшотов.
          Теперь я использую два барабанных модуля, старый даёт звук барабанов, новый звук тарелок. Правда, пэдов тарелок у меня пока что нет, сейчас я могу подключить к "тарелочному" модулю только освободившийся пэд малого барабана, его повесил слева, в качестве крэша.




























           Далее выкладываю предварительные испытания новой системы. В видео показано переключение звучания модулей, в которые загружено несколько вариантов звука барабанов + звуки хета разной степени открытости. Весьма забавно поиграть на установке, состоящей из нескольких хетов, от закрытого до открытого, в жизни это вряд ли возможно. К "тарелочному" модулю пока что подключен один единственный пэд, на который назначен звук закрытого хета. Важная цель - вариационный хет, и к этому я постепенно приближаюсь, а пока что пытаюсь модулировать звук хета силой удара палочки. Пытаюсь играть разные рисунки, чтобы привыкнуть к сетчатому пэду, динамический диапазон которого шире, чем у фанерных пэдов.
























                        

Параметры самодельного барабанного модуля Yoga-drums                                               


           1. Габаритные размеры барабанного модуля 140х110х35мм.
           2. Число входов для подключения барабанных пэдов: 5 (4 однозонных, 1 двухзонный (2-я зона пока не используется). Входные гнёзда рассчитаны на подключение стандартных штекеров "большой джек" диаметром 6,3мм. Модуль поддерживает барабанные пэды различных типов, резиновые, сетчатые (кевларовые), самодельные или промышленного производства.
           3. Предусмотрена аналоговая регулировка чувствительности пэдов (переменные резисторы по входу), чтобы оперативно адаптировать каждый вход к конкретному пэду*.
           4. Настройка параметров обработки пэдов с компьютера: минимального порога срабатывания пэда (Threshold), времени распознавания сигнала пэда (Scan time), времени предотвращения повторного срабатывания (Mask time) и других).
           5. Визуализация сигналов с пэдов с помощью программы на компьютере, что позволяет выбрать наилучшие параметры обработки сигналов с пэдов, тем самым обеспечить минимальное время распознавания ударов, исключить ложные срабатывания и т.п. Такой режим может быть полезно использовать при проектировании собственных пэдов или усовершенствовании готовых, для анализа наводок с пэда на пэд по раме и т.д.
           6. Частота опроса каждого пэда - 5 кГц (значительно выше, чем у аналогов).
           7. Модуль 5-канальный, синтезирует качественный полифонический звук пяти барабанов (большого барабана, трёх томов и малого барабана). При необходимости на любой канал из 5 можно назначить любой произвольный звук.
           8. Качество звука: стерео 16 бит 40 кГц, 8-битная регулировка уровней смешивания звуков**.
           9. Главная особенность  модуля - ультра-низкая задержка сигнала: 0,15 мс - максимальная задержка запуска синтеза звука после распознавания удара**. Время распознавания удара определяется конструкцией (резонансной частотой) пэдов, для самодельных примитивных пэдов время анализа не превышает 1 мс.
          10. Загрузка сэмплов барабанов, настройка звучания установки (назначение сэмплов барабанов на конкретные пэды) производится с компьютера через USB интерфейс.
          11. Память для хранения сэмплов (несъёмная): 16-48 Мб (до 314 сек звучания).
          12. Кнопки на лицевой панели устройства для быстрого переключения вариантов звучания модуля.
          13. Питание от внешнего источника питания 6-12в (штекер диаметром 6 мм, "+" на центральном электроде), потребляемый ток не более 50 мА. При снижении напряжения питания соответственно уменьшается выходная мощность усилителя наушников.
          14. Возможно питание модуля от разъёма USB-b (+5в) при подключении к компьютеру. При перепрошивке модуля или загрузки в него звуков питание от внешнего источника не требуется. В режиме питания от USB возможно проникновение в модуль помех из цепи +5в компьютера.
          15. Вход внешнего источника звукового сигнала, встроенный микшер смешивания внешнего сигнала и синтезированного звука барабанов, мощный выход на наушники (линейный выход), гнёзда 3,5 мм. Вход внешнего сигнала расположен на задней панели, выход на наушники продублирован на передней и задней панелях для удобства.
          16. Универсальная архитектура - можно использовать несколько однотипных модулей для синтеза N-го количества звуков барабанов, тарелок и эффектов.
          17. Настройка параметров устройства с Andriod телефона/планшета по Bluetooth***. При работе с Bluetooth потребляемый модулем ток увеличивается до 100 мА.
          18. Возможность подключения по стандартному Midi-in-out к Мегадраму или любому другому midi-интерфейсу в качестве автономного звучащего модуля, возможно использование модуля в качестве Midi-интерфейса для подключения к компьютеру (передачи Midi-команд в секвенсер)***.

          Примечания:
     *)   Аналоговые регуляторы чувствительности устанавливаются при необходимости. Если характеристики пэдов известны и стабильны, аналоговые регуляторы не нужны.
     **) В стандартном миди 7 бит.
     ***) Для сравнения, только выдача одной миди-команды по стандартному midi-интерфейсу (31250 бод, 3 байта), дополнительно занимает 1 мс, при подключении по USB задержка ещё 1 мс (стандартный интервал опроса шины usb). И далее на запуск сэмплов на компьютере/телефоне тратится больше в разы (если звуковая карта поддерживает ASIO) и в 10-100 раз (если всё обычное). В модуле Yoga-Drums подобных лишних задержек нет принципиально.
     ****) В разработке, планируется в новой версии ПО.



  Подробное описание процесса создания барабанного модуля, пэдов и рамы

           Процесс создания модуля был достаточно длительным. От постановки задачи и поиска подходящих решений до конкретной реализации устройства прошло довольно много времени. Кроме разработки схем, разводки, изготовления и сборки печатных плат пришлось сделать также самодельные барабанные пэды и раму для них. Не обошлось и без проблем,  в процессе работы над модулем проводились опыты, появлялись новые данные, некоторые теории разбились о практику, многое пришлось переделывать. Для тех, кому интересно создание барабанного модуля "От и до", я подготовил соответствующий раздел. Возможно, кто-то найдёт в нём просто полезную информацию "с целью повышения образованности", а кто-то позаимствует какие-то конкретные конструкторские или схемные решения. Подробнее



                           Мой барабанный модуль в журнале "Радио"

              Моя первая за последние десять лет статья в журнале "Радио". Ура!!!  Подробнее



                          Загрузка звуков, настройка и прошивка модуля



             Для настройки параметров модуля, загрузки звуковых файлов и обновления прошивки микроконтроллера служит программа YogaDrums. В этом разделе описывается работа с этим необходимым софтом барабанного модуля.



                           
Барабанный модуль для самостоятельного изготовления

           Для тех, кто захочет собрать барабанный модуль самостоятельно, вся информация по версии 1.00 находится в открытом доступе: в журнале "Радио" за сентябрь-октябрь 2018-го года, а также в разделе
"Барабанный модуль для самостоятельного изготовления" на этом сайте. Первоначально я хотел выложить немного другую схему, но после публикации статьи в "Радио", чтобы не путать людей и самому не путаться в разных версиях, выкладываю на всеобщее обозрение ту же самую схему, что и в Радио, с теми же обозначениями электронных компонентов, а также со всеми изменениями, что притерпела схема после изготовления и испытания этой конструкции модуля. Всё ПО, что нужно для работы модуля в том виде, как описан в этом разделе, и с приведенными там характеристиками, тоже открыто для всех. Конечно, модуль не идеален, но играть на нём всем вполне реально, хотя настоящие барабаны, конечно, лучше. Исходники прошивки тоже открыты, поэтому разбирайтесь, корректируйте, добавляйте свои функции, ничего не имею против.



                                               

Комммерческая версия барабанного модуля


            Барабанный модуль делался "для себя", и должен был стать очередной полезной самоделкой, коих множество в моём доме. Но в итоге модуль заинтересовал как радиолюбителей, так и барабанщиков, поэтому я запускаю коммерческий проект "Барабанный модуль Yoga-Drums". Мне самому заниматься разработкой модуля было очень интересно, поэтому не делаю тайны ни из схемы, ни из конструкции модуля, пэдов и т.д. Если интересно сделать что-то своими руками - повторяйте, конструируйте, совершенствуйте, ради Бога.
            Но современным миром правят программисты - и современное "железо" ничего не стоит без программного обеспечения. Прошивка микроконтроллера и программа для загрузки и настройки модуля - полностью авторская работа программиста, на которую было потрачено очень много времени. Поэтому новые версии пограммного обеспечения для барабанного модуля будут платными. Дело даже не в принципе "любой труд должен быть оплачен", просто у нас появляется реальный стимул развивать проект, совершенствовать алгоритмы, интерфейс, улучшать функционал и т.д. Конечно, последующие обновления прошивки и ПО - бесплатно. Разумеется, первая версия ПО, та самая, что представлена в статье в Радио - бесплатно (см. раздел "Барабанный модуль для самостоятельного изготовления).
            При практически неизменном "железе" новое ПО значительно расширит функционал модуля. Так, сейчас идёт работа над новой версией прошивки модуля, в которой будут поддерживаться:

          1. Двухзонный малый барабан, т.е. будет дополнительно распознаваться удар по ободу и римшот.
          2. Изменение звука барабанов в зависимоси от силы удара, вместо одного сэмпла будет воспроизводиться набор сэмплов, соответствующих разной силе удара.
          3. "Тарелочная" версия модуля, рассчитанная на обработку сигналов от пэдов тарелок с зонами глушения, и что самое главное, будет поддерживаться
вариационный хет (для меня это особенно важное достижение!)
          4. Настройка параметров модуля со смартфона/планшета по Bluetooth.
          5. Новая более удобная и более функциональная программа для компьютера.

            К сожалению, всё и сразу не получается, не хватает времени. Но постепенно, я уверен, мы желаемых результатов добьёмся.

            Для тех, кто не готов заниматься такими сложными вещами, как разводка и изготовление печатных плат, я планирую организовать производство полуфабрикатов: печатных плат модуля, либо печатных плат в сборе с радиоэлементами, в том числе с уже прошитым микроконтроллером.
           Ну а кто не готов сам работать паяльником и ещё кучей инструментов, необходимых для изготовления барабанного модуля, сможет купить полностью готовое устройство. Соответственно, прошивка, ПО и обновления будут включены.
           Конечно же, в серию пойдёт обновлённая конструкция модуля, с более универсальной схемой, которая имеет большее количество входов и позволит использовать модуль как тарелочный.

            Всех заинтересовавшихся прошу писать на мою почту DYoga@yandex.ru или ВКонтакте.
       
www.DYoga.ru
Звоните
E-mail:  DYoga@Yandex.ru
Свадебная видеосъёмка в Рязани и области
Сайт Дмитрия Егошкина
Напишите мне
Гостевая книга
Главная YogaBum Радиолюбительство Музей электроники Самоделки