Detektor noty: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Ohromte svojich priateľov a rodinu týmto projektom, ktorý detekuje notu, ktorú hrá nástroj. Tento projekt zobrazí približnú frekvenciu a hudobnú notu hranú na elektronickej klávesnici, klavírnej aplikácii alebo inom nástroji.

Podrobnosti

Pre tento projekt je analógový výstup z detektora zvukového modulu odoslaný na analógový vstup A0 zariadenia Arduino Uno. Analógový signál sa vzorkuje a kvantifikuje (digitalizuje). Autokorelačný, vážiaci a ladiaci kód sa používa na nájdenie základnej frekvencie pomocou prvých 3 periód. Približná základná frekvencia sa potom porovná s frekvenciami v rozsahu oktáv 3, 4 a 5, aby sa určila najbližšia frekvencia noty. Nakoniec sa na obrazovku vytlačí uhádnutá poznámka pre najbližšiu frekvenciu.

Poznámka: Tento návod sa zameriava iba na to, ako zostaviť projekt. Ak chcete získať ďalšie informácie o podrobnostiach a odôvodneniach návrhu, navštívte tento odkaz: Ďalšie informácie

Zásoby

• (1) Arduino Uno (alebo Genuino Uno)
• (1) Vysoko citlivý modul detekcie zvuku mikrofónu DEVMO kompatibilný
• (1) Bezpájková doska
• (1) Kábel USB-A na B
• Prepojovacie vodiče
• Hudobný zdroj (aplikácia pre klavír, klávesnicu alebo Paino s reproduktormi)
• (1) Počítač alebo prenosný počítač

Krok 1: Vytvorte hardvér pre detektor hudobných nôt

Použitím Arduino Uno, spojovacích vodičov, nepájkovanej dosky a modulu mikrofónneho senzora DEVMO s vysokou citlivosťou (alebo podobného) zostrojte obvod zobrazený na tomto obrázku

Krok 2: Naprogramujte detektor hudobných poznámok

Do Arduino IDE pridajte nasledujúci kód.

gistfile1.txt

/*

Názov súboru/náčrtu: MusicalNoteDetector

Verzia č.: v1.0 vytvorená 7. júna 2020

Pôvodný autor: Clyde A. Lettsome, PhD, PE, MEM

Popis: Tento kód/náčrt zobrazuje približnú frekvenciu a hudobnú notu prehrávanú v aplikácii elektronickej klávesnice alebo klavíra. Pre tento projekt je analógový výstup z

detektor zvukového modulu je odoslaný na analógový vstup A0 zariadenia Arduino Uno. Analógový signál sa vzorkuje a kvantifikuje (digitalizuje). Na to sa používa autokorelačný, vážiaci a ladiaci kód

nájdite základnú frekvenciu pomocou prvých 3 periód. Približná základná frekvencia sa potom porovná s frekvenciami v rozsahu 3, 4 a 5 oktáv, aby sa určil najbližší muzikál

frekvencia poznámok. Nakoniec sa na obrazovku vytlačí uhádnutá poznámka pre najbližšiu frekvenciu.

Licencia: Tento program je bezplatný softvér; môžete ho ďalej distribuovať a/alebo upravovať podľa ustanovení GNU General Public License (GPL), verzia 3, alebo neskôr

verzia podľa vášho výberu, vydaná Free Software Foundation.

Poznámky: Autorské právo (c) 2020 od C. A. Lettsome Services, LLC

Viac informácií nájdete na

*/

#define VZORKY 128 // Max. 128 pre Arduino Uno.

#define SAMPLING_FREQUENCY 2048 // Fs = Na základe Nyquistu musí byť dvojnásobkom najvyššej očakávanej frekvencie.

#define OFFSETSAMPLES 40 // používané na kalibráciu

#define TUNER -3 // Upravte, kým C3 nebude 130,50

vzorkovanie plaváka Obdobie;

bez znamienka dlhé mikrosekundy;

int X [VZORKY]; // vytvorte vektor veľkosti SAMPLES na uloženie skutočných hodnôt

float autoCorr [VZORKY]; // vytvorte vektor veľkosti SAMPLES na uloženie imaginárnych hodnôt

plavák uloženýPoznámkaFreq [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]; // vytvorenie ofsetového vektora

int avgOffSet; // vytvorenie ofsetového vektora

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

float maxValue, minValue;

dlhá suma;

int mlátiť = 0;

int numOfCycles = 0;

float signalFrequency, signalFrequency2, signalFrequency3, signalFrequencyGuess, total;

byte state_machine = 0;

int vzorkyPerPeriod = 0;

neplatné nastavenie ()

{

Serial.begin (115200); // 115200 Baud rate for the Serial Monitor

}

prázdna slučka ()

{

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

// Sekcia kalibrácie

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

Serial.println („Calabrating. Počas kalibrácie prosím neprehrávajte žiadne poznámky.“);

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

{

offSet = analogRead (0); // Načíta hodnotu z analógového pinu 0 (A0), kvantifikuje ju a uloží ako skutočný výraz.

//Serial.println(offSet); // pomocou tohto nastavte modul detekcie zvuku na približne polovicu alebo 512, keď sa neprehráva žiadny zvuk.

sumOffSet = sumOffSet + offSet ;

}

samplePerPeriod = 0;

maxValue = 0;

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

// Pripravte sa na prijatie vstupu z A0

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

avgOffSet = okrúhle (sumOffSet / OFFSETSAMPLES);

Serial.println ("Odpočítavanie.");

oneskorenie (1000); // pauza na 1 sekundu

Serial.println ("3");

oneskorenie (1000); // pauza na 1 sekundu

Serial.println ("2");

oneskorenie (1000); // pauza na 1

Serial.println ("1");

oneskorenie (1000); // pauza na 1 sekundu

Serial.println („Zahrajte si poznámku!“);

oneskorenie (250); // reakčný čas na 1/4 sekundy

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

// Zhromažďovanie vzoriek VZORIEK z A0 s obdobím vzorkovania Obdobie

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

samplingPeriod = 1.0 / SAMPLING_FREQUENCY; // Obdobie v mikrosekundách

pre (i = 0; i <VZORKY; i ++)

{

mikrosekundy = mikro (); // Vráti počet mikrosekúnd od spustenia aktuálneho skriptu na doske Arduino.

X = analogické čítanie (0); // Načíta hodnotu z analógového pinu 0 (A0), kvantifikuje ju a uloží ako skutočný výraz.

/ *zostávajúci čas čakania medzi vzorkami, ak je to potrebné, v sekundách */

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

{

// nič nerob, len čakaj

}

}

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

// Funkcia autokorelácie

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

pre (i = 0; i <VZORKY; i ++) // i = oneskorenie

{

súčet = 0;

for (k = 0; k <SAMPLES - i; k ++) // Priradenie signálu k oneskorenému signálu

{

súčet = súčet + ((((X [k]) - avgOffSet) * ((X [k + i]) - avgOffSet)); // X [k] je signál a X [k+i] je oneskorená verzia

}

autoCorr = súčet / VZORKY;

// Prvý stroj na zistenie vrcholu

if (state_machine == 0 && i == 0)

{

mlátiť = autoCorr * 0,5;

state_machine = 1;

}

else if (state_machine == 1 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 1, find 1 period for using first cycle

{

maxValue = autoCorr ;

}

else if (state_machine == 1 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodBegin = i-1;

state_machine = 2;

numOfCycles = 1;

samplePerPeriod = (periodBegin - 0);

obdobie = vzorkyPerPeriod;

nastavovač = TUNER+(50,04 * exp (-0,102 * samplePerPeriod));

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

}

else if (state_machine == 2 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 2, find 2 period for 1st and 2nd cycle

{

maxValue = autoCorr ;

}

else if (state_machine == 2 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodEnd = i-1;

state_machine = 3;

numOfCycles = 2;

samplePerPeriod = (periodEnd - 0);

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

maxValue = 0;

}

else if (state_machine == 3 && i> 0 && thresh 0) // state_machine = 3, find 3 period for 1st, 2nd and 3rd cycle

{

maxValue = autoCorr ;

}

else if (state_machine == 3 && i> 0 && thresh <autoCorr [i-1] && maxValue == autoCorr [i-1] && (autoCorr -autoCorr [i-1]) <= 0)

{

periodEnd = i-1;

state_machine = 4;

numOfCycles = 3;

samplePerPeriod = (periodEnd - 0);

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

}

}

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

// Analýza výsledkov

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

ak (samplePerPeriod == 0)

{

Serial.println („Hmm ….. nie som si istý. Chcete ma oklamať?“);

}

inak

{

// pripravte funkciu váženia

celkom = 0;

if (signalFrequency! = 0)

{

celkom = 1;

}

if (signalFrequency2! = 0)

{

celkom = celkom + 2;

}

if (signalFrequency3! = 0)

{

celkom = celkom + 3;

}

// vypočítajte frekvenciu pomocou funkcie váženia

signalFrequencyGuess = ((1/celkom) * signalFrequency) + ((2/celkom) * signalFrequency2) + ((3/celkom) * signalFrequency3); // nájsť váženú frekvenciu

Serial.print („Poznámka, ktorú ste zahrali, je približne“);

Serial.print (signalFrequencyGuess); // Vytlačte odhad frekvencie.

Serial.println ("Hz.");

// zistenie rozsahu oktáv na základe odhadu

rozsah oktávy = 3;

while (! (signalFrequencyGuess> = uloženéNoteFreq [0] -7 && signalFrequencyGuess <= uloženéNoteFreq [11] +7))

{

pre (i = 0; i <12; i ++)

{

uloženéNoteFreq = 2 * uloženéNoteFreq ;

}

octaveRange ++;

}

// Nájdite najbližšiu poznámku

minHodnota = 10 000 000;

noteLocation = 0;

pre (i = 0; i <12; i ++)

{

if (minValue> abs (signalFrequencyGuess-storedNoteFreq ))

{

minValue = abs (signalFrequencyGuess-storedNoteFreq );

noteLocation = i;

}

}

// Vytlačte si poznámku

Serial.print („Myslím, že si hral“);

if (noteLocation == 0)

{

Serial.print ("C");

}

else if (noteLocation == 1)

{

Serial.print ("C#");

}

else if (noteLocation == 2)

{

Serial.print ("D");

}

else if (noteLocation == 3)

{

Serial.print ("D#");

}

else if (noteLocation == 4)

{

Serial.print ("E");

}

else if (noteLocation == 5)

{

Serial.print ("F");

}

else if (noteLocation == 6)

{

Serial.print ("F#");

}

else if (noteLocation == 7)

{

Serial.print ("G");

}

else if (noteLocation == 8)

{

Serial.print ("G#");

}

else if (noteLocation == 9)

{

Serial.print ("A");

}

else if (noteLocation == 10)

{

Serial.print ("A#");

}

else if (noteLocation == 11)

{

Serial.print ("B");

}

Serial.println (octaveRange);

}

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

//Zastav tu. Reštartujte kliknutím na tlačidlo reset na Arduine

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

pričom (1);

}

zobraziť rawgistfile1.txt hostený s ❤ od GitHub

Krok 3: Nastavte hudobný notový detektor

Pripojte Arduino Uno k počítaču pomocou kódu zapísaného alebo načítaného v Arduino IDE. Zostavte a nahrajte kód do Arduina. Obvod umiestnite blízko zdroja hudby. Poznámka: V úvodnom videu používam ako zdroj hudby aplikáciu nainštalovanú v tablete v spojení s reproduktormi PC. Kliknite na tlačidlo reset na doske Arduino a potom si pustite notu zo zdroja hudby. Po niekoľkých sekundách detektor hudobných poznámok zobrazí odohranú notu a jej frekvenciu.