ArduinoUno 波形メモリ音源

ArduinoUnoで波形メモリ音源を実現するライブラリとスケッチ例

仕様

Timer1を使いサンプリングサンプル数64の波形データを Timer0かTimer2を使ったPWMから出力します
発音数や出力ポート等の各種設定はenvtone_def.hで定義しています。

サンプリング周波数	最大発音数
32KHz	7
16Khz	16

出力可能PIN

pint No	Timer	出力レジスタ
PIN3	Timer2	OCR2B
PIN5	Timer0	OCR0B
PIN6	Timer0	OCR0A
PIN11	Timer2	OCR2A

Timer0を使用するとdelay()等の時間管理が使えなくなります

波形の種類

波形は各チャンネルごとに５種類から選択可

Sin Wave
FM音源2OPからのサンプリング
矩形波
三角波
FM音源からのサンプリング

エンベロープ

attack,
Decey,
Sutain level,
Sustain,
Release 
        sustain level  0 to 31  注:31が最大音量
        other          0 to 15

インターフェイス

ENVTONE.setup_hardware()

タイマ等ハードウェアの設定

ENVTONE.midistate(miditype)

miditype:  
        MIDI_POLY  MIDIチャンネル1 4音ポリフォニックモード
        MIDI_MONO  MIDIチャンネル1～4 モノフォニックモード

ENVTONE.midi_setwafe(wavetype)

wavetype:
        SIN     sin波
        FM2OP   FM音源2オペレータ波形からサンプリング
        RECT    矩形波
        TRI     三角波
        FM2OP2  管楽器ぽい音

*波形データはenvtone.cppでcharの64byteの配列に置いていますので
 適当なデータに置き換えて鳴らせます。

ENVTONE.midi_setenvelope(atk, decey, sustain level, sutain, release)

ポリフォニックモード用に4chすべてのエンベロープを設定します

ENVTONE.set_wave(ch,wavetype)

指定chにwavetypeを設定

ENVTONE..midi_command(com, dat1, dat2, dat3)

ミディ―コマンド送信
0x80 NOTE OFF
0x90 NOTE ON
 のみ実装

チャンネル指定

ENVTONE.set_envelope(ch, atk, decey, sustain level, sutain, release)

指定chにエンヴェロープを設定

ENVTONE.note_on(ch, note no, vel)

チャンネル指定NOTE_ON

ENVTONE.note_off(ch)

チャンネル指定NOTE_OFF

あとがき

Arduino Uno を使ったガジェット等でTONE()の音色じゃ物足りないとかにいかが
16KHzの時は割り込み処理部にnopを400ぐらい埋め込んでも動いているので処理に余裕は有りそうです、32KHzになるとnopが80ぐらいなので重い処理はどうかと？同時発音数とサンプリング周波数はenvtoe_def.hで定義し直しました
環境によっては12音ぐらいまでは鳴りますがメインの処理の重さに影響を受けるのでシリアルからMIDIストリームを受けて鳴らすと16KHzで10音ぐらい32KHzは4音が限界でした。

2020/6/19 アセンブラで詰めて32KHz5音は実用になりそうです
2020/7/5 32KhzでCLIPしても6音実用になるようになりました。

jjradler/ArduinoUno_wavetable_synthesis