MIDI Wavy: делаем управляемую цветомузыку с помощью Arduino и MIDI

#include "FastLED.h"
#define NUM_LEDS 5  // 5 диодов
#define DATA_PIN 6 // 6-пин из ардуино подключается к DIN на ленте (информационный канал)

// Закидываем светодиоды в массив
CRGB leds[NUM_LEDS];

void setup() {
  FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS); // Инициализация
}

void loop() {
   FastLED.showColor(CHSV(190,255,255)); // вся лента вспыхнет примерно фиолетовым
}

В секвенсоре создаем 2 MIDI-дорожки. На первой — ставим любой синтезатор (советую Drum Rack, потому что можно удобно настроить имена клавиш, что поможет легче ориентироваться во всем этом), затем делаем на нем MUTE (можно и не делать на самом деле, если хотите работать прямо на этой дорожке), а второй оставляем пустым, делаем следующую настройку:

Активируем кнопку I/O (пункт 2 на рисунке), задаем настройки второй дорожки (пункт 1).

• MIDI From: 1-Drum Rack (указываем откуда «снимать сигнал» — с первой дорожки).
• Pre FX (значение можно любое, но Pre FX используется чтобы эффекты с первой доржки шли одновременно со второй, подробнее лучше в интернете почитать, в данной задаче это не имеет значения).
• Monitor: Auto
• MIDI To: LoopBe Internal MIDI (выбираем название эмулятора MIDI)
• Ch: 1. (по-умолчанию используентся 1 (первый) канал. Всего доступно 16 каналов, т.е. целых 16 слоев миди-сообщений (нот). Полезно использовать разные каналы, когда создаем более сложную систему управления LED).

Зажмем кнопку CTRL и активируем обе дорожки (на рисунке пункт 3). Готово. Обратите внимание на пункт 4 на рисунке, это как раз то, о чем я говорил, потом будет удобно с этим работать. Например через редактор нот.

На рисунке выше, такого же вида карты нот, как представлено в области №4, можно добиться следующим образом: закидываете в ячейку Drum Rack любой аудиофайл (я использовал kick.wav), нажимаете по ней правой кнопкой мыши, «Rename» (или CTRL+R).

Не обязательно:ASIO Driver

Это эмулятор звуковой карты, с помощью него можно получить очень малую задержку между нажатием клавиши и результатом обработки сигнала (для сравнения, на базовых настройках секвенсора, если вы будете переключаться между клавишами много и быстро, то появится задержка между нажатием клавиши и началом работы светодиода).

Найти можно на официальном сайте, в свободном доступе.

↑ Перейдем в режим аккомпанемента, на дороже LED обязательно должна стоять опция None в пункте 2 на рисунке, иначе MIDI-клип нельзя будет создать. Выделяем зону и создаем новый клип.

↑ Добавляем ноты. Например, на рисунке выше показано поочередное включение светодиодов на LEFT_LONG-ленте. Как только кончается нота, так сразу выключается светодиод. Получается резкое мерцание ленты в одну сторону:

↑ Удлинняя ноты можно создать шлейф, который на глаз созерцать приятнее, чем просто поочередную смену работающего светодиода:

Меняя значение ударов в минуту, можно изменить скорость воспроизведения дорожки:

Если мы хотим сделать музыкальное сопровождение, то просто добавляйте аудиотрек с аудиофайлом каким нужно (перетаскивая его на рабочую область). Чтобы свет шел синхронно с музыкой, делаем Warp аудиоклипа. Подробнее.

// MIDI Wavy
// JVLNS.ORG 2014
// Подключаем библиотеку для управления светодиодами
#include "FastLED.h"

// обозначим цифровые выходы на ардуино, смотри рисунок ниже
#define LEFT_LONG 7
#define LEFT_SHORT 6
#define RIGHT_SHORT 5
#define RIGHT_LONG 4

#define NUM_STRIPS 4 // количество лент
#define NUM_LEDS_PER_STRIP 5 // количество светодиодов в 1 ленте

// создаем двухмерный массив для удобного управления
CRGB leds[NUM_STRIPS][NUM_LEDS_PER_STRIP];

// удобно самому задать массив цветов, значения можно посмотреть рисунок выше
byte colors[] = {0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 239 };

// Значение цвета и Master (яркости) по-умолчанию
byte ColorBasic = 0;
byte Master = 255;

byte commandByte; // первый байт MIDI-сообщения, здесь будут хранится значения команды (noteOn, noteOff, Controller)
byte noteByte; // второй (номер ноты)
byte velocityByte; // третий байт — значение (для команд noteOn/Off имеет смысл velocity (https://www.ableton.com/en/manual/editing-midi-notes-and-velocities), а для Controller — это значение крутилки).
byte velocityByte1; // используем функцию map() с 0-127 на 0-255
byte noteOn = 144; // нота нажата
byte noteOff = 128; // отпустили ноту

byte faza = 0; // через эту переменную будем задавать задержку delay(faza) в некоторых командах 

// pointer() включает определенный светодиод в определенной ленте независимо от других светодиодов

// num_strip = номер ленты (от 0 до 3, см рис в [Обозначении фонарей])
// num_led = номер светодиода в ленте с номером num_strip 
// master = яркость светодиодов
// color = цвет
void pointer(byte num_strip, byte num_led, byte master, byte color) {
    leds[num_strip][num_led] = CHSV(color, 255, master);
    FastLED.show();
}

// blackout() выключает определенный светодиод в определенной ленте независимо от других светодиодов
void blackout(byte num_strip, byte num_led) {
    leds[num_strip][num_led] = CHSV(0, 0, 0);
    FastLED.show();
}

void checkMIDI(){
  do{ // считываем первые 3 байта команды
    if (Serial.available()){
      commandByte = Serial.read();//read first byte
      noteByte = Serial.read();//read next byte  
      velocityByte1 = Serial.read();//read final byte

      velocityByte = map(velocityByte1, 0, 127, 0, 255);
      Master = velocityByte; // связали Master со значением Velocity ноты
      
      // Назначаем нотам определенные цвета
      if(noteByte == 96) ColorBasic = colors[0];   
      if(noteByte == 97) ColorBasic = colors[1];   
      if(noteByte == 98) ColorBasic = colors[2];   
      if(noteByte == 99) ColorBasic = colors[3];   
      if(noteByte == 100) ColorBasic = colors[4];   
      if(noteByte == 101) ColorBasic = colors[5];   
      if(noteByte == 102) ColorBasic = colors[6];   
      if(noteByte == 103) ColorBasic = colors[7];   
      if(noteByte == 104) ColorBasic = colors[8];    
      
      // Крутилки
      if (commandByte == 176 && noteByte == 22)ColorBasic = velocityByte;      // Color
      if(commandByte == 176 && noteByte == 21) Master = velocityByte;      // Master
      if(commandByte == 176 && noteByte == 23) faza = velocityByte; // Velocity

    // LEFT_LONG      
    if(noteByte == 36) { //C1
      if(commandByte == noteOn) pointer(0, 0, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(0, 0);
    }
    if(noteByte == 38) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(0, 1, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(0, 1);
    }
    if(noteByte == 40) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(0, 2, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(0, 2);
    }
    if(noteByte == 41) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(0, 3, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(0, 3);
    }
    if(noteByte == 43) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(0, 4, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(0, 4);
    }
   // end left_long
  
    // LEFT_SHORT      
    if(noteByte == 45) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(1, 0, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(1, 0);
    }
    if(noteByte == 47) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(1, 1, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(1, 1);
    }
    if(noteByte == 48) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(1, 2, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(1, 2);
    }
    if(noteByte == 50) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(1, 3, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(1, 3);
    }
    if(noteByte == 52) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(1, 4, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(1, 4);
    }
  // end left_short

    // RIGHT_SHORT     
    if(noteByte == 53) { 
      if(commandByte == noteOn) pointer(2, 0, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(2, 0);
    }
    if(noteByte == 55) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(2, 1, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(2, 1);
    }
    if(noteByte == 57) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(2, 2, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(2, 2);
    }
    if(noteByte == 59) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(2, 3, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(2, 3);
    }
    if(noteByte == 60) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(2, 4, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(2, 4);
    }
   // end right_short

    // RIGHT_LONG      
    if(noteByte == 62)
      if(commandByte == noteOn) pointer(3, 0, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(3, 0);
    }
    if(noteByte == 64) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(3, 1, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(3, 1);
    }
    if(noteByte == 65) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(3, 2, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(3, 2);
    }
    if(noteByte == 67) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(3, 3, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(3, 3);
    }
    if(noteByte == 69) {
      if(commandByte == noteOn) pointer(3, 4, Master, ColorBasic);
      else if(commandByte == noteOff) blackout(3, 4);
    }
 // end right_long

    if(noteByte == 72) { // нота C4, лента LEFT_LONG горит полностью
      if(commandByte == noteOn) {
        for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) pointer(0, i, Master, ColorBasic);
      }
      else if(commandByte == noteOff) { // отпускаем ноту — светодиоды затухают
       for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) blackout(0, i);
      }
    }

    if(noteByte == 74) { // лента LEFT_SHORT горит полностью
      if(commandByte == noteOn) {
        for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) pointer(1, i, Master, ColorBasic);
      }
      else if(commandByte == noteOff) {
       for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) blackout(1, i);
      }
    }
    if(noteByte == 76) { // лента RIGHT_SHORT горит полностью
      if(commandByte == noteOn) { 
        for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) pointer(2, i, Master, ColorBasic);
      }
      else if(commandByte == noteOff) {
       for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) blackout(2, i);
      }
    }

    if(noteByte == 77) { // лента RIGHT_LONG горит полностью
      if(commandByte == noteOn) { 
        for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) pointer(3, i, Master, ColorBasic);
      }
      else if(commandByte == noteOff) {
       for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) blackout(3, i);
      }
    } 
   // СБРОС, ВЫКЛЮЧЕНИЕ ВСЕХ СВЕТОДИОДОВ
   if(noteByte == 37) {
      for(byte x = 0; x < NUM_STRIPS; x++) {
        // This inner loop will go over each led in the current strip, one at a time
        for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) {
          leds[x][i] = CRGB::Black;
          FastLED.show();
        }
      }
   }
   
   // плавающая точка
   if(noteByte == 73){
      if(commandByte == noteOn) {
        for(byte x = 0; x < NUM_STRIPS; x++) {
          for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) {
            leds[x][i] = CHSV(ColorBasic, 255, 255);
            FastLED.show();
            leds[x][i] = CRGB::Black;
            delay(faza); // значение задержки можно задавать крутилкой Delay
          }
        }
      } // end Note ON
      else if(commandByte == noteOff) {
       for(byte i = 0; i < NUM_LEDS_PER_STRIP; i++) blackout(3, i);
      }
   }// end note On // end noteByte 73

   // все светодиоды загораются одновременно и постепенно затухают через промежуток faza в миллисекундах, кратный максимальному значению i в цикле.
  if(noteByte == 75 && commandByte == noteOn) {
    faza = map(faza, 0, 200, 0, 3);
    for(byte i = 255; i > 0; i--) {
    FastLED.showColor(CHSV(ColorBasic, 255, i));
    delay(faza);
    }
  }
  
  }// end if
  }// end do
  while (Serial.available() > 2);// считываем первые 3 байта
}