Arduino muusikon työkaluna : MIDI-koskettimiston prototyypin rakentaminen

Abstract

Opinnäytetyöni avartaa Arduino-kehitysalustan mahdollisuuksia muusikon näkökulmasta ja esittelen sulautetut järjestelmät. Sulautettu järjestelmä on laite, jonka toimintaa ohjaa tietokone ja se on suunniteltu suorittamaan tiettyä ennalta määrättyä tehtävää

Esimerkkiprojektina oleva MIDI-koskettimisto antaa esimerkin siitä, millaista on rakentaa prototyyppi Arduino-alustalle. Työssäni yhdistyy elektroniikka, ohjelmointi ja ohjelmiston käyttö niin, että esimerkkityön laitteisto voi lähettää MIDI-viestejä haluttuun tietokoneohjelmistoon. Työlläni haluan osoittaa, että oman sulautetun järjestelmän rakentaminen on alan harrastajal-le toteutettavissa melko pienellä kynnyksellä.

Tärkeä lähde on yksi harvoista Arduino-alustaa suomeksi käsittelevä kirjoista ”Sulautetut: Opi rakentamaan sulautettuja järjestelmiä”. Suurin osa rakentamiseen liittyvistä tiedoista on löytynyt Arduino-harrastajien keskustelupalstoilta ja esimerkiksi YouTube-videoista. Arduinosta löytyy paljon opinnäytetöitä, mutta ei juurikaan muusikon näkökulmasta tehtyjä töitä.

Päädyin valmistamaan yksinkertaisen MIDI-koskettimiston prototyypin, koska siitä on hyvä jatkokehittää monipuolisempia laitteita. Työtavaksi voisi sanoa ”kokeilu ja erehdys”, jossa tutustun koodin ja laitteiden toimintaperiaatteeseen, ja etsin tietoa, kunnes löydän tilanteeseeni sopivan ratkaisun.

Lopputuloksena syntyi laite, jota voi käyttää kahden oktaavin MIDI-koskettimistona. Puutteena laitteessa on ilmaisuvoiman puute, koska se lähettää viestin vain, kun nuotti menee päälle ja vapautetaan pois. Tämä antaa kuitenkin hyvän pohjan tehdä tulevaisuudessa monipuolisempi Arduino-alustaan perustuva MIDI-kontrolleri.

Projektin rakentamisen alustukseksi pohdin rakentamisen filosofiaa, joka toimi ohjenuorana prototyypin tekemiseen.

This final project examines the Arduino development environment from a musician’s standpoint. This report introduces the hardware and software elements of Arduino development and how musicians can build and use embedded systems in music performance. It also explains the theoretical foundation of the MIDI protocol. The latter part includes a step-by-step report on a DIY project of building an Arduino based MIDI keyboard.

A lot of information about Arduino was found in online community sources, such as YouTube and the Arduino internet forum. Another key source was Make: Arduino Bots and Gadgets (2011), where Tero and Kimmo Karvinen presented some philosophical guidelines for the building process of an embedded system. In the prototyping phase, I followed the PDCA cycle - Plan-Do-Check-Act – also known as the trial and error method.

During the process, I learned how MIDI messages are formed. I gained insights into debugging and problem-solving in projects that combine electronics, software and programming. I used reverse engineering as I deconstructed a toy keyboard that I found in a flea market and used the parts to build the MIDI keyboard. This process resulted in interesting observations about electronics. The result of this project is a functional MIDI keyboard prototype, which will serve as a foundation to improve upon in future projects.

There is only a little literature on music related Arduino projects in the Finnish language. This final project helps to fill this gap. This report can be useful for tech-savvy musicians, who want to learn more about Arduino, or engineers, who want to explore musical embedded systems. I hope this project will encourage other DIY-minded people to experiment with the Arduino platform.