Чтобы Arduino «запел» — поможет библиотека Mozzi

Arduino может не только пищать, как какой-нибудь бытовой прибор. Расширить репертуар устройства позволяет библиотека Mozzi. Расскажем подробнее.

Что за Mozzi

Это — библиотека, позволяющая писать алгоритмическую музыку на Arduino. Проект поддерживает ^[1] работу с Arduino Nano, Boarduino, Teensy и многими другими.

Аудиовывод плат на базе Atmel организован при помощи ШИМ, но на Teensy 3.x доступен ^[2] ЦАП (12 бит ^[2]). В большинстве случаев библиотека выводит звук на пин №9 (output pin), но в зависимости от платы номер может меняться на 11, A14 или B5.

Частота дискретизации составляет 16384 Гц, однако есть и экспериментальный режим — c частотой 32768 Гц. Но чтобы его активировать нужно внести правки ^[3] в конфигурационный файл mozzi_config.h.

Интересные особенности

Изменения в командах. Язык программирования устройств Arduino построен ^[4] на C/C++. Но библиотека Mozzi вносит ^[5] изменения в стандартный синтаксис. В первую очередь, чтобы повысить качество работы со звуком. Например, вызов delay(), delayMicroseconds() или других функций ожидания может приводить к глитчам в при воспроизведении аудио. В качестве замены Mozzi предлагает специальную функцию EventDelay(). В то же время на смену analogRead() пришла функция mozziAnalogRead(), которая работает в фоновом режиме и не перегружает процессор.

Быстрый запуск. В составе Mozzi есть примеры скетчей — единиц кода, которые загружаются и запускаются на плате Arduino. Их можно использовать в качестве шаблонов для быстрой модификации.

Оптимизация кода. Библиотека заточена под работу с процессорами мини-компьютеров. В этом контексте стоит дополнительно отметить, что среды разработки Arduino версий 1.5+ тоже умеют ^[1] оптимизировать скорость выполнения кода — это важно при работе с аудио. Так, в файле platform.txt (на OSX его можно найти в Users/your_name/Library/Arduino15) нужно найти и заменить флаг -Os на -O2.

Как все это звучит

В целом Mozzi позволяет воспроизводить на Adruino достаточно сложные звуки и мелодии, напоминающие звучание синтезаторов 80-х годов. Чтобы самостоятельно оценить Mozzi, можно собрать установку из платы и дополнительных компонентов, загрузить прошивку и поработать со звуком в аудиоредакторе вроде Audacity — инструкция по настройке есть на GitHub ^[6]. Однако примеры звучания можно найти и на видеохостингах, куда энтузиасты выкладывают свои работы.

Например, польский инженер собрал на Mozzi и Arduino кастомный синтезатор ^[7]. А вот другой проект — система воспроизводит зловещие звуки ^[8] как в фильмах-антиутопиях.

Больше библиотек и программных инструментов — в нашем «Мире Hi-Fi»:

• Заняться цифровой обработкой сигналов — какие библиотеки опробовать ^[9]

• Библиотеки для цифровой обработки сигналов на C++ ^[10]

• Как писать музыку на Python — помогут три тематические библиотеки ^[11]

• Как устроен Sporth — ЯП для музыкальных live-сессий ^[12]