第2讲 制作简单的电子乐器
了解设备艺术・声音艺术的世界，用 micro:bit 的各种传感器制作乐器。最后初次接触 Pure Data（Pd）。
本讲目标
- 了解设备艺术・声音艺术的具体作品案例
- 用触摸传感器制作鼓垫
- 用电子罗盘制作特雷门琴风格的乐器
- 安装 Pure Data，理解其基本 UI
设备艺术・声音艺术介绍
设备艺术的特征
设备艺术是把技术当作「表现本身」而非「工具」的艺术。
- 交互性: 对观众的操作・动作作出反应
- 身体性: 使用身体的操作成为艺术的一部分
- 实时性: 对输入实时地改变声音或影像
著名作品案例
- 特雷门琴（1920年）: 只需靠近手即可演奏的世界首个电子乐器
- TENORI-ON（岩井俊雄，2007年）: 触摸 LED 网格来创作音乐的设备
- Reactable（2003年〜）: 在桌面上放置方块来创造声音的界面
- Sound of Honda / Ayrton Senna 1989: 将 F1 行驶数据转换为声音的声音装置
声音艺术的手法
- 环境音的活用: 将日常的声音升华为艺术
- 身体的延伸: 用设备将身体的动作转换为声音
- 数据的声音化（Sonification）: 用声音来表现数据
想一想
如果要把「身边的动作」转换成声音，你会选择什么样的动作？会映射成什么样的声音？
Step 1: 用触摸传感器敲鼓
使用 micro:bit V2 的触摸传感器（logo 标志）和引脚（P0, P1, P2）制作鼓垫。
触摸引脚的使用方法
micro:bit 下部的金色端子（引脚）可以作为触摸传感器使用。
- P0: 大端子（从左数第1个）
- P1: 大端子（从左数第2个）
- P2: 大端子（从左数第3个）
- GND: 接地端子（最右端）
注意
要使用触摸传感器，需要一只手接触 GND 端子，同时用另一只手（或手指）接触 P0〜P2。把鳄鱼夹连接到 GND 再接到铝箔上会很方便。
制作方法
- 在 MakeCode 中新建项目
- 按如下方式编写程序:
触摸 P0 时 → 低音鼓的声音
引脚 P0 被触摸时:
播放音乐「低音鼓」
在 LED 上显示 "X"触摸 P1 时 → 军鼓的声音
引脚 P1 被触摸时:
播放音乐「军鼓」
在 LED 上显示 "+"触摸 P2 时 → 踩镲的声音
引脚 P2 被触摸时:
播放音乐「踩镲」
在 LED 上显示 "."- 给各个端子分配不同的鼓声
- 用「音乐」→「播放声音」选择预设的鼓声
在声音分配上下功夫
- 也给 V2 的 logo 触摸 分配镲片的声音
- 再给按钮 A、按钮 B 分配其他声音，最多可以发出 6 种声音
Step 2: 用电子罗盘制作特雷门琴
使用 micro:bit 的电子罗盘（地磁传感器），制作一个音高随朝向而变化的乐器。
罗盘传感器说明
- 水平持握 micro:bit 并旋转，即可获取 方位角
- 数值范围: 0〜359（度）
- 北 = 0°、东 = 90°、南 = 180°、西 = 270°
校准
初次使用罗盘时，micro:bit 的屏幕上会显示「TILT TO FILL SCREEN」。倾斜 micro:bit 使所有 LED 点亮，即可完成校准。
从方位到频率的映射
将方位角（0〜359）转换为声音的频率。
一直重复:
方位 = 罗盘的方向
频率 = 映射数值(方位, 0, 359, 200, 2000)
用该频率发出声音- 使用「输入」→「更多」→ 「罗盘方向」 积木
- 用「计算」→ 「映射数值」 将 0〜359 转换为 200〜2000（Hz）
- 把转换后的数值传给「音乐」→ 「播放音调」
应用创意
- 根据方位发出不同的音阶（Do Re Mi Fa Sol La Si Do）
- 只有朝向特定方位时才发出声音
- 用按钮切换八度
Step 3: 接触 Pure Data
什么是 Pure Data（Pd）
Pure Data（Pd） 是通过可视化编程进行声音合成与多媒体处理的开源软件。
- 开发者: Miller Puckette（1990年代〜）
- 特征: 用连接线（patch cord）连接对象（方框）来编写程序
- 用途: 电子音乐、声音装置、交互艺术
- 免费: 开源，任何人都可以使用
Pd 的种类
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| Pd vanilla | Miller Puckette 开发的官方版（最小限度的功能） |
| Pd-extended | 附带大量库的扩展版（已停止开发） |
| Plugdata | 具有现代 UI 的 Pd 兼容环境（也可作为 VST 插件运行） |
本课程使用 plugdata。
关于 plugdata
plugdata 是以 Pure Data 为基础的现代可视化编程环境。它与 Pd vanilla 兼容，同时具备更易用的界面。
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 现代 UI | 支持深色模式、易于阅读的界面。支持对象的自动补全与拖放 |
| Pd 兼容 | 可以直接打开 Pd vanilla 的补丁。本网站介绍的 Pd 操作与对象在 plugdata 中同样可用 |
| 内置库 | ELSE、cyclone 等课程中使用的库已预先内置，无需额外安装 |
| VST/AU 插件 | 也可作为 DAW（GarageBand、Ableton Live 等）的插件运行 |
| 跨平台 | 支持 Mac / Windows / Linux |
大学的电脑已安装
plugdata 已经安装在大学的电脑上。如果想安装到自己的电脑上，请从 plugdata 官方网站 下载。
与 Pd vanilla 的区别
操作方法和对象名称与 Pd vanilla 相同，但快捷键和外观略有不同。本网站的截图取自 Pd vanilla，不过在 plugdata 中用同样的操作也能得到同样的结果。
Pure Data 的基本 UI
启动 plugdata（或 Pd vanilla），确认基本的画面构成吧。
- 补丁窗口: 创建程序（补丁）的工作区
- 对象（object）: 用
Ctrl+1（Mac:Cmd+1）可以放置新的对象 - 消息（message）: 用
Ctrl+2（Mac:Cmd+2）可以放置消息框 - 编辑/运行模式的切换:
Ctrl+E（Mac:Cmd+E）
新建一个补丁，试着放置对象和消息吧。下一讲将正式开始使用。