第7讲 用 Pd+micro:bit 制作电子乐器
本讲目标
组合 Pd 与 micro:bit 的传感器，制作简单的电子乐器。目标是运用至今学过的 Pd 声音处理与 micro:bit 传感器联动，做出实际「可以演奏」的乐器。
在这一讲中，我们制作以下 4 种电子乐器。
- 使用加速度传感器的手铃
- 使用声音传感器的强风效果
- 使用压力传感器的鼓
- 【参考】使用加速度传感器再现波浪
用加速度传感器制作手铃
使用 micro:bit 的加速度传感器，制作摇动机身就会发声的手铃。
加速度传感器数值的获取方法
micro:bit 内置了 3 轴（X, Y, Z）加速度传感器。摇动或倾斜机身时，各轴的数值就会变化。
- X轴: 左右的倾斜
- Y轴: 前后的倾斜
- Z轴: 上下的运动（重力方向）
要检测摇动的动作，就关注加速度的变化量（尤其是 Z 轴或 X 轴）。
从摇动的检测到声音的播放
实现手铃的基本流程如下。
- 从 micro:bit 接收加速度传感器的数值
- 当数值的变化量超过一定阈值时，判定为「摇动了」
- 检测到摇动后，播放铃声的音频文件
阈值的调整
摇动的灵敏度用阈值来调整。数值太小的话，稍微一动就会有反应；太大的话，不用力摇就不会有反应。请一边实际尝试，一边找出合适的数值。
抖动（chattering）对策
如果一次摇动被检测到多次，请用 else/del 或 timer 加入在一定时间内防止重复检测的机制（抖动对策）。
补丁示例
用声音传感器吹出强风
使用 micro:bit 的声音传感器（麦克风），通过吹气来控制像风一样的噪声音。
声音传感器的原理
micro:bit v2 搭载了内置麦克风。把麦克风检测到的声音大小（音量电平）发送给 Pd，就能进行与输入强度相应的控制。
- 安静的环境下数值较小
- 吹气或发出很大的声音时数值会变大
用气息控制噪声
风的声音可以用噪声（杂音）来再现。根据气息的强度改变噪声的音量和滤波器，就能营造出仿佛有风吹过的效果。
- 从 micro:bit 的声音传感器获取音量的数值
- 把数值映射到
noise~对象的音量 - 使用
bp~（带通滤波器）等，加工成像风一样的音色 - 根据气息的强度改变音量与滤波器的频率
让风声更自然的诀窍
- 让滤波器的频率略微随机地摇摆，风声会更自然
- 使用
else/lowpass让数值的变化变得平滑，可以防止音量的急剧变化
补丁示例
用压力传感器敲鼓
把外部的压力传感器（感压传感器）连接到 micro:bit，以与敲击力度相应的音量发出鼓声。
压力传感器的连接方法
把压力传感器（FSR: Force Sensitive Resistor）连接到 micro:bit 的模拟输入端子。
- 把压力传感器的一端连接到 micro:bit 的端子（例: P0）
- 把另一端连接到 GND
- 根据需要使用上拉电阻
接线的注意事项
- 请先确认要连接的端子（P0, P1, P2 等）再编写程序
- 请注意接线，以免短路
强弱的表现
压力传感器的数值会随敲击的力度而变化。把这个数值映射到音量，就可以实现有强弱的演奏。
- 从 micro:bit 获取压力传感器的数值
- 超过一定阈值时判定为「敲击了」
- 把压力的数值转换为音量（0〜1 的范围）
- 用转换后的数值控制鼓音源的音量
提升表现力的方法
- 把超过阈值瞬间的数值作为峰值获取，就能反映敲击瞬间的力度
- 使用多个压力传感器的话，就能演奏底鼓・军鼓・踩镲等多个鼓件
补丁示例
【参考】用加速度传感器再现波浪
使用 else/plate.rev.m~ 对象，制作随加速度传感器的运动而变化的、如波浪般的混响效果。
关于 plate.rev.m~
else/plate.rev.m~ 是模拟板式混响（plate reverb）的对象。它会产生模仿金属板振动的残响效果。把加速度传感器的数值与这个混响联动，就能做出随晃动而变化的、如波浪般的声音效果。
实现的流程
- 获取 micro:bit 加速度传感器（X轴・Y轴）的数值
- 把加速度的数值映射到
else/plate.rev.m~的参数（残响时间、湿声比例等） - 对输入音源（噪声或正弦波等）应用混响
- 倾斜或晃动机身，就能得到如波浪般变化的残响效果
参数的调整要点
- 让残响时间（decay）与加速度的大小联动，晃动越大残响就越长
- 让湿/干（wet/dry）的比例与倾斜联动，混响的深浅就会随倾斜而变化
- 输入使用噪声的话，就会变成海浪一样的声音
补丁示例
面向作品制作
从下一讲开始，我们将组合至今学过的技术，制作原创的声音艺术作品。
请就以下几点思考一下。
- 想使用哪种传感器: 加速度、亮度、声音、压力、按钮等
- 想发出什么样的声音: 乐器音、环境音、电子音、人声加工等
- 想做成什么样的交互: 摇动、倾斜、敲击、吹气、触摸等
- 想提供什么样的体验: 演奏的乐趣、感受环境的变化、协作创造声音等
整理创意的方法
试着在笔记本或备忘录上写出以下 3 点。
- 想使用的传感器（多个也可以）
- 想发出的声音的意象（用文字描述或参考音源）
- 操作方式的意象（身体的动作）
把这些组合起来，构思属于你自己的电子乐器或声音艺术作品的创意吧。