[PPTP]MICROE-506サウンドカードを使うテスト その２[WM8731]

【新型Fix】
いろいろアドバイス頂きまして、以下の構成でバッファを作成しました。

ただし、条件付き。
図に書いてあるRaspberry Pi向けのGND接続は、
もっと最上段に接続したほうがいいです（Pi The Headの構成だとRaspberry Piよりもはるか上位、ACアダプター直下のブリッジダイオードのマイナス側）
GND繋ぐ箇所によってブチブチ鳴るノイズが激減します。

とはいえノイズ出ますね。。
→新たに実験したので更新しました。
raspberry pi 3はUSB給電は止めてGPIOから直接５V送り込んで給電します。
具体的には、５Vを４ピン、GNDを６ピンに繋ぎます（逆接に気を付けてください）
更に、給電直前にデカップリングコンデンサを各種容量を変えてフィルタ掛けてます。
効果は良いか悪いかの好みがありますが、あります。
サンプル音源は以下の通り。
いずれもキャビネットシミュレータ掛けてますが
クリーン（ノイズゲート無し）
クリーン（ノイズゲート有り）
ハイゲイン（ノイズゲート無し）
で録音しました。
ハイゲインについては、フィルタの掛かる周波数をよく体感できるため収録しています。
また、いずれもクリーンとハイゲインは個別にノーマライズ掛けているので、
波形編集ソフト等で弾いてない部分のノイズ波形の大きさを見てみたほうが違いが分かります。
クリーン（ノイズゲート有り）でまだノイズがあるので、
原因っぽいバッファあたりの電源も見直ししてみようかと思います。
※ハイゲインでパコン！というノイズが入りますが原因不明で探っています。
この点についてはご容赦ください。
GPIO_power_supply(no cap).flac
これについては先日アップロードしたUSB給電の音源と同じです。
が、デカップリングコンデンサ無しでGPIO給電するのと大してノイズは変わりません。

GPIO_power_supply(101~105).flac
セラミックコンデンサ101～105までを並列（なので合成容量か、、ほぼ1.1uFやんw）
でフィルタ入れました。
容量小さい割には意外と効果ある。
が、USB給電のほうがブチブチのノイズが少ない。

GPIO_power_supply(101~105_pulus440u).flac
先ほどの合成容量にプラスして440uFの電解コンデンサを追加しました。

GPIO_power_supply(2200uOnly).flac
こちらは思い切って2200uFの電解コンデンサ1発をフィルタに使いました。
↓
できるだけ同じ条件でパスコン替えても実験やってみました。
クリーントーンなのでボリューム上げないと
バックグラウンドのノイズは分かりづらいです。
なお、このパスコンの最終段のGNDをブリッジダイオードのマイナスに繋ぐと
うっすら掛かっていたブツブツのノイズが消えました。
とりあえず困ったら大元のGNDに全部繋いでるな（苦笑）
GPIO_PowerSupply(CleanTests).flac

1. GPIO直、前述のGNDの対策も無し
2. GPIO直、GND対策済。パスコン無し
3. GPIO直、GND対策済。パスコン1uF
4. GPIO直、GND対策済。パスコン220uF
5. GPIO直、GND対策済。パスコン440uF
6. GPIO直、GND対策済。パスコン2200uF

ダメだ、クリーンだと大して違いが分からん、
もしかしたらraspberry pi側は限界までノイズを取り切っていて、
バッファあたりの電源が汚いのかもしれないし、、






【以下、旧回路の古い情報】
こちらでプリアンプ側の作成を行い、大体調子よくなってきたので
WM8731のヘッドフォンアウト側からギターアンプに送るまでのオペアンプを付けました。
まだ試作品です。

【新型試作品。前段のHPFの定数を変更】

前段のハイパスフィルタをもう少し一般的なヘッドフォンアンプの定数に近づけました。
220μF→10μF
100Ω→10kF
今回、以下に置いてある音声サンプルでノイズが「大きく」軽減しているのは、
drugscore様よりアドバイス頂いて、オーディオ設定を全開で運用する方法を採用したからのような気がします。
全てZOOM U-22のギターインプットへ直で録音しています。

10u10k.flac
adc~
|
dac~
のパッチ構成で録音。


10u10kV8.flac
自分の作成したパッチで一番ハイゲインなパッチを使いました。
V8customPreamp
|
CabinetEQ
|
CabinetAir
|
NoiseGate

0:00　エフェクトＯＦＦ
0:13　V8custom On(Rythm mode)
0:38　V8custom On(Lead mode)
0:42　CabinetEQ Presense Half UP
1:13　NoiseGate On

今後はU-22の入力トリムが3~4程度と結構低い状態に設定してもクリップしそうな勢いなので、
最後段に2連ボリューム入れるか帰還の抵抗を少し小さくするかするといい感じになりそうです。


【旧型。前段のHPFがピーキーなパターン】

DCoutput_test.flac
全体的にバックグラウンドノイズが乗っています。
→よくよく考えるとノイズはオーディオ設定側の出力を全開にしたほうが
ノイズを小さくできます。

サンプルではバイパス音とV8customPreampを鳴らしているのでそれなりにノイズがのるのですが、
全般的に聞こえるチリチリしたノイズの原因はプローブで追う限り、
前段のBIAS直後で加わっているようなので、電源周りの問題かも。
ただ、オペアンプの電源を電池に変えても変化がないので悩ましい。。

[PPTP]MICROE-506サウンドカードを使うテスト その１[WM8731]

drugscore様に紹介して頂いたサウンドカードのMICROE-506なのですが、
RaspbianにWM8731のドライバがありソフトウェア的な導入が楽、かつレイテンシーもかなり速いのです。

が、そんなに甘くなかった！
毎度の事ながら電源周りの原因と思われますがノイズに悩む事になります。
ここの記事ではその実験結果と打開方法を模索するページです。

【ここまでのまとめ構成】

電源は結局USBでPi、GPIOでWM8731へ供給にしました。

これで電源供給が安定しました（他の方法は起動が不安定になる場合あり）。

うすーくドドドドとノイズ乗りますが、ギターの弦触るとノイズが落ちるので、

まぁ現状はいいかなと妥協しました。

どうしても気になるなら図の場所にパスコンかフェライトコア入れようかと思います。

また、プリアンプの抵抗を小さくしました。

手元にパーツが無いのですが、ピックアップの出力が大きいベース等に

汎用的に使えるようにするなら2連ボリュームを入れたほうがいいです（後述）。

市販品のノイズと比べるために

ZOOM U-22にギター直で録音したものと、

WM8731で録音したもの（既に増幅率を小さくしている）を比べてみたのですが

発見したことがあります。

U-22_AND_150ohm.wav

前半はU-22の綺麗なハムバッカーのサウンド。

一方後半のWM8731は図の通りクリップ・歪んでいます。

調べてみるとWM8731のライン入力で音が歪んでいる模様。

意外と歪んでいました。

オーディオ設定で入力をツマミの半分にすればほぼ音割れしませんが、

ピックアップの出力ごとにオーディオ設定弄るのも煩雑なので

一般的なオーディオインターフェースに習い、WM8731のライン入力の手前に

2連ボリューム入れたいところです。

これでプリアンプ側はだいたいFIXかなと思います。

後はアンプ出力側の回路か。。

以下、まとめまでの実験内容
*************************************************************
【パターン1：とりあえず最小構成でサウンドカードを繋ぐ】

図の通り、サウンドカードをそのままRaspberry Piに接続します。
ラインインを使用しましたがノイズが小さい！オーディオクオリティ！
が、ギターを繋ぐにはマイク端子なりラインインなり、それなりにプリアンプが要るのですよ。。



【パターン2：電池供給のプリアンプ】

こんな感じでデュアルオペアンプをステレオで使いました。
オペアンプなんかLM386をスモーキーアンプ回路でしか使ったことないので
ずいぶん苦労しましたが、いかにもテンプレ的な回路で鳴りました。
増幅しすぎてちょっとだけ歪んでますが、おいおい改良しよう。。
なお、プリアンプ自体は元気のあるサウンドですよ！

図に書いてあるGNDを結線しない場合、相当ノイズが乗ります。
結線した場合、改善されます。どこか浮いてたGNDが繋がっていい感じになったんだろうか？
ただ、この状態でも少しだけサーッとノイズが乗ります。
Puredataを
adc~
|
dac~
直結させたパッチで若干ノイズが乗っているので改善したほうがよさそうです。



【パターン3：プリアンプの電源を主電源から取る】

さて、このパターンでハマりました。
凄まじいノイズが乗ります！

こちらの藤本先生のページはeVY1シールドの場合ですが、
ほぼこの動画と同種のドドドドドドドというノイズが、動画より酷い爆音で鳴ります。

ページの解説と私の書いた図を眺めてみますと、
GNDが直接繋がって輪っかを描いている訳ではないのですが、
プリアンプ→降圧キット→Raspberry Pi→サウンドカード→プリアンプ
で確かに輪っかを描いています。
これ、絶縁型DC/DCコンバータでもどうにもなりません。
→パターン4で解決しました。


【パターン4:プリアンプの電源を主電源から取る(GND接続)】

drugscore様より助言頂きまして、プリアンプのGNDが浮いているので
Raspberry Pi側のGNDに繋ぎました。
見事にドドドドのノイズが消えました！
USB5V_GND.wav
前半がGNDを繋いだ状態のサウンド、後半がGNDが浮いたドドドドのノイズです。
改善して良かった。。
ちなみに原因はわからなかったのですが、このドドドドのノイズ、
Piに給電するUSBケーブルによっても出るときと出ない時があります。
ただ、いずれにしてもGNDが浮くとサーッとノイズは多くなるので繋いだほうがいいです。


【パターン5：Piの給電をGPIO直にする】

GPIO_5V.wav
一部で行われているPiの給電をUSBからではなく、
GPIOの
Pin4･･･５V
Pin6･･･GND
より給電する方法を使いました。
･･･あまり変わらない？
もしくは微かにドドドドのノイズが出ています。
→簡易的な対処方法でフェライトコアをプリアンプの電源の直後
（図だと12V DDコンの直後）に入れるとドドドドのノイズが消えました。
ただし、全体的に聞こえるサーッというノイズは消えません。



【パターン6：Piの給電をGPIO直にする（パスコン追加）】
パターン5の降圧キット～PiのGPIO間の５V・GNDに並列に
0.1μFと220μFのパスコンを入れました。
結論、ほぼ効果無し。
USB_GPIO_GPIOpascon.wav
前半・・・降圧キット→USB給電（Pi内部にレギュレータあり）
中盤・・・降圧キット→GPIO直（Pi内部のレギュレータをショートカット）
後半・・・降圧キット→パスコン→GPIO直（Pi内部のレギュレータをショートカット）　
です。この2200μFパスコン→降圧キット自体、
粗悪なUSB電源アダプターよりはノイズ対策の効果がありますが
降圧キット以降は大して変化はありません。

※以下、今後試してみようと思う事。
・降圧キットから直で取っているので大きな容量のパスコンを入れる。
・プリアンプの増幅前後にフィルタを入れてみる。

*********************************************************
【番外編1：サウンドカードの電源を主電源から直で取る】

よく見るとＤＣ／ＤＣコンバータで3.3Vにして供給ですが。
この状態、サウンドカードはRaspbianで認識するのですが音が鳴りません。
正確には、サウンドカードまでは音が来て鳴るのですが、
Raspberry Piには音が来ていない状態のようです。
オーディオのプロパティにある

Output Mixer Line Bypassをオンにするとヘッドホン端子から音が聞こえるのですが、

Puredataで音がエフェクト加工できていないあたり、

Output Mixer Line Bypassはラインインの音をそのままヘッドホンにダイレクトモニタリング的に返す機能の模様です。

という事で、MICROEのサウンドカードでは今のところ

電源をRaspberry Piから取るしか手段はなさそうです。

でも他のWM8731使ったサウンドカードなら上手くいくのかもしれない。う～ん。。

※サウンドカードのGNDをPiに直結しましたが、やっぱり鳴らず。そんなに甘くなかった。



【番外編2：プリアンプの電源をPiから取る】

昇圧パーツが絶縁型DC/DCコンバータしか手持ちになかったので上記のようになっています。
効果は目に見えてあり、グラウンドループのドドドドのノイズは無くなりました！
ただし、ドドドドに比べればまだマシですが、
かなり大きなザーッというノイズは残ります。
これについては絶縁型DDコンはGNDが分離されているようなのですが、
ＤＤコンの前後のGNDを繋いだほうが若干ノイズが和らぎます。

これはギターについての話で、実は上記構成でスマホのヘッドホン端子から繋ぐと
実用に耐えるノイズの少なさになります。
・・・ということはプリアンプがダメなのか？
ちょっとプリアンプを見直してみます。
→オペアンプの100kΩを22kΩに変更で入力レベルで音が歪むのを若干和らげます。
もっと小さい抵抗でもいいかも。

前述のザーッというノイズですがPuredataの簡易VUメーターでｰ50db程度なので
全く使えない訳ではない？ノイズゲート入れればもちろん気にはなりませんが、
やっぱりハイゲインで歪ませると気になりますか。。

[PPTP]Puredata with Pi The Expression Pedalの青写真

以下、妄想ですが、一つの可能性として記事にしました。

コンセプトは既にディスコンですがDigitech EX-7です。

Guitar-Extended様のArduino-based pedal ([pduino])って素晴らしいなと思います。
この動画は2012年で、外部のPC？のPuredataで音の操作をしてるみたいです。

その後Raspberry Pi Zeroが出た訳で、
PCも内蔵したワウペダル的なPPTPが作れるのではないかと考えた訳です。
こちらでVOXワウの中身のスペースを確認しながら、
既存のワウのケースやパーツを流用できるのか、どうしたもんかなと考えてます。

最低限ねじこむものは
・Raspberry Pi Zero w(フリスクサイズ)
・Arduino Microあたり
・Microe proteサウンドカード（プリアンプ回路付き）

・電源モジュール（これが一番やっかい）
・各種手動設定用の可変抵抗（3～４個）

設定の関係上、Wi-Fiは欲しいですが機能限定すればLCDも要らないでしょう。。

ケース自作の場合は最大の難関は可変抵抗の可動部だろうな。。

[機材]VOX Wah-Wah V847

中古で買った小汚いワウペダルを持っています。

ほとんど使っていませんが、久しぶりに火を入れたら使えました。

今回記事に取り上げたのは、この個体を使うかどうかは別として、

Puredata with Pi The Pedalに使えないかということで中身を調査しました。

以下、写真とPPTPで使えるかどうかの感想。

 ワウ上部が一番背が高いので基板を詰められそうなのですが、
可変抵抗があるので難しい。

 ジャックは流用できそうです。

 基板等を入れるにはこのスペースになりますが、
都合、
・Raspberry Pi Zero w(フリスクサイズ)
・Arduino Microあたり
・Microe proteサウンドカード
・電源モジュール（これが一番やっかい）
・各種手動設定用の可変抵抗
をねじ込みます、、、結構キッツいな、、

可変抵抗は取り換え難しそうな構造。

スイッチも流用できそうです。

[機材]KORG SUPER MULTI FX 411FX

KORGがこの辺をTONEWORKSで出していた時代が好きです。

このあたりの時代のものは他に
Distortion 104ds
初代PANDORA PX1T
を所有していました。
特に初代PANDORAのVALVEの音が好きで、
フットペダルで同じ音が出せないかなと思っていた時に
兄弟がこれを所有していたので貰ってきました。
ん～でも同じ音色が無いのでちょっと違う。

サイズの小さいマルチエフェクターというのがセールスポイント。
また、当時のデジタルエフェクターの中ではKORG、結構頑張っていて、
当時のデジタル臭と独特のザラついたクセはあるのですが、
なかなかハイゲインが使えるという一品でした。

[機材]Roland Analog Echo DC-20

いきなり骨董品の紹介です。
写真の通り状態が悪い。。

部室の大掃除の時に危うく廃棄される運命だったエフェクターが何台かありまして、
パクッて回収してきたもののひとつです。
長らく倉庫の奥に眠っていたので動くかどうか怪しかったのですが、
案の定、電源スイッチが取れかけており電源上がらず。
しかし諦めきれなかったので強引にスイッチを使えるようにすると鳴りました！
また、電源はよく見ると100VでACアダプタ的なものは無く、電源コードが直接筐体から生えています。

さて、肝心のサウンドというと、
最近のデジタルディレイのなんちゃってアナログ風のサウンドと違い、
結構エグく高音域が削れて籠った音がディレイ音で還ってきます。
また、意外とディレイ時間が長く設定でき、設定を追い込むと大変スペーシーなサウンドがします。
ただし、コンディションの問題なのか歪みのエフェクター経由でギターを繋いだのが問題なのか、
バックグラウンドでやたらサーッというノイズが多いのでセッティングを見直したほうがいいのかもしれない。

[機材]Boss Mega Distortion MD-2

今回Modでも何でもないのですが、
Boss Mega Distortion MD-2の紹介です。

DistとGain Boostがついてます。
もちろん両方上げていくとハイゲインになるのですが、
自分で昔使っていたころはDistもしくはGain Boostどちらかフルテンにして片方はゼロにして使っていました。
実はこれだけでもなかなか適度に元気なサウンドが出まして、
今回記事にする際に回路図を見てみると

前段・・・トランジスタでGain Boost
後段・・・オペアンプでDist

となっているようです。
オペアンプonlyもしくはトランジスタonlyな歪みを自分は気づかず使っていたのかもしれない。


ちなみにトーンはBottomを低めにしてジャリジャリッとした音にして使っていました。
なお、ハイゲイン設定にすると普通低音がスポイルしがちなベースの低音もBottomでガッツを与えられるディストーションです（Boss公式で聴けます）

という感じで、
実はギターについてはカラッとした歪み～ハイゲインもカバーしつつ
ベースに至ってはリーサルウエポン的な歪みを提供するという
器用なエフェクター、という再評価の一品です。

[Puredata]ADDAcontrol[入力レベル微調整]

Adjust adc~改め、adc~とdac~で個人的に使う機能と統合したパッチを作成しました。

作るのは面倒だけど、個人的に毎回必要な機能を備えています。

ADDAcontrol_v3.zip

Ver2だとDSP LOOPのエラーが起きるという凡ミスをやっていたため、
再度adc~とdac~を分離しました。
あと、サイズがコンパクトになっています。

ADDAcontrol v2.zip

オブジェクトの上がdac~側、

下がadc~側になってます。

テレコに接続しないでください。

主な機能は

【adc~側】

inputボリューム調整

【dac~側】

outputボリューム調整

outputモノラルon、off

outputミュート

DSP on、off

[Pduino]ロータリーエンコーダーをPuredataで使うヒント

実は難しいのです！
PuredataのフォーラムでもC++やPyhon使ったほうが簡単ですと回答があります。
難しいと言われるとPuredataだけでどうにかしたくなります。

やってみました。
こんな感じで割とサクサク動きます。
※配線の誤記載があったので修正しました。
また、回転方向の誤検出のパターンについて付録につけました。

使ってみたロータリーエンコーダーはこちらです。
安い。
一般的なACBピン配列でプッシュすればモーメンタリーのボタンにもなるものです。

ピン配列は入手したものにより異なるのでデータシートを要確認ですが、
上記の物はこちら。

繋ぎ方と回路図的なものはこちら。

Arduinoとの繋ぎ方もテンプレ的な繋ぎ方です。

なお、デジタルピンは

A・・・５３ピン

B・・・５２ピン

で繋いでいますが、お好みで。

rotary_encorder_testV1.zip
同じ環境を再現しないと動作しないかと思いますが、使ったパッチをアップロードしました。

[arduino]オブジェクトは必須です。
一番最初にArduinoが出力したピンNo.を拾って右回転・左回転を検出するので、
残念ながら若干回転方向を間違える事がありますが、シビアなリアルタイム操作が不要な場合はまぁ支障無いかと思います。
Arduinoが出力した値を適宜削る方法には[route]オブジェクトがありますが、
今回は[unpack]を使用しました。こちらのほうが簡単です。
ロータリーエンコーダーを１個しか使わないなら[unpack]のほうが早いですが、
多数の可変抵抗等を繋ぐ際は[route]で出力を綺麗にデータ抽出するほうがいいです。

[moses 52]はたまにピンNo.が0や1といった予期しない値を出力したときがあったので削除するために保険で入れています。

【回転方向の検出について】
[t b b]
|
[timer]
|
[ float  ]
|
[moses 50]

ロータリーエンコーダーを回すと高速で多数の出力が始まるのですが、一番最初の値だけが欲しいので、
Bang版threshold~的な動作をするフローを作りました。
すなわち、bangとtimerを使って出力の間隔時間が短い時（ここではmoses 50 の50ms）
は次のspigotで出力を遮断します。


*汎用的にすぐ使えるようパッチを作りました。
rotary_encorder_forPduinoV1.zip

上記のように繋いでピン情報を送るとすぐ使えます。

ロータリーエンコーダーのAピンをArduinoの若番（例えば22）

ロータリーエンコーダーのAピンをArduinoの老番（例えば23）

に繋いで下さい。