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Lumières de scène réactives au son pour batterie ou guitare

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Difficulté:

Je joue de la musique bruyante dans un groupe de jeunes. Parfois nous faisons de la scène, et comme beaucoup de petits groupes nous sommes contraints faute de moyens à une scénographie spartiate. Alors j'ai cherché à créer un bidule compact, souple et fiable qui permette de transformer nos instruments en expérience son & lumière totale. En résumé ça ressemble à une pédale d'effet, sur laquelle vous pouvez brancher une batterie, une guitare, un synthé... et qui transforme les variations sonores en impulsions lumineuses. Nom de code : CaptainCaptain PowerLights (CaptainCaptain c'est le nom de mon groupe, au cas où l'auto-promo un peu grossière serait passée inaperçue). /!\ on n'est pas encore sur un produit parfait. Ca fonctionne bien, mais je sais que ça pourrait être mieux. Ca sera pour la v2 ! Ceci est un tuto pour reproduire la machine mais si vous voulez en savoir plus sur les tenants et aboutissants du projet, ou voir plus de gif animés, j'ai publié une série d'articles très complets qui commence ici : http://lab.uzful.fr/captaincaptain-powerlights-partie-1/

Matériel :

Budget : 1€

Fichiers :

Etape 1 : Comment ça marche ?

Dès le départ je suis parti sur l'utilisation de LED Neopixel de chez Adafruit, pilotées par un Arduino. Pour quelqu'un comme moi qui code très peu et n'avait jamais touché au langage Arduino, c'est ce que j'ai trouvé de plus simple sans pour autant brider les possibilités.

Pour la partie électronique même problème : je ne suis pas un expert. J'ai donc (presque) bêtement copié des circuits d'effets pour guitare construits sur base Arduino. Je ne peux pas garantir que le résultat soit le plus optimal pour ce projet, mais ça fonctionne. Il reste probablement une énorme marge de progression à ce niveau.

Le premier schéma explique le système, ce qu'il se passe entre la source audio et le clignotement des lumières.

Le "cerveau" ressemble à une pédale d'effet classique. Il est capable de lire un signal audio provenant d'un piezo, d'un instrument à l'électronique passive ou amplifiée, la sortie casque d'un lecteur mp3... La pédale convertit le signal audio entrant en un signal électrique interprétable par Arduino, qui commande les Neopixel. Plusieurs modules de LED peuvent être chaînés avec des câbles XLR qui fournissent l'alimentation et transmettent le flux de données.

Etape 2 : Dans les entrailles de la bête

Deuxième schéma, une plongée dans le diagramme électronique de la bête :

  1. Entrée et sortie audio, comme sur n'importe quelle pédale d'effet. Ceci étant, je ne recommande pas d'intégrer les PowerLights dans une chaîne d'effets. Le son de l'instrument peut être altéré par la présence du circuit d'amplification très basique. Une chose que le schéma ne montre pas : j'ai utilisé le jack d'entrée comme interrupteur pour le circuit d'amplification, afin d'éviter de vider la pile lorsque la pédale est inutilisée.
  2. Module de normalisation du signal, un simple op-amp mono. Je devais l'alimenter avec deux sources distinctes. L'une provient de l'arduino, l'autre est la pile 9v. Mais il doit y avoir un moyen de s'en passer qui dépasse mes compétences en électronique. Un potentiomètre contrôle le gain, et une LED témoin indique si le circuit d'amplification est sous tension.
  3. Module de transposition. Notre signal audio est une onde qui virevolte autour de zero alors qu'Arduino n'est capable de lire que des valeurs positives comprises entre 0 et 5v. Cette partie du circuit transpose l'axe de symétrie de notre onde de 0 à 2,5v.
  4. La LED indique si le programme de l'Arduino est actif ou non. Le second potentiomètre est branché sur une entrée analogique de l'Arduino. Il permet d'influer sur un paramètre du programme au choix. Enfin, l'interrupteur "stomp" permet de mettre le programme Arduino en pause, et donc interrompre le show lumineux.
  5. Prise XLR et alimentation dédiés aux Neopixel (Adafruit recommande qu'ils soient alimentés sparément de l'Arduino). Cette conception permet de brancher l'alimentation sur n'importe quel module de la chaîne, pour l'alimenter en entier.

Etape 3 : Fabrication des PCB

La PCB est conçue comme un shield pour Arduino Uno. Vous aurez probablement aussi besoin de la modifier pour qu'elle puisse acueillir vos modèles de prises jack et XLR. Il y a en fait trois PCB différentes dans ce projet :

  1. La principale est à l'intérieur de la pédale. Branchée sur les pins de l'Arduino, elle accueille toutes les entrées et sorties, le circuit op-amp et les connexions pour l'interrupteur stomp.
  2. La seconde PCB à l'intérieur de la pédale, plus petite, est branchée sur la PCB principale grâce à un petit socket. Elle accueille les LED de contrôle et les deux potards.
  3. Dernière plaque pour les les "modules" lumineux (une PCB par module). Elle comprend une entrée pour l'alimentation, une entrée et une sortie XLR (permettant d'enchaîner plusieurs modules) et bien entendu un strip Neopixel.

Etape 4 : Maintenant, le CODE (à annoncer avec une voix caverneuse)

Disclaimer : je ne sais absolument pas coder, et le langage Arduino reste assez mystérieux pour moi. Heureusement, il existe sur le sur le forum d'Adafruit des exexmples pafaitement commentés que j'ai pu adapter à mes besoins.

Le rôle du programme est d'écouter l'entrée audio et de commander aux Neopixel de s'allumer lorsque le niveau sonore est au-dessus d'un certain seuil. La boucle est mise en pause lorsque l'interrupteur stomp est pressé (l'Arduino écoute toujours l'entrée audio mais ordonne aux Neopixels de rester allumés à une valeur basse et fixe quel que soit le niveau sonore).

Un potentiomètre sert à définir la puissance maximale des LED mais mon circuit n'est pas optimal et l'empêche de fonctionner exactement comme prévu. De toute façon une fois sur scène il n'y a qu'un seul réglage qui tienne : puissance maximale :-D

Etape 5 : De jolis petits boitiers

Si tout fonctionne bien, il n'y a plus qu'à protéger le matos dans de jolis boitiers solides et pratiques. Les miens sont en contreplaqué basique découpé au laser, mais pour la pédale notamment le métal serait plus adapté.

Il fallait aussi que tout le système (une pédale, trois modules dont un gros logo, deux alimentation, une quinzaine de mètres de câbles divers...) soit facilement démontable et transportable. Je suis donc parti sur des matériaux légers et des supports pliables qui entrent tous dans un sac pour pedalboard.

Etape 6 : Assemblage du module principal

Le module principale est un gros logo du groupe en contreplaqué avec une face en mélaminé blanc, découpé au laser (note à moi-même : ne plus jamais dessiner de joints en phalanges pour une boîte avec plein de côtés et des obliques). La bande de LED est collée au fond, du papier calque sert de diffuseur et la PCB est rangée dans un espace mort.

Toujours conçu dans ce même souci de légèreté, et de compacité.

Etape 7 : Rock on !

J'ai conçu les CaptainCaptain PowerLights principalement pour accompagner une batterie, en plaçant un trigger piezo sur la grosse caisse. C'est pourquoi le code est prévu pour générer des flash de lumière. Mais vous pouvez facilement implémenter d'autres effets, comme par exemple un vu-metre multicolore qui siéra parfaitement au jeu d'une guitare ou d'une basse, comme dans la vidéo plus haut. Le code a été piqué ici.

Dans une v2 j'aimerais pouvoir ajouter plus d'effets, et un contrôleur permettant de passer à la volée de l'un à l'autre. Ce qui nécessiterait de réécrire la majeure partie du programme... Il devrait aussi être possible de fusionner toutes les alimentations (pédale, ampli, lumières), et pourquoi pas utiliser un transfo standard pour pédale d'effet. Une dernière pour la route : passer au sans fil (bluetooth ?).

In a further version I would like to implement several effects and a controller to switch from one another. This will require to modify a huge part of th code. I should be doable to merge the power supplies and event better: share it with supplies from other effect pedals. An other one: going wireless.

Je serai curieux de voir comment d'autres s'approprient l'engin, et le transforment pour en faire une ultime bête de scène.

Rock on !

Sources :

Ce tuto est une traduction de https://www.instructables.com/id/Universal-Sound-Reactive-Lights-for-Drums-Guitar/, lui-mlême adapté de : http://lab.uzful.fr/captaincaptain-powerlights-partie-1/ Sans eux, rien n'aurait été possible : https://www.instructables.com/id/Arduino-Guitar-Tuner/ https://www.instructables.com/id/Arduino-Guitar-Pedal/ https://www.instructables.com/id/Lo-fi-Arduino-Guitar-Pedal/


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