Arduinoでダース・ベイダーのテーマを鳴らす

今回は、1回目としてArduinoと圧電スピーカー（パッシブブザー）を使ってダース・ベイダーのテーマを鳴らそうと思います。

ドレミファソラシドを鳴らそう

最初に練習として、スイッチを1回押すとドレミファソラシドの音階が流れるコードを書いていきましょう。

使用した部品

• Arduino本体
• ブレッドボード
• 圧電スピーカー（パッシブブザー）
• スイッチ
• 抵抗

スイッチや抵抗はAmazon等でセットで買うとお得です。

音階と周波数

音階と周波数の関係です。

周波数が倍になると、1オクターブ高くなります

oct	C	C#	D	D#	E	F	F#	G	G#	A	A#	B
3	131	139	147	156	165	175	185	196	208	220	233	247
4	262	277	294	311	330	349	370	392	415	440	466	494
5	523	554	587	622	659	698	740	784	831	880	932	988

今回は、ドレミファソラシドを鳴らすので、C4~C5の音を使います。

音階周波数は下記サイトを参考に表を作ってみました。

音階周波数

音階周波数

tomari.org

サンプル1 配線図

下図のように、圧電スピーカーの｢+極｣を9番ポート、｢-極｣をGNDに接続し、
スイッチに2番ポートを接続させます。
抵抗は自分は10kΩを使用しました。

サンプルコード1（ドレミファソラシド）

Arduinoでスイッチを1回押すとドレミファソラシドが鳴るコードです。

//***************************************/
// スイッチを押すと音階を鳴らすプログラム
//***************************************/
#define Bt 200 //音を出している時間(msec)

const int Switch = 2; //スイッチの接続するピン
const int Speaker = 9; //スピーカーの接続するピン

void setup() {
  pinMode(Switch, INPUT); //スイッチは入力用に設定
}

void loop() {
  while (digitalRead(Switch) == LOW) {
  //スイッチを押さない(LOW)時は何も処理しない
  }
  //スイッチを押す(HIGH)とwhile文を抜け出して音を鳴らす。
  tone(9, 262, Bt); //ド
  delay(Bt);
  tone(9, 294, Bt); //レ
  delay(Bt);
  tone(9, 330, Bt); //ミ
  delay(Bt);
  tone(9, 349, Bt); //ファ
  delay(Bt);
  tone(9, 392, Bt); //ソ
  delay(Bt);
  tone(9, 440, Bt); //ラ
  delay(Bt);
  tone(9, 494, Bt); //シ
  delay(Bt);
  tone(9, 523, Bt); //ド
  delay(Bt);
}

コードの説明

tone(pin, frequency, duration)
pin:出力ピン番号(ここでは9番ピン)
frequency:周波数(Hz)
duration:出力する時間をミリ秒で指定
このサンプルでは200msを#defineでBtとして定義した。

delay(value)
指定した時間だけ一時停止する。
ここではBt=200msだけ一時停止させます

while(digitalRead(Switch) == LOW)
スイッチを押さない(LOW)時は、何も処理しないをせず、
スイッチを押す(HIGH)とwhile文を抜け出して音が鳴るようになります。

次はダース・ベイダーのテーマを鳴らしましょう。

ダース・ベイダーのテーマを奏でよう

ダース・ベイダーのテーマのメロディは上図のようになります。
これをArduinoで鳴らしましょう。

回路図は先程のサンプル１と同じです。

音符を長さ(ミリ秒)を指定する

音符の長さの計算は

となります。

今回はBPMを100としたので、4分音符の長さは600となるのですが、最初のG4の音をスタッカート気味にしたほうがいい感じだったので500に設定しました。

BPMから音符の長さを計算する入力フォームは以下の記事に書いてみました。

BPMから音符の秒数を計算する入力フォームを作ってみました

前回の「Arduinoでダース・ベイダーのテーマを鳴らす」では、メロディがしっかり流れるように音符の長さを計算しました。今回は、自分の備忘録のためと、JavaScriptの練習のために、BPMから音符の秒数(msec)を計算する入力フォーム...

numbersdrown.com

2020.07.10

では、実際にサンプルを見てみましょう。

サンプルコード2　ダース・ベイダーのテーマを鳴らす

//***************************************/
// ダース・ベイダーのテーマを鳴らすプログラム
//***************************************/
//音の長さ(msec)を定義する(BPM=100)
#define Bt2 1200 //2分音符
#define Bt4 500 //4分音符、スタッカート気味
#define Bt8f 450 //付点8分音符
#define Bt8 300 //8分音符
#define Bt16 150 //16分音符

//音符に対してのDelay Time(msec)を設定
#define Dt2 1100 
#define Dt4 500 
#define Dt8f 350
#define Dt8 200
#define Dt16 50

//音程を定義する
#define G4 392 //ソ
#define Ds4 311 //レ＃
#define As4 466 //ラ＃
#define D5 587 //レ
#define Ds5 622 //レ＃
#define Fs4 370 //ファ＃
#define G5 784 //ソ
#define Fs5 740 //ファ＃
#define F5 698 //ファ
#define E5 659 //ミ
#define Gs4 415 //ソ＃
#define Cs5 554 //ド＃
#define C5 523 //ド
#define B4 494 //シ
#define A4 440 //ラ

const int Switch = 2; //スイッチの接続するピン
const int Speaker = 9; //スピーカーの接続するピン

void setup() {
  pinMode(Switch, INPUT); //スイッチは入力用に設定
}

void loop() {
  while (digitalRead(Switch) == LOW) {
  //スイッチを押さない(LOW)時は何も処理しない
  }
  //スイッチを押す(HIGH)とwhile文を抜け出して音を鳴らす。
  //1~2小節
  tone(9, G4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, G4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, G4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Ds4, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, As4, Bt8);
  delay(Dt8);
  tone(9, G4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Ds4, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, As4, Bt8);
  delay(Dt8);
  tone(9, G4, Bt2);
  delay(Dt2);

  //3~4小節
  tone(9, D5, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, D5, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, D5, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Ds5, Bt8f);
  delay(Bt8f);
  tone(9, As4, Bt16);
  delay(Dt16);
  tone(9, Fs4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Ds4, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, As4, Bt16);
  delay(Dt16);
  tone(9, G4, Bt2);
  delay(Dt2);
  
  //5~6小節
  tone(9, G5, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, G4, Bt8f);
  delay(Dt8f+50);
  tone(9, G4, Bt16);
  delay(Dt16);
  tone(9, G5, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Fs5, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, F5, Bt16);
  delay(Dt16+100);
  tone(9, E5, Bt16);
  delay(Dt16+100);
  tone(9, Ds5, Bt8);
  delay(Dt8);
  delay(Bt8-50);
  tone(9, Gs4, Bt8);
  delay(Dt8);
  tone(9, Cs5, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, C5, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, B4, Bt16);
  delay(Bt16);
  
  //7~8小節
  tone(9, As4, Bt16);
  delay(Dt16+100);
  tone(9, A4, Bt16);
  delay(Dt16+100);
  tone(9, Gs4, Bt8);
  delay(Dt8);
  delay(Bt8-50);
  tone(9, Ds4, Bt8);
  delay(Dt8);
  tone(9, Fs4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Ds4, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, As4, Bt16);
  delay(Dt16);
  tone(9, G4, Bt4);
  delay(Dt4);
  tone(9, Ds4, Bt8f);
  delay(Dt8f);
  tone(9, As4, Bt16);
  delay(Dt16);
  tone(9, G4, Bt2);
  delay(Dt2);
}

うまくメロディが流れるようにするために、Delay Time(Dt)の調整が難しかったです。

Dtの定義では、音符の長さから100を引いた数を定義させたのですが、5〜8小節は上手くいかなかったので適宜、足したり引いたりして調整しました。

動作確認

Youtubeに実際にやってみた動画を投稿してみました。
スイッチを押したらダースベイダーのテーマが流れるのがわかると思います。

まとめ

今回は、1回目としてArduinoで音を出してみました。メロディがちゃんと流れるように調整するのが難しかったですね。
分かりやすくするためにコードが長くなってしまったので、次回は短く曲を流すやり方を学んで書いていけたらと思います。

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