電子音樂的製作

當音頻信號的電流通過蜂鳴器內部的電磁線圈時，將會使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，便會周期性地振動發聲。所以應用Arduino讓蜂鳴器發聲的原理，便是利用程式產生不同頻率的音頻信號以驅動蜂鳴器，讓蜂鳴器的振動膜片產生振動，進而發出聲音。

而組成聲音的要素可簡單分成聲音的高低與聲音的大小兩項，靠通過的電壓高低便可決定蜂鳴器聲音的大小，至於控制高低音則是靠頻率的差異。

只要適當地改變振動頻率，就可以產生不同音階的聲音。例如，中音 Do的脈波頻率為 523Hz，中音Re的脈波頻率為587Hz等。在下面這個程式中，我們分別利用delay來產生兩個不同的脈波頻率，如果將輸出(PIN 8)直接接到蜂鳴器的話，蜂鳴器便會發出兩個不同音階的聲音。

void setup()  {   pinMode(8,OUTPUT); } void loop()  {   for(int i=0;i<100;i++)   {       digitalWrite(8,HIGH);       delay(2);  //delay 2ms       digitalWrite(8,LOW);       delay(2);  //delay 2ms   }   for(int i=0;i<100;i++)   {       digitalWrite(8,HIGH);       delay(4);  //delay 4ms       digitalWrite(8,LOW);       delay(4);  //delay 4ms    } }

Arduino 提供了兩個專屬的指令(tone() 和 noTone())讓使用者可簡單的達到聲音控制的目的:

·     tone(pin, frequency, duration)

§  pin：輸出的PIN腳

§  frequency：聲音的頻率

§  duration：聲音的長短

舉例來說，只要在程式中輸入 tone(8,523,1000)，就可以讓接在 PIN8 上的蜂鳴器發出 中音Do的聲音 1 秒。

下面是頻率與音階的對應表：

線路連接：

練習1 : 不使用tone()，直接產生兩個不同頻率的信號讓蜂鳴器發聲:

void setup()  {   pinMode(8,OUTPUT); } void loop()  {   for(int i=0;i<100;i++)   {       digitalWrite(8,HIGH);       delay(2);  //delay 2ms       digitalWrite(8,LOW);       delay(2);  //delay 2ms   }   for(int i=0;i<100;i++)   {       digitalWrite(8,HIGH);       delay(4);  //delay 4ms       digitalWrite(8,LOW);       delay(4);  //delay 4ms    } }

練習2 :使用tone()，產生一小段具有不同音頻與聲音長短的音樂:

void setup() {   tone(8, 262, 250);   delay(250*1.3);   tone(8, 196, 125);   delay(125*1.3);   tone(8, 196, 125);   delay(125*1.3);   tone(8, 220, 250);   delay(250*1.3);   tone(8, 196, 250);   delay(250*1.3);   tone(8, 0, 250);   delay(250*1.3);   tone(8, 247, 250);   delay(250*1.3);   tone(8, 262, 250);   delay(250*1.3);       noTone(8);  // stop the tone playing: } void loop() {   // no need to repeat the melody. }

練習3 :承接練習2，利用陣列的宣告來簡化程式，以達到相同的功能:

int melody[] = { 262, 196, 196, 220, 196, 0, 247, 262};  int noteDurations[] = {250, 125, 125, 250, 250, 250, 250, 250}; void setup() {   for (int i = 0; i < 8; i++) {     tone(8, melody[i], noteDurations[i]);         delay(noteDurations[i] * 1.30);         noTone(8);  // stop the tone playing:   } } void loop() {   // no need to repeat the melody. }

練習4 :承接練習3，利用pitches.h裡的定義來得到相同的結果:

說明: 當我們開啟範例/02.Digital/toneMelody時，再將之另存新檔到別處資料夾時，pitches.h會便一併被複製過來，否則編寫程式可能會發生找不到pitches.h的情況。

#include "pitches.h" int melody[] = { NOTE_C4, NOTE_G3, NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3, 0, NOTE_B3, NOTE_C4};  // notes in the melody: int noteDurations[] = {250, 125, 125, 250, 250, 250, 250, 250}; void setup() {   for (int i = 0; i < 8; i++) {     tone(8, melody[i], noteDurations[i]);         delay(noteDurations[i] * 1.30);         noTone(8);  // stop the tone playing:   } } void loop() {   // no need to repeat the melody. }

pitches.h 檔的內容:

/*************************************************  * Public Constants  *************************************************/ #define NOTE_B0  31 #define NOTE_C1  33 #define NOTE_CS1 35 #define NOTE_D1  37 #define NOTE_DS1 39 #define NOTE_E1  41 #define NOTE_F1  44 #define NOTE_FS1 46 #define NOTE_G1  49 #define NOTE_GS1 52 #define NOTE_A1  55 #define NOTE_AS1 58 #define NOTE_B1  62 #define NOTE_C2  65 #define NOTE_CS2 69 #define NOTE_D2  73 #define NOTE_DS2 78 #define NOTE_E2  82 #define NOTE_F2  87 #define NOTE_FS2 93 #define NOTE_G2  98 #define NOTE_GS2 104 #define NOTE_A2  110 #define NOTE_AS2 117 #define NOTE_B2  123 #define NOTE_C3  131 #define NOTE_CS3 139 #define NOTE_D3  147 #define NOTE_DS3 156 #define NOTE_E3  165 #define NOTE_F3  175 #define NOTE_FS3 185 #define NOTE_G3  196 #define NOTE_GS3 208 #define NOTE_A3  220 #define NOTE_AS3 233 #define NOTE_B3  247 #define NOTE_C4  262 #define NOTE_CS4 277 #define NOTE_D4  294 #define NOTE_DS4 311 #define NOTE_E4  330 #define NOTE_F4  349 #define NOTE_FS4 370 #define NOTE_G4  392 #define NOTE_GS4 415 #define NOTE_A4  440 #define NOTE_AS4 466 #define NOTE_B4  494 #define NOTE_C5  523 #define NOTE_CS5 554 #define NOTE_D5  587 #define NOTE_DS5 622 #define NOTE_E5  659 #define NOTE_F5  698 #define NOTE_FS5 740 #define NOTE_G5  784 #define NOTE_GS5 831 #define NOTE_A5  880 #define NOTE_AS5 932 #define NOTE_B5  988 #define NOTE_C6  1047 #define NOTE_CS6 1109 #define NOTE_D6  1175 #define NOTE_DS6 1245 #define NOTE_E6  1319 #define NOTE_F6  1397 #define NOTE_FS6 1480 #define NOTE_G6  1568 #define NOTE_GS6 1661 #define NOTE_A6  1760 #define NOTE_AS6 1865 #define NOTE_B6  1976 #define NOTE_C7  2093 #define NOTE_CS7 2217 #define NOTE_D7  2349 #define NOTE_DS7 2489 #define NOTE_E7  2637 #define NOTE_F7  2794 #define NOTE_FS7 2960 #define NOTE_G7  3136 #define NOTE_GS7 3322 #define NOTE_A7  3520 #define NOTE_AS7 3729 #define NOTE_B7  3951 #define NOTE_C8  4186 #define NOTE_CS8 4435 #define NOTE_D8  4699 #define NOTE_DS8 4978

練習5 :控制蜂鳴器發聲，讓蜂鳴器發出中音 Do(523Hz), Re (587Hz), Mi(659Hz), Fa(698Hz), So(784Hz), La(880Hz), Si(988Hz) 到高音 Do (1047Hz) 這八個不同音階的聲音，每個音階響 0.5 秒鐘。

#include "pitches.h" int melody[] = {523, 587, 659, 698, 784, 880, 988, 1047};  // 中音Do, Re, Mi, Fa, So, La, Si, Do: int Duration = 500; void setup() {   for (int i = 0; i < 8; i++) {     tone(8, melody[i], Duration);         delay(1000);         noTone(8);  // stop the tone playing:   } } void loop() {   // no need to repeat the melody. }

練習6 : 我們在下列網址找到一首編好的樂曲，可以當成更複雜作品的參考:

http://courses.ischool.berkeley.edu/i262/s13/content/mariespliid/lab-5-star-wars-song-selector