Dieser vielseitige polyphone Synthesizer basiert auf dem ESP32-S3 Mikrocontroller und bietet eine breite Palette an Klangerzeugungsmöglichkeiten. Er verfügt über eine umfangreiche Sammlung an Wavetables, eine vollständige ADSR-Hüllkurve, ein State-Variable-Filter, einen modulierbaren LFO und einen komplexen Arpeggiator mit zahlreichen Modi, einschließlich Optionen für synchronisierte Tonika-Noten. Die Steuerung erfolgt über Potentiometer und Taster, mit visueller Rückmeldung über ein OLED-Display. MIDI-Eingabe wird über eine traditionelle 5-Pol-DIN-Buchse realisiert.
- Oszillatoren:
- Bis zu 51 verschiedene digital generierte Wellenformen pro Stimme.
- Auswahl umfasst klassische Formen (Sinus, Sägezahn, Rechteck, Dreieck), Pulsbreitenvarianten, Sync-Sounds, Formant-ähnliche Wellen und diverse experimentelle sowie perkussive und klavierähnliche Texturen.
- Auswahl der Wellenform über einen dedizierten Taster.
- Hüllkurve:
- Eine ADSR-Hüllkurve (Attack, Decay, Sustain, Release) pro Stimme zur Formung der Lautstärke.
- Parameter steuerbar über dedizierte Potentiometer.
- Filter:
- Ein globales State-Variable-Filter (SVF), dessen Tiefpass-Ausgang genutzt wird.
- Cutoff-Frequenz und Resonanz sind über Potentiometer regelbar.
- LFO (Low-Frequency Oscillator):
- Ein globaler LFO (Sinuswelle).
- Kann die Tonhöhe (Pitch) und/oder die Filter-Cutoff-Frequenz modulieren.
- LFO-Rate und die Modulationstiefe für Filter und Pitch (letztere oft in Kombination mit einem Modulationsrad-Poti) sind über Potentiometer einstellbar.
- Arpeggiator:
- Umfangreicher Arpeggiator mit diversen Modi und Steuerungen:
- Grund-Pattern: Up, Down, Up/Down (mit korrekter Notenwiederholung), Random.
- Oktav-Pattern: Oct Up (spielt Pattern über mehrere Oktaven aufwärts), Oct Down (abwärts).
- Chord-Modus: Spielt alle gehaltenen Noten gleichzeitig im Arp-Rhythmus.
- Played Order: Spielt Noten in der Reihenfolge ihres Anschlags.
- Geschwindigkeits-Modi: Doppel- und Halbgeschwindigkeitsvarianten für Up, Down und Up/Down Pattern.
- Tonika-Modi: Varianten von Up, Down, Up/Down und Random, bei denen zusätzlich die tiefste gehaltene Note (Tonika) auf jedem Arp-Step mitgespielt wird.
- Steuerung über Taster für An/Aus und Moduswahl.
- Umfangreicher Arpeggiator mit diversen Modi und Steuerungen:
- MIDI-Eingang:
- Empfang von MIDI-Daten (Note On, Note Off, Velocity) über eine traditionelle 5-Pol-DIN-Buchse, die über eine Optokoppler-Schaltung (6N137) an einen Hardware-Serial-Port des ESP32-S3 angebunden ist.
- Steuerung & Interaktion:
- Analoge Potentiometer für Echtzeitkontrolle der meisten Syntheseparameter.
- Dedizierte Taster für Wellenformauswahl, Arp An/Aus und Arp-Moduswahl.
- Pitchbend- und Modulationsrad-Funktionalität über Potentiometer.
- Display:
- 0,96 Zoll OLED-Display (SSD1306-basiert, 128x64 Pixel) zur Anzeige der aktuellen Parameter, angebunden über I2C (SDA, SCL Pins).
- Audioausgabe:
- Stereo-Audioausgabe über einen externen PCM5102A Digital-Analog-Wandler (DAC), der über die I2S-Schnittstelle des ESP32-S3 angesteuert wird.
- Mikrocontroller-Board: Freenove ESP32-S3-WROOM-1 Development Board (oder ein vergleichbares ESP32-S3 Board).
- Digital-Analog-Wandler (DAC): PCM5102A I2S Stereo DAC-Modul für die Audioausgabe.
- MIDI-Eingang:
- Standard 5-Pol-DIN-Buchse.
- Optokoppler-Schaltung mit einem 6N137 (oder äquivalent) zur galvanischen Trennung und Pegelanpassung des MIDI-Signals für den ESP32-S3 GPIO (typischerweise RX-Pin eines Hardware-UARTs).
- Display:
- 0,96 Zoll monochromes OLED-Display mit SSD1306 Controller.
- Auflösung: 128x64 Pixel.
- Anbindung über I2C-Bus (SDA- und SCL-Pins des ESP32-S3).
- Bedienelemente:
- Diverse lineare Potentiometer (typischerweise 10k Ohm) für Parametersteuerung.
- Taster (Push Buttons) mit Pull-Up-Widerständen (intern oder extern) für Menü- und Funktionsauswahl.
- Stromversorgung:
- Typischerweise über den USB-Anschluss des ESP32-S3 Boards oder
- Über ein externes Netzteil und einem Schalter ("Power-In Schalter") wird die 3.3V-Versorgung für das gesamte Board bereitgestellt.
Der Synthesizer kann in zwei primären Konfigurationen betrieben werden, die einen Kompromiss zwischen Audioqualität/Polyphonie und CPU-Last darstellen:
- Sample Rate:
22050 Hz - Aktive Stimmen (Polyphonie):
8 Stimmen - Charakteristik: Diese Konfiguration ermöglicht eine höhere Anzahl gleichzeitig spielbarer Noten, was besonders für komplexe Akkorde oder dichte Arpeggios von Vorteil ist. Die niedrigere Sample Rate kann zu einem "Lo-Fi"-Charakter mit weniger Brillanz in den höchsten Frequenzen und potenziell mehr Aliasing bei sehr hohen Noten führen, was aber auch als klangästhetisches Merkmal geschätzt werden kann.
- Sample Rate:
44100 Hz - Aktive Stimmen (Polyphonie):
3 Stimmen - Charakteristik: Bietet eine höhere Audioqualität mit besserer Abbildung hoher Frequenzen und weniger Aliasing-Artefakten. Die reduzierte Stimmenanzahl stellt sicher, dass die CPU-Last auch bei der höheren Sample Rate im Rahmen bleibt. Dies ist ideal für klarere Lead-Sounds, Bässe oder weniger dichte Arpeggios, bei denen die Klangqualität jeder einzelnen Note im Vordergrund steht. Bei den Arp-Modi mit Tonika (die 2 Stimmen pro Step benötigen) ist die effektive Polyphonie für ausklingende Noten weiter reduziert.
- Mikrocontroller: ESP32-S3 (im Freenove Development Board)
- Programmierung: Arduino Framework mit FreeRTOS für Multitasking.
- Wellenform-Speicher: Intern generierte Wavetables im SRAM
- Die Auswahl des Boards in der Arduino IDE hängt von der Verwendung des jeweiligen ESP32Board ab.
- in Abhängigkeit vom verwendeten Boards müssen beim Upload Verbindungen zu bestimmten Pins getrennt werden. im vorliegenden Fall wurde das über Jumper gelöst.
*Google Studio AI in der Gratisversion setzte die Anforderungen in Code um *Letztlich wurde eine spielbare Version erzeugt mit den oben benannten Merkmalen