“哈克斯管是一種類(lèi)似薩克斯管的電子樂(lè)器。”

什么是哈克斯管（Haxophone）?

薩克斯風(fēng)是一種類(lèi)似薩克斯的電子樂(lè)器。它被設(shè)計(jì)成一種價(jià)格低廉、可完全定制的旅行薩克斯風(fēng)。您永遠(yuǎn)無(wú)法獲得與真正薩克斯管相同的表現(xiàn)力或音色深度。但有了哈克斯管，無(wú)論您身在何處，都可以獨(dú)自或與朋友一起演奏。機(jī)械音鍵和獨(dú)特的人體工學(xué)設(shè)計(jì)賦予它與眾不同的滿足感。

設(shè)計(jì)完全開(kāi)放，包括軟件和硬件。這意味著，從改變按鍵開(kāi)關(guān)的類(lèi)型到制作自己的音符和樂(lè)器映射，你都可以將其變成自己的東西。

項(xiàng)目目標(biāo)

制造一支吹奏起來(lái)既有趣又令人滿意的旅行薩克斯風(fēng)。

制造一種指法與薩克斯管相同的樂(lè)器，以便將在哈克斯管上形成的肌肉記憶直接轉(zhuǎn)移到您的主號(hào)角上。

保持低成本，低于 100 美元。

易于制造。

保持設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固和可維修，以最大限度地降低維護(hù)成本。使用電腦鍵盤(pán)上廣泛使用且經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)的機(jī)械按鍵就是這一原則的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

完全可破解和定制。

如何工作？

Haxophone 設(shè)計(jì)為 Raspberry Pi 系列單板計(jì)算機(jī)的 HAT（Hardware Attached on Top）。

HAT 是一種特殊的鍵盤(pán)，其布局與薩克斯管相同。它還包括一個(gè)吹嘴和一個(gè)用于檢測(cè)呼吸強(qiáng)度的壓力傳感器。HAT 還包括一個(gè)音頻放大器，因此它不依賴于 Raspberry Pi 3 和 Raspberry Pi 4 內(nèi)置的放大器。正因?yàn)槿绱耍琀AT 也能與最便宜的 Raspberry Pi Zero 一起使用。

在 Raspberry Pi 上運(yùn)行的軟件為：

haro-rs：這是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，用于檢測(cè)按鍵、呼吸并將其轉(zhuǎn)換為音符。它由 Rust 編寫(xiě)，并在 Raspberry Pi 上編譯成本地應(yīng)用程序。

fluidsynth：這是一款將音符轉(zhuǎn)換成聲音的合成器軟件。

機(jī)械設(shè)計(jì)

為了降低成本，HAT PCB（印刷電路板）是 Haxophone 物理結(jié)構(gòu)不可分割的一部分。這意味著按鍵開(kāi)關(guān)、拇指托、吹嘴和 Raspberry Pi 都直接連接到 PCB 上。側(cè)鍵（左手掌鍵和右手指關(guān)節(jié)鍵）安裝在較小的印刷電路板上，并通過(guò)直角金屬支架連接到主印刷電路板上。這些較小的印刷電路板可從設(shè)計(jì)中分離出來(lái)。這就降低了制造成本。

為了提高人體工學(xué)效果，我們?cè)O(shè)計(jì)了一些 3D 打印部件。這些部件包括吹嘴、左拇指托和右拇指托，其中右拇指托還包含一個(gè)表帶鉤。這些部件的源 3D 模型包含在資源庫(kù)中。

電子設(shè)計(jì)

Haxophone HAT 由三個(gè)子系統(tǒng)組成：鍵盤(pán)、壓力傳感器和音頻放大器。

鍵盤(pán)

鍵盤(pán)采用 3x8 矩陣組織。下圖顯示了薩克斯鍵與鍵盤(pán)列/行值的映射關(guān)系。

請(qǐng)注意，由于印刷電路板尺寸的限制，設(shè)計(jì)決定不包括高音 F# 鍵。并非所有薩克斯風(fēng)都有這個(gè)鍵，因?yàn)樵撘舴梢杂闷渌I的指法來(lái)演奏。高音 F#的最常用映射已配置在哈克斯管上。如果您習(xí)慣于不常用的配置，軟件也很容易擴(kuò)展。

另外請(qǐng)注意，目前矩陣尚未完全使用：（第 0 列第 7 行）和（第 2 列第 3 行）鍵尚未使用。

音頻放大器

Haxophone HAT 包括一個(gè)音頻放大器和一個(gè) 3.5 毫米迷你插孔。這樣就可以將唱機(jī)連接到耳機(jī)或外部放大器。

Pinout

下圖顯示了 HAT 與 Raspberry Pi 的連接方式。鍵盤(pán)矩陣使用離散 GPIO，壓力傳感器使用 I2C，音頻放大器使用 I2S。

如果您需要確定這些引腳在 Raspberry Pi 接頭上的位置，可以參考 Raspberry Pi Spy 提供的下圖。

原理圖 &PCB

審核編輯：湯梓紅