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MIDIbox FM

Date de Création: 2004/2005

La MIDIbox FM utilise le chip sonore Yamaha YMF262  (aussi appellé OPL3) pour générer les célèbres sonorités  FM qui ont fait la réputation des cartes son Soundblaster (et compatible) du début des années 90s. En plus des fonctionnalités spécifiques à l'OPL3  (6 voix à quatre opérateurs, 5 instruments de percussion), une implémentation logicielle de plusieurs sources de modulation permet d'en tirer des sonorités riches et les possibilités de création s'en trouvent étendues.

Architecture Sonore

OPERATEUR (OP):

  • 8 formes d'ondes différentes
  • niveau de sortie ajustable sur une résolution de 6-bit, qui affecte soit l'amplitude de sortie (carrier, ou "porteuse") ou bien le taux de modulation (modulator, ou "modulateur")
  • un multiplicateur de fréquence avec une résolution de 4-bit
  • un générateur d'enveloppe simple (ADSR), chaque paramètre avec une résolution de 4-bit. La phase de Sustain peut être supprimée
  • key scaling (0 db/oct, 1.5dB/oct, 3.0dB/oct, 6.0dB/oct)
  • key tracking assignable à l'enveloppe (notes plus aigues = plus courtes, notes plus graves = tenue plus longue)
  • Vibrato et Tremolo (fréquence fixe)
  • Feedback avec une résolution de 3-bit (seulement pour le premier OP)

Une VOIX consiste en 4 Opérateurs (OP):

  • Pitch commun pour les 4 OP (le détunage entre les opérateurs d'une même voix n'est pas possible)
  • 4 mode de connections différents entre chaque OP (algorithmes)
  • 2 LFOs implémentés dans la partie logicielle, ils peuvent êtres assignés aux volumes des OPs et au pitch
  • 1 générateur d'enveloppe implémenté dans la partie logicielle, qui peut être assigné aux volumes des OPs et au pitch

Un INSTRUMENT contrôle une ou plusieurs Voix (jusqu'à 6):

  • mode de jeu mono/legato/poly 
  • gestion dynamique de la polyphonie (les notes les plus longues seront mutées les premières)
  • course du pitch bend et du finetune (accordage fin) ajustable
  • portamento (avec option de jeu "Sus-Key")
  • la Vélocité peut être routée vers n'importe quel CC d'un des paramètres sonores
  • la molette de Modulation peut être routée vers n'importe quel CC d'un des paramètres sonores
  • l'Aftertouch peut être routé vers n'importe quel CC d'un des paramètres sonores
  • un séquenceur de table d'ondes de 32 pas avec une fréquence allant jusqu'à 500 Hz peut être routé sur 3 CC des paramètres sonores
  • les LFOs/EG5/séquenceur WT peuvent être synchronisés à l'horloge MIDI 

LFOs:

  • 5 formes d'ondes
  • rate (vitesse) de 0.032 Hz to 45 Hz
  • key sync (démarre ou redémarre à chaque message "note-on") et début de phase ajustable(0°-360°)
  • le LFO peut moduler: le "pitch depth" d'une voix, les volumes des 4 OPs, la fréquence de l'autre LFO, l'amplitude d'une sortie AOUT (CV)
  • réglage de l'intensité de modulation indépendant pour chaque paramètre cible

 EG5 (générateur d'envellopes):

  • une courbe attack-decay1-decay2-sustain-release (7 paramètres). vitesse de 2 mS à 27 secondes
  • une fonction assignable de courbe non-linéaire pour les attack/decay/release
  • l'EG5 peut moduler: le "pitch depth" d'une voix, les volumes des 4 OPs, la fréquence du LFO1, l'amplitude d'une sortie AOUT (CV)
  • réglage de l'intensité de modulation indépendant pour chaque paramètre cible

Séquenceur de table d'ondes:

  • 3 paramètres CC assignables
  • 32 pas
  • contrôle absolu (0-127) ou relatif (-64..63)
  • 3 modes de jeu (note, note step, course libre)
  • fréquence de 2 Hz à 500 Hz

Ensemble (4 instruments):

  • un numéro de patch et de banque (8 * 128 patches peuvent être sauvegardés avec 8 BankSticks)
  • un canal MIDI pour chaque instrument
  • zone "keyboard split"
  • volume général
  • courbes de vélocité (Flat/Hard/Soft)
  • transposition par demi-tons
  • fonction "Unisono" (alloue deux voix détunées l'une par rapport à l'autre-polyphonie divisée par deux avec cette option)
  • routing indépendant des OP1/2 et OP3/4 vers les 4 canaux de sortie

Canal Percussion:

  • 2-OP Bass Drum (grosse caisse)
  • 1-OP Snare (caisse claire)
  • 1-OP Tom
  • 1-OP HiHat (open et closed)
  • 1-OP Cymbal
  • fréquence ajustable (BD: indépendant, Tom/HiHat/Cymbal: couplées)
  • zones clavier configurables pour chaque percussion


Autres Fonctions

  • édition en temps réel de tous les paramètres sonores via messages CC, SysEx ou avec la surface de contrôle
  • surface de contrôle avec écran LCD 2x40, 5 encodeurs rotatifs, 24 boutons, 34 LEDs (voir aussi le Manuel MIDIbox FM)
  • chaque BankStick permet de sauvegarder 128 Patches, 16 Kits de Percussions et 32 Ensembles
  • jusqu'à 8 BankSticks peuvent être connectés simultanément
  • 8 sorties CV optionnelles, elles peuvent êtres pilotées par les LFOs et l' EG5s pour contrôler des filtres Analogiques, des VCAs, des effets, etc...

MIDIbox FM : Démos

Toutes les démos ne sont pas forcément représentatives du son "brut" de OPL3, mais vous donnerons un bon aperçu de ce que l'on peut faire avec la MIDIbox FM et quelques effets externes...

mbfm_demo1.mp3
La première démo. 4 voix jouent un son type E-Piano, la séquence d'arpégiateur "morph" est réalisée avec le MIDIbox SEQ. De 0:00 à 0:32 vous ententrez la sortie "brute" de l'OPL3, à partir de 0:34, le son est enrichi d'un chorus et d'un delay.
mbfm_demo2.mp3
Cette seconde démo a été enregistrée une fois que les voix de percussions FM ont été mises en place. Le bruit de fond est dû aux AOPs LM314, ces derniers ont été remplacés par des TL074 pour éviter ce problème.
mbfm_demo4.mp3
C'est une collection de sons et d'airs réalisés pendant le développement du moteur sonore, surtout pour tester des fonctions telles que le portamento, les enveloppes et les LFOs.
mbfm_demo5.mp3
Un groove avec les drums de la MIDIbox FM, avec un écho externe. Les paramètres sont modifiés en temps réels pendant le jeu de la séquence, afin d'explorer un peu les possibilités sonores. 
mbfm_demo_random_patches.mp3
Quelques patches générés aléatoirement grâce au script "mk_fm_random.pl"  - histoire de démontrer les possibilités du moteur sonore de la MIDIbox FM. Les effets de stéréo ont été réalisés en jouant le même Patch sur quatre Instruments. Si le Séquenceur de Table d'Ondes ou les LFOs sont en mode "freerunning" (course libre), la sortie de chaque instrument va sonner (vraiment) différemment. Les sorties sont routées vers des canaux de sortie différents, qui sont répartis sur l'image stéréo du mix. Un delai externe a été ajouté pour envelopper un peu tout ça!
mbfm_demo6.mp3
Cette démo concerne l'utilisation du module AOUT (sorties CV) - un filtre analogique type Moog externe (schéma par Rick Jansen) a été connecté à l'une des huit sorties CV. Comme que je ne possède qu'un exemplaire de ce filtre, les différents sons ont été enregistrés les uns aprés les autres, en overdub. Le titre s'arrête à 1:29 (c'est pas une erreur de téléchargement)
Pouvez-vous sortir des sons pareils avec un synthé FM classique? ;-)
PimpMyBehringer.mp3
Une démo qui utilise la MIDIbox FM + 4 modules MBHP_AOUT_LC  + 4 filtres CEM3378  - mon setup actuel. Voir aussi cet article du forum.

Editeur SysEx

un aperçu de l'éditeur basé sur JSynthLib , les fenêtres pour les patches et les percussions:


Cliquez ici pour agrandir


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Coûts du Matériel

la MIDIbox FM peut très bien être construite progressivement, en commençant par un simple module de synthèse sans écran LCD ni éléments de contrôle, pour ensuite devenir une unité en rack (ou une version desktop) avec une surface de contrôle complète.

Des sons peuvent être produits dès que le module MBHP_OPL3 a été connecté au module MBHP_CORE. Tous les paramètres sont éditables via un ordinateur grâce à l'éditeur SysEx basé sur JSynthLib, en temps réel bien entendu. L'installation d'un BankStick est quand même recommandée, sinon vous ne pourrez sauvegarder dans la mémoire interne qu'un seul Patch, un Ensemble et un Kit de Percussion. Les Wavetables (table d'ondes) ne peuvent êtres pour leur part sauvegardées que sur un BankSticks. Notez que vous avez la possibilité de connecter jusqu'à huit BankSticks - un grand nombre d'emplacements de sauvegarde est trés utile lorsque l'on souhaite accéder rapidement aux banques de presets. Chaque BankStick permet de sauver 128 Patches sonores, 16 Kits de Percussions et 32 Ensembles.

L'étape suivante consiste à ajoutert un écran LCD 2x40 + huit boutons de navigation + un bouton ESC + un bouton CFG + quatre boutons de sélection Instr/OP + 10 LEDs + une Datawheel (encodeur rotatif) - Vous pourrez ainsi éditer tous les paramètres disponibles directement sur la machine. Pour ces extensions, un module MBHP_DINX4 et un module MBHP_DOUTX4 sont requis, à connecter sur le module CORE.

La dernière étape consiste à ajouter quatre "V-Pots" + la matrice de sélection de 6+4 boutons et 6*4 LEDs. Aucun module DINX4 ou DOUTX4 n'est requis pour cette extension.

Réferez-vous également au Manuel MIDIbox FM qui décrit plus en détails les différentes options de l'interface utilisateur!

Vous trouverez ci-dessous une liste des coûts de la "MIDIbox FM" - vous pouvez aussi tenter d'économiser un peu en choisisant des boutons moins chers, en réalisant vous même le boitier ou la façade ou en organisant des achats groupés sur le Forum MIDIbox!

Vous pouvez commander des PCBs prêt à l'emploi sur les sites www.mikes-elektronikseite.de ou http://mbhp.coinoptech.com. SmashTV propose également des kits complets pour les modules CORE, DINX4 et DOUTX4 !!!

Les prix et les numéros de commandes sont pour Reichelt sauf spécification contraire. Vous trouverez une liste de sites de ventes de composants en dehors de l'allemagne sur la page WhereToOrder.

Configuration Minimale
Composants Description Prix
1 module  MBHP_CORE
le cerveau de la MIDIbox FM Composants: env. 20 EUR
PCB: env. 6 EUR
1 module MBHP_OPL3
et voici la bouche! :-) Composants: env. 8 EUR
PCB: env. 6 EUR
1 YMF262
1 ou 2 YAC512
le chip Yamaha OPL3 chip et le(s) DAC(s) à récupèrer sur une vieille carte son (ex. Soundblaster Pro)
PSU 5V (Alimentation) Alim murale (Power supply) 9V / 500 mA "MW 17-GS/6" env. 6 EUR
PSU +/- 12V  J'utilise un transformateur 2x12V trés bon marché, mais la manipulation des hautes tensions est à réserver aux experts en électronique! Si quelqu'un connaît une meilleure alternative (et pas cher), qu'il me le dise! ???
BankStick 1 x 24C256, Composant #ST 24C256 BN6 chez Reichelt. Note: les EEPROM Atmel ne dispose que de deux lignes "chip select", ce qui signifie qu'avec celle-ci, vous ne pourrez connecter que 4 BankSticks en parallèle (voir aussi la page BankStick ca. 2 EUR
Boitier + Surface de Contrôle optionnelle
1 module DINX4
Entrées digitales pour les boutons et les encodeurs Composants: env. 5 EUR
PCBs: env. 5 EUR
1 module DOUTX4
Sorties digitales pour les LEDs et la matrice de boutons Composants: env. 3 EUR
PCB: env. 5 EUR
LCD Ecran LCD 2x40 Displaytech "LCD 402A LED" env. 25 EUR
24 boutons ex. : 6 couleurs (couleur = BL, GN, GR, RT, SW) (gros boutons) et 10 x "TASTER 3301D" env. 11 EUR
4 diodes for the button matrix, you can take 4*1N4148 ca. 0.10 EUR
34 LEDs ex. : "LED 3mm St colour" env. 2 EUR
5 encodeurs ex. : M-SW-ROT de Voti ou les encodeurs Bourns de SmashTV's Shop env. 6 EUR
5 Knobs 5 x "DK13-164 black-soft" chez Albs env. 5 EUR
2 platine d'essai Pour monter les Boutons/Encodeurs/LEDs: "H25PR200" env.. 4 EUR
Boitier 19" 2U rack #460 018 from Pollin env. 30 EUR
Façade mbfm_front_v1.fpd chez Schaeffer Apparatebau env. 60 EUR

Téléchargements

Schémas & PCBs
Fichier Taille Description
MBHP LINK voir la partie "MIDIbox Hardware Platform". Un module CORE et un module OPL3 sont requis.Pour la Surface de Contrôle (optionnelle), ajoutez un écran LCD 2x40, un module DINX4 et un module DOUTX4.
mbfm_din_default.pdf 12k Connections des Boutons/Encodeurs
mbfm_dout_default.pdf 12k Connections des LED
Pictures LINK Quelques photos des entrailles de la MIDIbox FM
mbfm_front_v1.fpd 3k Projet de façade éditable avec le logiciel ""Frontpanel Designer" de Schaeffer Apparatebau
mbfm_back_v1.fpd 3k La face arrière
Firmware
MIOS Download LINK Binaires précompilées et code source
ChangeLog LINK ChangeLog de la MIDIbox FM 
Documentation
Manual LINK Manuel Utilisateur
CC/SysEx
midibox_fm_cc_voice.txt 28k Tous les paramètres disponibles pour les Voix
midibox_fm_cc_drums.txt 9k Tous les paramètres disponibles pour les Drums
midibox_fm_par_ensemble.txt 5k Tous les paramètres disponibles par Ensemble
midibox_fm_sysex_implementation.txt 5k L'implémention SysEx 
Preset Patches
preset_patches_20050212.zip 775k 128 Preset Patches pour la MIDIbox FM + 4096 Random Patches + Random Generator. Consultez le fichier README.txt pour plus d'informations
JSynthLib LINK Editeur pour la MIDIbox FM, basé sur JSynthLib
www.automatic-brain.de/midibox LINK Patch Manager par TL pour la MIDIbox FM, pour Windows
Misc.
MIDIbox Wiki LINK Des informations supplémentaires sur les MIDIbox, le MIOS et la MIDIbox FM
MIDIbox Forum LINK Le support du Forum MIDIbox

 Exemples de Constructions


L'intérieur de la MIDIbox FM - d'autres photos ici.



Last update: 2015-09-24

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