- Pour réduire à la fois l’espace occupé par les boutons et les câbles de patch sur les panneaux étroits de l’Eurorack, un prototype d’entrée hybride combinant une prise 3,5 mm et un encodeur magnétique a été réalisé
- Le principe repose sur un encodeur magnétique AS5600 qui lit l’angle et l’intensité du champ magnétique d’un aimant placé dans la fiche, puis récupère ces données via I2C afin de déterminer la rotation du bouton et sa présence
- À l’extrémité de la fiche TRS se trouve un aimant néodyme de 2 mm × 1 mm, tandis que le PCB sous la prise TRS accueille l’AS5600, un CH32V003 et un circuit d’indication par LED
- Lorsqu’un bouton magnétique est inséré, l’intensité du champ magnétique est lue à environ 2000 sur une échelle de 4095, alors qu’un câble de patch ordinaire donne 0, ou parfois 1, ce qui permet de les distinguer
- Comme la valeur de ce système augmente surtout s’il est appliqué à toutes les commandes, sa commercialisation reste incertaine ; en revanche, un potentiomètre mécanique avec prise TRS coaxiale demeure une alternative réaliste nécessitant peu de modifications des circuits existants
L’idée de fusionner boutons et câbles de patch
- En Eurorack, la volonté de faire entrer davantage de modules dans de petits boîtiers conduit facilement à sacrifier l’un de ses avantages, la sensation de manipulation matérielle, au profit de l’espace sur le panneau
- Ce prototype place une puce d’encodeur magnétique devant une prise 3,5 mm et fait tourner un petit aimant dans la fiche, de façon à fonctionner comme un hybride entre bouton et câble de patch
- L’objectif est une configuration de synthétiseur où n’importe quel bouton peut être retiré pour servir de câble de patch, et où n’importe quelle prise peut recevoir un bouton afin de définir une valeur fixe
Fabrication du bouton magnétique
- L’extrémité de la fiche TRS a été découpée avec un disque de coupe Dremel pour créer une fente, dans laquelle un petit aimant néodyme a été collé
- Dimensions de l’aimant : 2 mm de diamètre, 1 mm d’épaisseur
- Des aimants de 2 mm d’épaisseur avaient aussi été achetés, mais ils nécessitaient une fente plus large et donc une méthode de découpe plus précise
- Un adhésif cyanoacrylate de viscosité moyenne a été utilisé pour le collage, puis l’excédent de colle durci a été gratté au rasoir
- Après avoir ajusté la partie filetée de la fiche et les languettes métalliques, une pièce de remplissage imprimée en 3D a été insérée pour donner à l’arrière une forme de cylindre droit, puis le bouton a été monté
- Le plastique imprimé en 3D étant légèrement flexible, la vis de blocage s’y enfonce et le maintient fermement
Conception du circuit basé sur l’AS5600
- L’encodeur magnétique utilisé est l’AS5600 ; il est facile à trouver sous forme de carte breakout et dispose d’une interface I2C, ce qui le rend adapté au prototypage
- L’AS5600 fournit l’angle et l’intensité du champ magnétique au moyen de deux capteurs Hall en configuration XY et d’un DSP
- La puce dispose d’une sortie PWM et d’un DAC, mais comme l’obtention d’une tension analogique semblait nécessiter une configuration I2C, l’angle a également été lu via I2C lors des tests
- Un PCB a été conçu pour placer l’AS5600 sous la prise TRS
- Avec une prise TRS verticale standard, il reste très peu d’espace entre l’extrémité de la fiche et le plan du PCB
- Les broches traversantes étant suffisamment longues, la prise a pu être surélevée par rapport à la carte, et la carte FR4 de 1,6 mm a servi en quelque sorte d’entretoise pour l’AS5600, dont la hauteur est d’environ 1,47 mm
- Une découpe pour la puce a été ajoutée dans l’empreinte de la deuxième prise
- Le contour du PCB a été modélisé précisément dans KiCad en tenant compte d’une fraise de 2 mm, afin d’éviter que le fabricant de cartes n’interprète arbitrairement les angles internes
Circuit d’indication et de protection des entrées
- Un CH32V003 et plusieurs LED ont été ajoutés à la carte pour permettre l’affichage des valeurs
- Des diodes de clamp et une impédance d’entrée d’environ 100 K ont été ajoutées afin d’abaisser les signaux 0–5 V à 0–3,3 V
- Le réseau de résistances est un diviseur de tension 33 K / 66 K
- Comme la puce d’encodeur est enfouie sous la prise, des pastilles ont aussi été ajoutées sur la face inférieure afin de pouvoir sonder chaque broche si nécessaire
- Les PCB fabriqués ont été commandés en Chine, puis assemblés et testés
Assemblage et validation du fonctionnement
- Lors de l’assemblage, une attention particulière a été portée au centrage exact de l’AS5600 sur ses pastilles
- Après avoir détaché la partie inférieure de la carte et ajusté les languettes, des fils ont été soudés à l’emplacement des broches d’alignement pour la relier à la carte supérieure
- La prise TRS a ensuite été soudée par-dessus, complétant la structure de capteur magnétique sous la prise
- La programmation du CH32V003 a suivi la procédure habituelle, avec des ajustements de l’I2C, de l’ADC et de l’affichage graphique par LED
- La valeur d’intensité du champ magnétique de l’AS5600 permet de détecter la présence du bouton
- Avec un bouton magnétique connecté, l’intensité atteint environ 2000 sur une échelle maximale de 4095
- Un câble de patch ordinaire donne 0, ou parfois 1
- Les câbles ordinaires étant généralement fabriqués en métaux non ferreux, il n’y avait pas de risque de confusion
Limites pour en faire un produit réel
- Même si le résultat du prototype est satisfaisant, il n’est pas prévu de pousser cette approche plus loin
- Pour être utile dans un véritable synthétiseur modulaire, le même principe devrait être appliqué à toutes les commandes, ce qui rendrait l’utilisation des modules d’autres personnes plus difficile
- Les modules existants s’attendent souvent à de vrais potentiomètres, et un encodeur ne générant qu’une tension est difficile à porter tel quel
- Une combinaison avec un potentiomètre à contrôle en tension pourrait fonctionner, mais augmenterait le coût
- Les brevets étant coûteux et l’auteur n’ayant pas la volonté de s’y engager, aucune tentative n’a été faite en ce sens
- Le potentiel commercial de l’approche magnétique est incertain, mais un potentiomètre avec prise TRS coaxiale est considéré comme une solution mécanique plus réaliste, car il ne nécessite pas de modifier les schémas existants et permet de distinguer visuellement les boutons hybrides
- Les sources matérielles et logicielles du projet sont publiées sur github et git.mitxela.com
1 commentaires
Avis de Hacker News
Le rêve d’un synthétiseur où l’on pourrait retirer n’importe quel bouton pour le remplacer par un câble de patch, et brancher un bouton dans n’importe quelle prise pour définir une valeur fixe, est séduisant, mais mieux encore : un combo bouton+prise
Quand un câble est branché, le bouton agit comme atténuateur de l’entrée ; sinon, il fonctionne comme un bouton indépendant. À ma connaissance, c’est une conception assez courante
J’ai aussi déjà vu des câbles de patch avec atténuateur intégré
Les entrées qui en ont généralement besoin disposent d’un atténuateur, sous forme d’un petit bouton « stick »
En revanche, les fonctions principales du module utilisent des boutons plus gros
Exemple : https://intellijel.com/downloads/manuals/rubicon_manual.pdf
Le plus utile est la combinaison prise+offset+atténuateur, mais la plupart des modules choisissent l’un ou l’autre par manque de place
Ils font tenir un nombre absurde de fonctions dans une combinaison d’une prise et d’un bouton
Ça me plaît, mais les bons modules ont déjà des boutons et des prises pour tout
Quand une tension de contrôle arrive dans une prise, le bouton agit comme atténuateur ou comme atténuateur inverseur de polarité
Du coup, ces modules deviennent généralement plus grands, et comme Make Noise conçoit souvent ses modules ainsi, ils sont régulièrement plus gros que ceux des autres fabricants
Regardez Maths : c’est à la fois un générateur de pente et un mixeur, il est énorme, mais tout le monde en a un parce qu’il est programmable par patch
Le problème d’Eurorack, c’est qu’on essaie trop souvent de faire tenir trop de fonctions dans un espace réduit, plutôt que de rendre les choses programmables par patch
Résultat : beaucoup de modules ont plusieurs modes, et la signification des boutons et potentiomètres varie selon la « page » active
Je déteste ça, et chaque fois que j’essaie ce genre de module, je finis presque toujours par le revendre
Dire que l’essence d’Eurorack, c’est l’interface, est juste
Tout consiste à brancher quelque chose dans autre chose
Avec les modules qui ont un état caché, on finit par oublier dans quel état ils sont et ce que signifient les boutons, puis on les évite
Avec des câbles et des boutons, l’état de tout le système est visible
Il faut gérer les câbles pour éviter les spaghettis, mais on fait déjà quelque chose de similaire avec le code, donc ce n’est pas si différent
À moins que quelque chose m’échappe, je me demande si on ne pourrait pas simplement placer un potentiomètre sur le même axe, derrière une prise TS 3,5 mm
Beaucoup de prises 3,5 mm sont ouvertes à l’arrière, donc on pourrait allonger l’axe du bouton pour qu’il s’engrène avec le potentiomètre
Ou bien, si Eurorack utilise des prises TS pour les entrées de tension de contrôle, on pourrait mettre des prises TRS sur le module : il resterait alors une broche R libre à laquelle connecter un potentiomètre+bouton amovible
Les câbles TS ordinaires pourraient toujours être branchés tels quels
Cela dit, l’article emploie « TRS » de façon lâche pour désigner en réalité « TS » ; ici, je fais la distinction au sens littéral
Le gros inconvénient, mais aussi l’avantage, serait sans doute qu’il faut insérer le bouton dans l’orientation exacte pour que l’extrémité de l’axe s’aligne avec la fente du potentiomètre
Ça peut être un peu pénible, mais à l’inverse, même si on retire le bouton, le potentiomètre conserve son état, et on ne risque pas de modifier la valeur par erreur en rebranchant le bouton
Pour pinailler à mon tour avec les pinailleurs, je me demande si l’axe du bouton ne devrait pas dépasser 15 mm
« 3,5 mm » désigne le diamètre d’une petite prise T(R)S, pas sa longueur
L’idée est intéressante et la mise en œuvre vraiment astucieuse, mais je pense qu’il faut regarder la cause plutôt que le symptôme
Le symptôme, c’est que certaines prises n’ont pas de bouton correspondant ; la cause, c’est que les concepteurs de modules ou les utilisateurs sont trop obsédés par la miniaturisation
Si un paramètre devrait vraiment avoir un bouton mais qu’on l’a supprimé pour réduire la taille, c’est la faute du concepteur ; si l’utilisateur veut remplir son boîtier au point de ne même pas garder la place pour un module qui sort une tension DC définie par un bouton, c’est sa faute
Il existe beaucoup de modules qui font cela, dont beaucoup proposent aussi l’atténuation inverseuse de polarité, et certains sont assez petits
L’exemple que je donne souvent, c’est le matériel E-mu
L’entreprise a commencé dans les années 70 en fabriquant de gros modulaires, a dominé le marché des samplers/romplers pendant environ dix ans, puis a coulé pendant la bulle Internet avant d’être absorbée par Creative
Le bon côté des synthétiseurs E-mu, c’est que presque tous avaient une grande matrice de modulation, mais les utilisateurs étaient souvent frustrés par l’écran LCD à deux lignes des romplers
Pourtant, un élément étrangement absent des destinations de modulation était la résonance du filtre
Les modules tardifs avaient un très grand nombre de types de filtres, mais pour des raisons d’efficacité de calcul, il était impossible d’ajuster la résonance pendant qu’une note était jouée
Quand on manipule le panneau, la plupart des gens veulent bouger la fréquence de coupure plutôt que le Q, donc ce n’était pas un énorme problème, mais l’impossibilité de le moduler révélait par hasard les limites de la conception du filtre
Quand je choisis du matériel, je penche pour « laissez-moi tout moduler », mais en même temps je respecte beaucoup les conceptions de synthétiseurs à forte personnalité qui réduisent la flexibilité et maximisent les zones où ça sonne bien
Parfois, même avec une palette sonore limitée, un instrument qui réagit de façon très cohérente dans cette palette et avec lequel il est « difficile de faire un mauvais son » est préférable
C’est clairement une idée intéressante, mais je me demande quel serait le ressenti sous les doigts quand on tourne réellement le bouton.
Il semble y avoir très peu, voire pas du tout, de résistance, ce qui risque de rendre les mouvements rapides mais précis, comme en concert, assez difficiles.
Le gros bonus serait sans doute une résistance réglable par logiciel, c’est-à-dire non pas une résistance électrique, mais une résistance physique au toucher.
En fabriquant des modules DIY, j’ai passé beaucoup de temps à chercher les bons boutons ou à trouver comment ajuster la résistance de boutons existants ; si l’on pouvait contrôler ça numériquement, cela ouvrirait un tout nouveau terrain de jeu.
Cette approche est assez complexe, même en faisant abstraction de l’écran ou des éléments décoratifs, donc elle restera probablement trop coûteuse pour être utilisée souvent.
Cela dit, je ne ressens pas vraiment le besoin de contrôler la sensation de tension par logiciel.
Par exemple, j’ai plusieurs radiocommandes haut de gamme à double joystick pour avions RC, avec des joysticks à effet Hall assez coûteux, et sur les bons modèles on peut régler la tension de chaque axe par le dessous.
Que ce soit sur ce genre de radiocommande, une borne d’arcade ou une manette de console haut de gamme, une fois la tension réglée à mon goût, je n’ai pas envie de la changer à nouveau.
Donc si l’EuroKnob n’a absolument aucune tension, il y a peu de choses aussi horribles qu’un bouton qui flotte mollement, mais à titre personnel un simple réglage de traînée par friction me suffirait.
Je ne vois pas pourquoi s’arrêter là.
En gros, on a créé un potentiomètre rotatif unidimensionnel, donc on pourrait ajouter deux dimensions, comme avec le stick analogique de pouce d’une manette de jeu.
Je me demande aussi s’il existe des manettes avec des sticks de pouce que l’on peut vriller.
Comme le disent d’autres commentaires, cela pourrait aussi devenir une prise jack, donc on pourrait avoir un jack-bouton-stick analogique.
Pourquoi s’arrêter là ?
On pourrait aussi le poser sur un potentiomètre linéaire ou un slider.
Pourquoi s’arrêter là, aidez-moi.
On pourrait aussi chaîner en série des piles de jacks rotatifs analogiques enfichables.
La folie l’a englouti.
Je pense au Doepfer a-174-4 ou à l’Intellijel Planar, et le Doepfer permet aussi de vriller le bouton pour produire un troisième signal.
Par exemple, le bouton principal des contrôleurs MIDI Komplete Kontrol série S (https://www.native-instruments.com/en/products/komplete/keyb...) combine un encodeur rotatif, une entrée directionnelle à 4 axes, un bouton-poussoir et un anneau d’indication LED.
J’ai un S61, et l’implémentation de ce bouton est très intuitive, réactive et fonctionnelle.
Plus précisément, ce n’est pas un joystick sur base sphérique avec un bouton que l’on peut vriller, mais un bouton encastré que l’on pousse légèrement vers le haut, le bas, la gauche ou la droite, avec un clic satisfaisant dans chaque direction.
S’il existe encore des magasins de musique qui exposent des claviers contrôleurs MIDI haut de gamme pour qu’on puisse les essayer, je recommande de le tester directement.
J’étais venu proposer la même idée pour l’EuroKnob.
L’entrée directionnelle à 4 axes est essentiellement un module de croix directionnelle couramment utilisé dans les manettes de jeu, et je trouve que ce type de contrôle combinant bouton rotatif et entrée directionnelle est très efficace.
Il y a toutefois un point important à noter.
Ce genre de contrôle peut aussi être très mal implémenté, et autant le S61 est excellent, autant j’ai vu de mauvaises implémentations sur d’autres appareils.
Il semble falloir une certaine finesse d’ingénierie pour trouver le bon équilibre entre réactivité et retour tactile.
J’ai aussi déjà vu en vrai l’idée de combiner un bouton rotatif et un slider linéaire, mais c’est extrêmement rare.
Pour l’avoir essayé moi-même, je peux confirmer que si c’est rare, ce n’est pas seulement parce que c’est mauvais, mais parce que c’est particulièrement mauvais.
Deux contrôles qui fonctionnent très bien séparément deviennent étonnamment horribles quand on les fusionne.
À l’époque où Cubase était encore présenté sur Atari ST, j’ai essayé le mixer personnalisé d’une société dont j’ai oublié le nom, dans un petit stand au fond du NAMM Show ; il avait des boutons rotatifs montés sur les sliders de la table de mixage.
Quand j’ai essayé de régler deux paramètres en même temps, je crois que j’ai retiré la main par réflexe en lâchant quelque chose comme « eurk ! ».
D’habitude, je reste poli quand je teste de nouvelles idées d’interface, mais il y a quelque chose de profondément contre-nature pour l’humain dans le fait de combiner simultanément deux gestes proportionnels précis mais orientés différemment, mobilisant deux articulations distinctes, le poignet et le coude.
La sensation était si bizarrement mauvaise qu’on aurait dit qu’un spécialiste de la cinématique ergonomique aurait pu écrire un article primé expliquant que « les humains ont évolué pour ne jamais faire ça ».
Cela dit, si au moins l’une des deux idées était la bonne, ce serait déjà une bonne journée.
C’est intéressant, mais je ne suis pas encore tombé dans l’Eurorack.
Je me demande si les gens veulent vraiment avoir, sur leur table de mixage, non seulement des câbles de patch partout, mais aussi une tonne de boutons.
L’Eurorack et les synthétiseurs modulaires en général me semblent être des objets un peu étranges, comme les pédales de guitare.
On dirait qu’il y a beaucoup de passionnés qui passent bien plus de temps à tripoter qu’à vraiment jouer.
Quand je vois Rick Beato et ses invités sur YouTube, j’ai plutôt l’impression que beaucoup de musiciens recherchent la simplicité.
Par exemple quelques pédales qui sonnent bien, idéalement avec seulement un ou deux boutons chacune.
Les amateurs de synthétiseurs ont peut-être une façon de penser complètement différente, cela dit.
À l’inverse, je me suis aussi dit que si certains trous de patch étaient remplacés par des boutons, ce serait pratique pour tourner un réglage et évaluer une modulation sans avoir à construire réellement le patch.
Cette idée de boutons pourrait fondamentalement être très utile pour le prototypage de patchs.
Il est certainement vrai qu’une grande partie de la communauté relève davantage du bricolage que de la création musicale.
Mais c’est pareil pour la programmation : une grande partie de la communauté s’intéresse davantage au fait de coder qu’à la résolution de problèmes.
Ce n’est pas grave, les motivations varient selon les gens.
Personnellement, ce qui m’a été utile, c’est d’entrer en contact avec des personnes qui sont d’abord des artistes et qui se trouvent utiliser des synthétiseurs modulaires, plutôt qu’avec des gens qui bidouillent des synthétiseurs modulaires sans vraiment faire de musique ni se produire.
Tu as de la chance de ne pas être tombé dans l’Eurorack.
Un ami m’a entraîné dans cet abîme obscur il y a un mois, et c’est à la fois très amusant et très distrayant.
À Barcelona, où je vis, il y a une communauté de synthétiseurs modulaires active, ce qui aide.
Mais c’est cher, et VCVRack ne se rapproche pas vraiment de la même expérience.
Donc, au final, c’est peut-être bien de la musique qu’on joue.
L’idée selon laquelle on ferait « mal » les choses si on n’enregistre pas pour sortir un morceau est un peu ridicule.
Gratter une guitare ou jouer quelques accords au piano sans enregistrer a toujours été un loisir « acceptable » et n’a jamais été considéré comme « non musical ».
Jouer avec des synthétiseurs et des séquenceurs n’est pas différent.
Les musiciens se répartissent sur tout ce spectre.
Les deux extrêmes sont très visibles, et il y a aussi pas mal de gens qui séparent leur musique « professionnelle » du bidouillage.
Même parmi les musiciens à succès, beaucoup aiment bidouiller et cherchent constamment une nouvelle inspiration.
Comme de bons artisans, ils tirent une certaine fierté de leurs outils, et j’ai souvent été surpris de voir jusqu’où ils pouvaient aller techniquement du côté de l’électronique.
Quand une vente aux enchères Reverb d’un musicien célèbre apparaît, c’est toujours drôle de découvrir que le bassiste d’un groupe de pop-punk possédait tout un tas de synthés bizarres.
Les pédales simples à un ou deux boutons représentent un grand domaine, mais il y a aussi énormément de pros qui tournent avec des configurations de modélisation très complexes et toutes sortes de matériel.
À un certain stade, on sait exactement quel son on veut, et ce qui compte, c’est la capacité à l’obtenir.
Dans un contexte de groupe, on est attiré par la simplicité, mais je connais aussi beaucoup de gens qui veulent une pédale de drive à 10 boutons pour obtenir précisément le son qu’ils entendent dans leur tête.
Dans une bande-annonce, il me semble qu’un fabricant de modules disait quelque chose comme : « si seuls les gens qui font réellement de la musique avec des synthétiseurs achetaient des modules, je ferais faillite ».
Je n’arrive plus à retrouver cette bande-annonce maintenant, ou alors je ne l’ai pas regardée assez attentivement.
Il y a plusieurs bandes-annonces sur YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=rQSxqha62j0
Le fait que les passionnés bidouillent plus qu’ils ne jouent vraiment, on appelle ça du « sound design ».
Il faut que le timbre de la basse en dent de scie, qui n’est pas du tout le même que la fois précédente, soit exactement le bon avant de pouvoir commencer le morceau.
En lisant la partie disant qu’« on peut brancher un bouton sur n’importe quel jack pour définir une valeur fixe », j’ai été un peu surpris qu’ils ne soient pas partis d’une solution avec un petit accéléromètre, MCU et une batterie dans le bouton, produisant un signal de sortie via une fiche standard selon l’orientation du bouton par rapport à la gravité.
Mettre de l’électronique dans une fiche est presque une marque de fabrique de mitxela.
https://mitxela.com/projects/flash_synth
Si ça pouvait simplement se brancher dans une prise existante, je pense que j’en achèterais.
Avec une batterie, 50 à 100 heures devraient être possibles ; je me demande aussi si un système à remonter comme une montre mécanique serait envisageable.
Et en plus, il faut beaucoup de boutons, de jacks et de fiches.
Même un seul capteur à effet Hall pourrait sortir du bon compromis en termes de coût.
Quand cette idée m’est venue, c’est aussi comme ça que je l’ai vue.
La phrase « c’est un beau rêve. Un rêve très cher, mais un beau rêve » est peut-être juste, mais ce qui est cher pour moi peut être de la petite monnaie pour quelqu’un d’autre.
Or je ne vois le prix nulle part, ce qui rend ça très difficile à comprendre.
S’il faut demander le prix, ce sera probablement cher pour moi, mais même si je ne peux pas m’offrir un MacPro toutes options, au moins je peux voir un chiffre.
Ça a l’air vraiment propre, et ça semble être un projet amusant à fabriquer.
Cela dit, je pense qu’il serait difficile de l’intégrer naturellement partout.
Cela demande clairement plus d’efforts et de travail que de simplement mettre un bouton et un jack pour un contrôle donné.
D’autant que, par convention, le bouton contrôle généralement la valeur, et quand un jack est branché, ce même bouton agit comme atténuateur du signal.
J’aurais aimé qu’il y ait une image du schéma ou un PDF pour bien comprendre la conception.
On peut le voir sur GitHub, mais KiCad n’est pas installé sur cet ordinateur.
Je suis particulièrement curieux du comportement de normalisation.
J’aimerais savoir si, lorsqu’un signal qui n’est pas celui du potentiomètre est branché au jack, ce signal passe simplement tel quel, ou s’il doit passer par cette puce.
Le fait qu’il faille fournir une alimentation 3 V pour que cela fonctionne ajoute aussi une exigence supplémentaire si l’on veut que ce soit utile dans un circuit Eurorack classique.
Ce n’est pas complètement rédhibitoire, mais cela ajoute des contraintes et des composants au design.
En tout cas, c’est une idée vraiment cool.