Electronique - Realisations - Interface MIDI 023

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Dernière mise à jour : 19/03/2017

Présentation

Cette interface MIDI permet d'ajuster le volume d'un signal audio stéréo niveau ligne, à partir de commandes MIDI (notes, PC ou CC).

Contrairement à mon interface MIDI 010 qui s'appuie sur des potentiomètres numériques, l'interface décrite ici présente une isolation galvanique totale entre le circuit de commande MIDI et les entrées/sorties audio. Elle peut être insérée entre n'importe quelle sortie audio "basse impédance" (inférieure à 1 kO) et n'importe quelle entrée audio ligne "moyenne impédance" (10 kO à 100 kO) sans risque de rajouter de la ronflette (utilisation possible dans la boucle d'effet d'un ampli guitare, ou en insert console).

Schéma

Le coeur du montage est un microcontrôleur PIC 18F46K22 cadencé par un quartz de 8 MHz.

Circuit de commande

Le schéma qui précède montre le coeur du montage qui commande l'étage de sortie analogique. Ce dernier est réalisé avec des optocoupleurs analogiques "asservis" à des convertisseurs numérique/analogique.

Schéma "Etage de sortie analogique" non disponible
Circuit de sortie audio analogique

Fonctionnement général

En fonction de la configuration spécifiée par l'utilisateur (via les entrées de configuraion Cfg0 à Cfg7) ce sont des événements de type NoteOn, CC (Control Change) ou PC (Program Change) qui sont traduits en variation de volume "physiques". Le réglage de volume est assuré par des optocoupleurs analogiques placé dans une "boucle d'asservissement numérique" (disons-le vite).

Modes de fonctionnement

L'interface peut être configurée pour répondre à différents événements MIDI :

CFG2=0, CFG1=0, CFG0=0 : Vélocité de note - Dans ce mode, le réglage de volume est déterminé par la valeur de vélocité de n'importe quelle note véhiculée dans le canal MIDI spécifié par les interrupteurs CFG4 à CFG7 (nota 1). Toute note est prise en compte, sans tenir compte de sa hauteur (pitch).
CFG2=0, CFG1=0, CFG0=1 : Hauteur de note - Dans ce mode, le réglage de volume est déterminé par la hauteur (pitch) de la dernière note reçue dans le canal MIDI spécifié par les interrupteurs CFG4 à CFG7 (nota 1).
CFG2=0, CFG1=1, CFG0=0 : Programme Change - Dans ce mode, le réglage de volume est déterminé par la valeur de Program Change reçue dans le canal MIDI spécifié par les interrupteurs CFG4 à CFG7 (nota 1).
CFG2=0, CFG1=1, CFG0=1 : Control Change - Dans ce mode, le réglage de volume est déterminé par la valeur de Control Change reçue pour le contrôleur #7 (Volume) véhiculée dans le canal MIDI spécifié par les interrupteurs CFG4 à CFG7 (nota 1).

Nota 1 : si CFG3=1, le canal MIDI est pris en compte. Si CFG3=0, le canal MIDI est ignoré.
La configuration est lue lors du démarrage de l'interface, tout changement de configuration nécessite donc un reset.

Réglage du niveau audio

Le réglage du niveau BF est assuré par des optocoupleurs analogiques, assemblés de telle sorte qu'il est possible d'obtenir une large plage dynamique et de réglage (0 dB à -63 dB). Variation par pas de 0,5 dB sur la plage 0 dB à -63 dB, et -80 dB pour la valeur minimale :

La valeur MIDI 0 correspond à une atténuation de -80 dB.
La valeur MIDI 1 correspond à une atténuation de -63.0 dB.
La valeur MIDI 2 correspond à une atténuation de -62.5 dB.
La valeur MIDI 3 correspond à une atténuation de -62.0 dB.
...
La valeur MIDI 125 correspond à une atténuation de -1.0 dB.
La valeur MIDI 126 correspond à une atténuation de -0.5 dB.
La valeur MIDI 127 correspond à une atténuation de 0 dB.

Le taux d'atténuation suit une courbe log créée de toute pièce pour les besoins de l'interface. Comme les optocoupleurs utilisés sont loin d'avoir une "réponse" linéaire entre courant d'attaque et résistance ohmique, j'ai du utiliser deux tables de valeurs pour obtenir un réglage de volume proportionnel aux données MIDI reçues. Travail plutôt long et fastidieux, mais qui donne de bons résultats de proportionnalité.

Auto-calibrage "numérique/opto-analogique"

L'interface fonctionne bien avec l'ensemble des valeurs numériques utilisées pour la "transposition analogique" (128 valeurs codées en dur, chacune sur une échelle de 0 à 16383). Cependant, et pour faire face aux tolérances des optocoupleurs et obtenir une très grande précision du taux d'atténuation, j'ai prévu une procédure de calibrage automatique, qui fait appel au CAN interne au PIC. Cette procédure de calibrage est très longue (plus d'une heure) car elle évalue la situation sur plus de 2 millions d'itérations (16384 combinaisons possibles pour chaque valeur MIDI comprise entre 1 et 126), et il faut tenir compte de l'inertie des optocoupleurs qui est loin d'être négligeable. La procédure d'auto-calibrage reste optionnelle, et n'est à faire qu'une seule fois, de préférence bien sûr avant la première utilisation de l'interface.

Entrée MIDI

Adaptation avec optocoupleur PC900.

Sortie MIDI

La sortie MIDI duplique les données appliquées à l'entrée MIDI, on dispose donc d'un MIDI THRU sur sortie TTL standard.

Alimentation

Un régulateur de tension de +5 V est prévu directement sur le circuit pour alimenter le PIC. N'importe quel bloc d'alim du commerce délivrant une tension de 12 V sous un courant max de 500 mA convient.

Brochage des prises MIDI

Câblage valable pour les prises MIDI IN, MIDI OUT et MIDI THRU.

midi_din_cablage_001

La borne 2 est reliée à la masse au niveau des sorties mais pas au niveau des entrées, pour éviter toute boucle de masse entre équipements.

Logiciel du PIC

Demande pro, logiciel non disponible sur ce site.
Interface MIDI 023 - PIC 18F46K22 - 16/03/2017

Circuit imprimé

Non réalisé.

Historique

19/03/2017
- Première mise à disposition.