R H Y T H M   C O M P O S E R

Boite à Rythmes

Le Rhythm Composer est une boite à rythme (BAR) pour synthétiseur modulaire.

Le module permet d'interfacer tous les modules de percussion par des Trigs ou des CV sans produire de sons lui-même. Il est également possible de s'interfacer avec tout expander physique ou logiciel via la connectique MIDI DIN ou MIDI USB afin d'utiliser des kits Drums MIDI.

Cette boite à Rythmes est pilotable par un horloge interne, ou externe, ou MIDI.

Trois formats sont possibles : EURORACK, DOTCOM, Stand-alone.

Réalisation Stand-alone

Réalisation Eurorack - 3U - 58TE

PROJET DOTCOM - 4U

Documents 

Schéma
La nomenclature
Le PCB PRINCIPAL
Le PCB IHM
L'implantation
La face avant EUROACK/Stand-alone (58TE)
La face avant DOTCOM 4U (BLANC)
La face avant DOTCOM 4U (NOIR)
Plan boitier Stand-alone DIY
La notice d'utilisation (rev005)
Dernière mise à jour documentaire : 2020-06-01

Caractéristiques

- 8 instruments assignables par pas.

- 80 pas en mode pattern.

- 192 pas répartis sur 8 séquenceurs en mode Polyrythmie.

- 8 Sorties instrument indépendantes (Trig)

- 4 Sorties control Voltage (CV) entre 0 et 8V assignable à un instrument, en continu ou en pulse

- 1 Sortie BPM permanante

- Start, Stop, Pause possible en manuel (bouton) ou par trig externe, ou via Midi

- Horloge interne, ou bouton TAP, ou externe, ou MIDI.

- 9 mode de défilements (avant, arrière, ping-pong, Brownien 1, Brownien 2, Random, "+3 -2", "+3 -1", Strong Quarter)

- Ordre des grilles en mode Pattern : ABCD, A, B, C, D, Break, AB, CD, ABC, Random

- Longueur maximale des séquenceurs de polyrythmie : Seq_1 à 5 = 16 pas, Seq_6 et Seq_7 = 32 pas, Seq_8 = 48 pas

- Fonction intégrées : Copie A->BCD/Br, Remplissage aléatoire, Zoom, Rotation de pas dans le pattern.

- Multiplication de tempo : /4, /2, x1, x2, x4.

- Swing, Blank.

- Edition des noms de rythme

- Fonction de sauvegarde / Lecture en live des rythmes en eeprom.

- Déclenchement du break : en fin des patterns, en fin de mesure en cours, à la prochaine note noire, immédiatement.

- MUTE/SOLO pour chaque instrument (mode pattern) ou chaque séquenceur (mode polyrythmie).

- Edition directe des patterns/séquenceurs par le clavier en façade.

- Longueur des TRIGs réglable,

- une sortie signal sur un pas à définir.

- MIDI : Numéro instrument sélectionnable, Vélocité de chaque instrument réglable, Synch24 (IN ou OUT selon source d'horloge), canal réglable

- MIDI : ACCENT disponible à partir de l'instrument numéro 2.

 - Commutation entre PATTERN possible par une interface PAD ou pédalier MIDI.

- Connectique MIDI : MIDI IN (synch24), MIDI OUT, MIDI USB

- Affichage par écran LCD 2x16 caractère,

- Sauvegarde en EEPROM : 280 rythmes mode Pattern (200 pour utilisateur), 100 rythmes mode polyrytmie.

- Sauvegarde de sécurité et mise à jour sur SD-CARD

- Sauvegarde/Lecture = Ordre pattern (mode pattern) , Instrument on/off, CV, Vélocité, Taux de swing, Taux de Blank, longueur séquenceur (polyrythmie)

- ..

Exemples de rythmes produits par le Rhythm Composer

.

Grilles de rythme

Cette BAR intègre deux concepts de construction rythmique: des grilles de 16 pas liés entre elles (Mode Pattern) et des séquenceurs indépendants (Mode Polyrythmie).

"La polyrythmie consiste à jouer simultanément deux ou plusieurs parties rythmiques de portées différentes dont les débits de notes ne sont pas multiples l’un de l’autre. Chaque partie rythmique est appelée pattern quand il s’agit d’un rythme qui se répète."

Mode Pattern

Dans ce mode, 4 grilles de 16 pas chacune, sont jouées les une après les autres dans un ordre défini offrant jusqu'à 64 pas. Une 5 ième grille de 16 pas est disponible pour jouer des breaks à la demande.

De ce fait, tous les instruments sont toujours synchrones selon la grille définie et ils se répètent à l'infini.

Mode Polyrythmie

Dans ce mode, chaque séquenceur à une longueur potentiellement différente des autres séquenceurs. Chaque séquenceur n'est donc pas forcément le multiple d'un autre. Les portées musicales liées à chaque séquenceur peuvent s'imbriquer les unes dans les autres pour former des rythmes complexes non répétitifs.

Schéma

Le système est articulé autour d’un microcontrôleur Teensy 3.2 32 bits.

Les entrées analogiques (Start, Stop, Pause, Break, Clock-In), les sorties instruments et la sortie Clock-Out  sont raccordées au microcontrôleur par des buffers constitués par des AOP montés en suiveur. L’encoder et le TAP sont en direct sur le microcontrôleur.

Les entrées / sorties MIDI sont classiquement interprétées par un opto-coupleur raccordé au  bus Série.

Le bus SPI gére l’interface SD-CARD et les convertisseurs digital / Analogique (DAC MCP4822). Les tensions de sortie des DAC sont amplifiées par des AOP amplificateur non inverseur.  La tension de sortie maximale est d’environ 8,1 volts. Cette tension maxi sera ramenée à 8000 mV lors de l’étalonnage logiciel.

Le bus I2C gère les expander d’entrées/sorties tout ou rien (MCP23017 et PCF8574 ou PCF8574A) . Toutes les LEDs et tous les poussoirs (excepté le TAP) sont installés sur ces expander. Les tensions de sorties 23017 sont de 5V. La gestion de l’écran LCD 2 lignes de 16 caractères, est confiée à un PCF8574 ou un PCF8574A. A noter que ces deux circuits intégrés n’ont pas la même adresse logique et que le logiciel détectera automatiquement la bonne adresse. Le raccordement à la masse de l’écran est fait par l’intermédiaire d’un transistor dont la base est alimentée en tension pulsée (PWM) pour faire varier la luminosité. La même technique est utilisée pour les LEDs

Il est nécessaire d’équilibrer tous les courants leds basses consommation pour avoir une brillance homogène. Toutes les tensions d’alimentation des LEDs sont de 5 volts exceptés pour la LED Tap qui est alimentée en 3,3Volts.

La pédale externe de Break est raccordée au +5V. Il est important que le jack situé en face arrière soit isolé de la masse.

Le montage est alimenté en 12Volts continu. Selon votre utilisation, consommation entre 80mA et 150mA. A partir de 10 Volts, le montage fonctionnera parfaitement.

Montage

Les composants CMS (SMT) sont choisis pour être soudable manuellement. Le pas de soudure minimum est de 1,27 mm (SOxx). Le montage doit fait par une personne expérimentée.

Les PCB peuvent provenir soit de la boutique soit être réalisés par vos propres moyens en utilisant les informations ci-dessus pour vous les faire. Attention aux nombreux via à ne pas oublier.

Je mets ici l’ordre de construction qui m’a semblé être le plus pratique. A chaque étape, vérifiez plusieurs fois la continuité des soudures.

L'ordre de construction décrit ci-après est celui qui semble être le plus pratique. A chaque étape, vérifiez plusieurs fois la continuité des soudures.

• PCB Principal

La réalisation du PCB principal ne présente aucunes difficultés particulières. Commencez par les composants de surface  et terminez par la face arrière pour y souder les connecteurs en ligne.

• Teensy

• La réalisation du PCB de l’interface homme machine (IHM) :

L’équilibre des luminosités est important. En fonctions des leds sélectionnées vous devez choisir les résistances optimales sans dépasser 10mA par led avec les tensions suivantes : La led BPM est alimentée en 3,3V et toutes les autres sont alimentées en 5V.

Commencez par la face arrière : les MCP23017, le PCF8574, toutes les résistances pour les LED, les condensateurs (CMS ou traversant), la résistance ajustable, les transistors.

Sur la face avant, commencez par les diodes traversantes, puis soudez à présent tous les boutons poussoir en veillant à les centrer correctement.  Sur la sérigraphie, chaque poussoir est entouré de trois cadres : celui du milieu représente la position théorique. Les deux autres sont là pour se repérer. Soudez ensuite les LED en les calant à 6mm de la surface du PCB.

Revenez sur la face arrière pour souder les broches de raccordement avec le PCB Principal , le connecteur pour l’entrée de la pédale de déclenchement du break (Foot SW) et les broches pour jumper de calibration. La fonction de calibration sera aussi accessible depuis le logiciel.

Revenez sur la face avant pour fixer le LCD avec une distance de 5 mm entre le PCB et le dessous de l’afficheur. Soudez les pins du LCD et terminez en soudant l’encodeur à son emplacement.

• Assemblage

Connectez le PCB principal équipé sur le PCB IHM équipé et bloquez le montage par deux ensemble d’entretoise de 11 mm. Présentez cet assemblage sur la face avant de votre module et fixez-le par 6 entretoises de 10 mm.

Raccordez les jacks de sorties, les deux prises MIDI, la SD-CARD, le câble USB et le connecteur d’alimentation.

• Alimentation doit être comprise entre 10V et 15V continu. La consommation maxi est de 180mA. 
• Mise sous tension

A la première mise sous tension, le système détecte la version du PCF8574 utilisée. Les eproms du Teensy  et du 24C512 vont être testées et formatées. Ces étapes sont affichées à l’écran. Ceci peut prendre quelques minutes.

Les mises sous tension suivante se font rapidement (environ 3 secondes).  Allumage de la led BPM dès la mise sous tension, puis balayage rapide de toutes les Led. L’afficheur indique le BMP interne.

Avant d’utiliser le Rhythm Composer,  je recommande de faire : un test Hardware, une calibration des CV de sortie et éventuellement, le chargement de la banque de rythme oZoe.fr.

Test Hardware

Ce test sommaire permet de vérifier si le montage a été correctement fait sur les points de vérification.

• Eteindre le module,
• Mettre le cavalier test hardware  en place (sur le PCB Principal)
• Mettre le module sous tension
  • Toutes les leds s’illuminent lentement les unes après les autres pour valider le bon montage.
    • STEP 1à16 Rouge, STEP 1à16 Vert, INST1 à 8, BREAK, PAUSE, START, STOP,
    • Led Pattern Break, D, C, B, E
    • La LED BM s’illumine sur le front montant d’une clock externe connectée à l’entrée CLOCK-IN.
  • Les boutons STEP, FUNCTION, PATTERN, INSTRUMENT, MUTE et SOLO ont leur adresse logique qui s’affiche attestant du bon montage.
  • La première inpultion sur BREAK, PAUSE, START, STOP afficher l’adresse de la LED, puis l’état d’activation du bouton
  • TAP et OK encodeur : Etat d’activation
  • La rotation de l’Encodeur dans le « sens horloge » fait monter une valeur de 0 à 16.
    • Si ce n’est pas le cas, il est nécessaire d’inverser logiquement l’encodeur :
      • Eteignez le module, puis appuyez sur MUTE et SOLO et OK encoder dans le même temps que vous redémarrez le module. L’encodeur sera alors inversé.

A noter que l’utilisation du cavalier est facultative. Vous pouvez accéder à la fonction de test hardware en mettant le module hors tension, puis en appuyant sur les touches INST1, INST2, INST3 et INST4 dans le même temps que vous mettez le module sous tension.

Calibration CV

• Eteindre le module,
• Mettre le cavalier calibration en place (sur le PCB IHM)
• Allumer le module
  • Les LED des STEPs 1,2,3,4,5,6,7,8 et 16 s’illuminent comme un chevillard.
• Mettre un voltmetre 10000 points sur le connecteur de sortie ‘CV1’
  • Réglage du Zéro CV1:
    • Appuyez sur le STEP1,
    • Lire la valeur sur le voltmètre (exemple : -12.652 mV sur le voltmètre)
    • Tourner l’encodeur pour saisir la valeur lue en mV et faites « OK » en appuyant sur le bouton de l’encoder (exemple : tournez jusqu'à -12)
  • Réglage du pleine échelle CV1:
    • Appuyez sur STEP5,
    • Lire la valeur sur le voltmètre (exemple : 8.0523 V sur le voltmètre)
    • Tourner l’encodeur pour saisir la valeur lue en mV et faites « OK » en appuyant sur le bouton de l’encoder (exemple : tournez jusqu'à 8052)
  • Continuez avec les touches suivantes pour régler CV2, CV3, CV4

	CV1	CV2	CV3	CV4
Zéro	STEP1	STEP2	STEP3	STEP4
Plein Echelle	STEP5	STEP6	STEP7	STEP8

• Lorsque les 4 CV sont réglés. Appuyez sur la touche STEP16 (reset), arretez le module et enlevez le cavalier

A noter que l’utilisation du cavalier est facultative. Vous pouvez accéder à la fonction de calibrage en mettant le module hors tension, puis en appuyant sur les touches INST5, INST6, INST7 et INST8 dans le même temps que vous mettez le module sous tension.

Utilisation

Exemple de création d'un rythme:

• Première utilisation pour faire son premier rythme

Exemple de rythme simple à créer :

INSTRUMENT		STEP
NOM	Numéro	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
BD	1	X								X
LT ou ACCENT	2
HT	3
OHH	4
CHH	5
WB	6
HC	7
SD	8					X								X		X

• Démarrez avec un Pattern vierge
  • Fonction + Func  > New Pattern > OK
  • La led pattern A clignote, les leds B, C, D sont éteintes => Vous êtes sur le pattern A. 16 pas.
• Mettre l’automate en fonctionnement en appuyant sur START.
  • Le leds vertes vont se mettre à défiler de 1 à 16.
• Réglez le tempo en tournant l’encoder
• Appuyez  sur STEP1+INST1,
  • Les deux led rouges vont s’illuminez et lorsque la led vertes s’illuminera sur le STEP1, l’instrument 1 s’activera (note MIDI ON, Trig1=1, CV1=8V)
  • A ce stade, si vous êtes raccordé à un expander ou à des modules de percussion, vous devez entendre le BassDrum (instrument 1).
• Faite de même en appuyant sur ; STEP8+INST1, sur STEP5+INST8, sur STEP13+INST8, sur STEP15+INST8.

Bravo, le premier rythme est fait !

On refait le même rythme avec une autre méthode

• Démarrez avec un Pattern vierge
• Mettre l’automate en fonctionnement en appuyant sur START.
• Appuyez sur Instrument 1 (BD)
  • La led rouge de l’instrument 1 reste allumée
• Appuyez sur les STEP1 , puis STEP8
• Appuyez sur Instrument 8 (SD)
  • La led rouge de l’instrument 1 s’éteint, et celle de l’instrument 8 reste allumée
• Appuyez sur les STEP5, 13, 15
  • Vous constatez que dans la barre des STEP, des leds rouges s’illuminent aux emplacements choisis pour l’instrument 8 (SD)
• Appuyez une seconde fois sur instrument 8 pour éteindre les led rouges.

Pour allez un peu plus loin … en créant un pattern de 64 pas et un break

• Copiez le rythme fait précédemment dans tous les patterns.
  • Fonction + Func  > (roll endoder) COPY A->BCD Br > OK
  • Les quartes led pattern sont illuminées -> vous êtes sur une boucle à 64 pas.
• Sélectionnez le pattern Break :
  • Appuyez sur  « bouton Pattern + STEP7 ». L’affichage LCD indique « Loop on Break »
• Ajouter des instrument en appuyant Instrument 7 (HC), puis Step 9,11,13,14,15,16
• Enlevez un coup de caisse claire en appuyant sur Instrument 8 (SD) puis sur STEP15

A ce state la BAR tourne en boucle sur le pattern Break. C’est pratique pour l’édition mais pas pour le jeu.

• Remettez vous en 64 pas de séquence en appuyant sur « bouton Pattern + Step 2 »
  • Les 4 quatre leds pattern sont à nouveau illuminées et l’afficheur LCD affiche « Loop on A>B>C>D
• Faites un déclenchement de Break en appuyant sur le bouton BREAK
  • La led au dessus du bouton break s’illumine 1 seconde environ pour témoigner de l’activation de la fonction. (l’appui sur la pédale ou l’arrivée d’un Trig sur l’entrée jack Break aura le même effet)
  • La led Pattern Break s’illumine en fixe en attendant que le séquenceur arrive à l’endroit du break (TIME BREAK)
  • Lorsque le break s’exécute, la led Break clignote, puis s’éteins lorsque le break est terminé.

• Chargement de la banque de rythme

Depuis la zone de téléchargement, téléchargez la banque de rythme oZoe.fr. Décompressez les fichiers dans la racine d'une carte SD formatée. Les fichiers sont de la forme : SONG0xx.TXT avec xx entre 00 et 79.

Insérez la SD-CARD dans la boite à rythme hors tension. Démarrez, puis allez dans le menu TOOLS HARD à la rubrique " >Upgrade oZoe.fr ", faite OK et la base se met à jour.

Les emplacements en mémoire sont effacés et remplacés par ceux de la nouvelle base.

PACK 2
Fichier	Nom
SONG_000.TXT	Easy Rythm
SONG_001.TXT	oZ JAUNE
SONG_011.TXT	DR C1/C2+C0
SONG_012.TXT	DR D5+Br
SONG_013.TXT	DR D3/D4+D8
SONG_014.TXT	DR C3-C4+C6
SONG_015.TXT	DR D1+Br
SONG_016.TXT	DR D2+Br
SONG_017.TXT	DR D8+Br
SONG_018.TXT	DR C3+Br
SONG_019.TXT	DR C7+Br
SONG_020.TXT	DJ Tropical
SONG_021.TXT	DJ Techstep
SONG_022.TXT	DJ Fetty wap
SONG_023.TXT	DJ Zomboy
SONG_024.TXT	Techstep
SONG_025.TXT	MARDI GRAS
SONG_026.TXT	Rock bells
SONG_027.TXT	Thousand K
SONG_028.TXT	Planet rock
SONG_029.TXT	FRONTIER
SONG_030.TXT	Krw TEE
SONG_031.TXT	UK Garage
SONG_032.TXT	TRAP

Évolution

Hardware

• Avril 2020 : dev.42 : version initiale

Software

• Avril 2020 : dev.42 Version initiale
• Mai 2020 : dev.44 -> Ajout de la fonction ACCENT (notice rev.004)
• Mai 2020 : dev.45 -> Si nécessaire,.lancement de l'horloge Midi_Out au démarrage
• Juin 2020 : dev.47
  • Ajout de la possibilité de changer de PATTERN par un pédalier MIDI
  • La reprise d'un rythme se fait à l'endroit du lancement du break.
  • Au démarrage la BAR est sur Stop
  • Refonte des START/STOP/CONT. MIDI et de l'analyse de la clock MIDI.

Banque de Rythme 

• Avril 2020 : PACK 1
• Mai 2020 : Pack 2

 Photos en vrac