构建Google Open Nsynth Super

这是树莓派和使用机器学习的乐器，用于产生新的独特声音。

NSynth（神经合成器）是由Google和其他合作者共同开发的机器学习或“AI”算法，它们使用深度神经络来学习声音的特征，然后根据这些特征创建一个全新的声音。它不仅仅是简单地混合声音，它实际上使用原始声音的音质来创建全新的声音。

Open NSynth Super是NSynth的实验性物理接口，它由树莓派，定制PCB和简单的激光切割机箱构成。它提供了一站式的OS 映像档，包含预先配置的软件和固件以及一组示例声音 - 这意味着你不必经历极其耗费资源的生成音频文件的过程，以便开始用电子音响合成器试验。

PCB设计，微控制器固件，软件和外壳设计都是在开源许可下发布的，这意味着任何人都可以免费地构建自己的Open NSynth Super。

操作理论

WaveNet自动编码器图。 来源：magenta.tensorflow.org.

如前所述，NSynth使用深度神经网络来产生声音，网站描述如下过程：

“使用自动编码器，它从每个输入中提取16个定义的时间特征。这些特征然后被线性插入以创建新的嵌入（每个声音的数学表示）。然后将这些新的嵌入解码成新的声音，这些声音具有两种输入的音质。 “

更多细节可以在NSynth：Neural Audio Synthesis页面找到。

Open NSynth概述。 来源：https://github.com/googlecreativelab/

然后Open NSynth Super获取生成的音频并与下列的工具提供物理接口或仪器：

连接到钢琴键盘，音序器或计算机等的MIDI输入

四个旋转编码器用于将仪器分配到设备的角落

用于仪器状态和控制信息的OLED显示屏

精确控制：

Position设置波形的初始位置。

Attack设定初始启动级别所用的时间。

Decay设定后续磨合所需的时间。

Sustain设定声音主序列中的音量。

Release设置由某水平减到零所需的时间。

Volume设置输出音量。

Touch interface探索声音之间的位置。

微控制器用于管理物理输入，并在首次使用之前对其进行编程。

物料清单

GitHub存储库中提供了完整的物料清单，下方是其中的一部分内容，只是为了说明所使用的主要组件

1x树莓派3 Model B (122-8913)

6xAlps RK09K系列电位器 (729-3603)

4x Bourns PEC11R-4315F-N0012旋转编码器

2x Microchip AT42QT2120-XU触摸控制器IC (899-6707)

1x STMicroelectronics STM32F030K6T6,32位ARM Cortex微控制器 (829-4644)

1x TI PCM5122PW，音频转换器DAC双32位 (814-3732)

1x Adafruit 1.3“OLED显示屏

有关完整列表，包括无源组件和机械装置等，请参阅GitHub报告。

报告还包括Gerber文件让您发送给PCB制造商制作PCB。

装配

大部分组件都是表面贴装，当引脚间距降低到0.5mm左右时，如果用心焊接的话，其实你可以手工焊接这些部件。然而，虽然有些人可能会认为这不是绝对必要的，但我建议使用立体显微镜和热风站。不用说，你应该有足够的助焊剂和焊料芯！

便利地，PCB上印刷了组件代号的表格。

一般来说，首先从最小的部件开始并按大小进行焊接是合理的，因此应首先焊接电阻。

接下来是电容器。

然后是集成电路

这是立体显微镜可以提供极大帮助的地方，特别是短路的时候。

不幸的是，我确实在DAC的引脚上落了太多的焊料，并且在施加了大量的助焊剂并且用焊料芯进行烧焊之后，我在引脚的拐点后面留下了短路。这需要热空气站来解决 (124-4133) ，在通过熔化加热后，焊料耗尽了。

如果您以前没有使用过热空气站，我建议您查看Karl Woodward的文章，选择您的下一个焊接工具。

显示器被固定在PCB上的一个切口中，在两个电路板上通过引脚和通过顶部，焊料填充显示板底部的两个凸耳。

接下来安装了电位计。

然后安装在每个角落的旋转编码器。

上面我们可以看到已近乎完成组装的电路板，按下来只需安装几个附加连接器。

请注意，通孔部件上的针脚与金属树莓派连接器外壳之间没有太多间隙，因此在前者上安装了一块Kapton胶带以保证安全。

这可以更清晰地看到上面安装的Pi。

接下来，从红色亚克力切割出外壳和SD卡被写出。在第一次启动时，连接了键盘和显示器，以便我们可以按照程序对微控制器进行编程 - 这非常简单直接，并且不需要很长时间。

请注意，此处详细介绍的步骤不能替代GitHub repo中提供的官方说明，并且如果你想构建自己的Open NSynth Super请参考这些！

测试

为了测试，我们从互联网上下载了一个MIDI文件，然后使用命令“aplaymidi”通过Linux笔记本电脑和USB / MIDI接口播放了这个文件。毫无疑问，NSynth Super会涌入生活，我们可以将工具分配到每个角落，然后通过机器学习的奇迹来创造出新的，迄今未知的乐器，如“flarimba”。

— Andrew Back