صنع آلة موسيقية باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي

سنتعلم في هذا المشروع كيفية توصيل عناصر إلكترونية متعددة إلى الأرجل ذات الأغراض العامة GPIO لإنشاء مجموعة طبول أو آلات موسيقية أخرى، كما سنوصل عدة "أزرار" مع لوحة راسبيري باي لإصدار الأصوات، ثم سنصمم آلة يمكنك العزف عليها! إذ يمكن صنع آلة موسيقية من أي جهاز يستقبل مدخلات من المستخدم ويحولها برنامج سكراتش إلى أصوات، كل ما عليك فعله هو التفكير في كيفية محاكاة عمل الآلات الموسيقية التي تعرفها باستخدام مدخلات بسيطة.

إليك بعض الآلات الموسيقية لتستلهم منها:

• كمان "سكراتشي فاريوس": يكون القوس في مثالنا بمثابة الأرضية للأوتار المصنوعة من خيوط ناقلة وموصولة مع الأرجل العامة GPIO pins على لوحة راسبيري باي.
• جيتار الكتروني: نختار النغمة الموسيقية هنا باستخدام الأزرار الموجودة على عنق الغيتار، ونغير مستوى الصوت من 0% إلى 100% عبر ملامسة الريشة للصاقة الحساسة الموجودة على جسم الغيتار.

ستحتاج في هذا المشروع إلى:

• عتاديات:
  1. حاسوب راسبيري باي.
  2. أسلاك توصيل ذات نهايات أنثى-أنثى (5 أسلاك على الأقل).
  3. رقائق ألمنيوم.
  4. شريط لاصق قوي.
  5. ورق مقوى (أو أي مادة تشبه شكل الطبل ويمكن تغطيتها بورق الألمنيوم).
  6. مقص أو سكين الحِرَف (توخى الحذر عند استخدام الأدوات الحادة).
  7. غراء.
  8. أقلام تحديد (اختياري).
  9. بكرة أسلاك (اختياري).
  10. قاطعة أسلاك (اختياري)
• برمجيات:
  • برنامج سكراتش الإصدار الثالث Scratch 3 Desktop.

ستتعلم في هذا المشروع:

• كيفية توصيل عدة مدخلات مع لوحة راسبيري باي.
• كيفية إنشاء أزرار بسيطة باستخدام الأدوات المنزلية.
• كيفية ربط المدخلات لتشغيل الأحداث والأصوات على الشاشة.

صنع الآلة الموسيقية

سنصمم ونصنع في هذه الخطوة آلة موسيقية مكونة من: جسم الآلة، و أسطح تماس ناقلة، وأسلاك.

أولً،ا يجب عليك اختيار الآلة التي تود صنعها، ثم اختيار طريقة العزف بحذر لتحديد ما إذا كانت الآلة ستنجح أم لا. فيمكن أن تعتمد الآلة على الأزرار، بأن تصنع الأزرار من تلامس سطحين ناقلين، مثل رقاقتي الألمنيوم، كما في المشاريع السابقة، أو أن تستخدم أزرارًا جاهزة.

يمكن إنشاء عدة أزرار تفاعلية وذلك باستخدام الأدوات التي يُعزَف بها (كالقوس أو الريشة أو عصا الطبل) كنقطة تأريض مشتركة لجميع الدارات. وهكذا ستُغلَق الدارة عندما يلمس العازف الآلة بأداة العزف وسينفذ برنامج سكراتش حدثًا معينًا.

تتميز هذه الطريقة بتوفير عدد الأسلاك المستخدمة لأنك ستحتاج إلى استخدام رجل واحدة للتأريض (أو اثنتين).

سنتعلم كيفية صنع مجموعة طبول في هذا المقال بسبب سهولة تنفيذ المشروع إذ سنجعل العصي بمثابة نقطة تأريض، وهكذا عندما يقرع العازف الطبول باستخدام العصي ستُغَلق الدارة الكهربائية ويُصدَر صوت الطبلة.

ضع في الحسبان أنه يمكنك صنع أي آلة ترغب بها، لكن عليك التفكير في كيفية إغلاق الدارة، عن طريق كبس الأزرار مثلًا. ينصح باستخدام الأزرار الالكترونية الجاهزة عند صنع آلات كالغيتار أو البيانو.

• أولًا، ستحتاج إلى استخدام رجل أو خرج مختلفة لكل صوت تريد توليده. إذ توجد مجموعة طبول في مثالنا وهي: طبل الركل، والطبل الأرضي والطبل الجانبي، والصنج، ولذلك سنحتاج إلى استخدام أربعة من أرجل الدخل والخرج العامة لمحاكاة عمل الطبول بالإضافة إلى أرجل تأريض (إما واحدة أو اثنتان بناءً على عدد العصي التي سيستخدمها العازف).

• ثانيًا، تفحص المواد المتوفرة لديك وحدد كيف يمكن استخدامها لصنع أجزاء الآلة الموسيقية، وذلك عن طريق صنع أشكال من الورق المقوى، أو استخدام مواد موجودة لديك ولصقها مع بعضها لصنع جسم الآلة. لاحظ أننا استخدمنا موادًا بسيطة لصنع الطبول في مثالنا وغلفناها بورق الألمنيوم؛ أما بالنسبة للجيتار والكمان، استخدمنا الفلين الأبيض وخيوط ناقلة للكهرباء. أطلق العنان لابداعك في إعادة تدوير المواد.

بمجرد إنهاء صنع جسم الآلة، ستحتاج إلى إضافة أسطح ناقلة من ورق الألمنيوم لتتمكن من "العزف" على الآلة وذلك بتغليفها، أو يمكنك لصق قطع صغيرة من الألمنيوم على الآلة، عوضًا عن ذلك.

 ستحتاج أيضًا إلى صنع عصي للعزف، وذلك بلف ورق الألمنيوم على أقلام الرصاص وتثبيت سلك توصيل في أعلى القلم، واحرص على أن يلامس السلك مساحة كافية من الألمنيوم.

• ثالثًا، انزع إحدى النهايات من كل سلك توصيل، ثم وصلها مع سطح التماس على جسم الآلة وثبتها بالشريط اللاصق.

سنستخدم اسطوانة ورق الحمام، واسطوانة شريط لاصق، وغطاء مرطبان، وقطعة ورق مقوى ذات شكل دائري لصنع مجموعة الطبول. غلف الأسطوانات بورق الألمنيوم كما في الصورة، ثم أدخل الأسلاك في الألمنيوم وألصقهم على جوانب الاسطوانات:

• رابعًا، ألصق النهايات المكشوفة من أسلاك التوصيل تحت ورق الألمنيوم واحرص على أن يلمسوا مساحة كافية من الألمنيوم.

• خامسًا، فكر الآن كيف ستغلق الدارة، هل ستغلقها باستخدام العصي، أم باستخدام ريشة العزف، أم الأزرار؟ تُغلَق الدارة في مثالنا عند ملامسة العصي، الموصولة بسلك توصيل مع أحد أرجل التأريض، لجسم الآلة المغلف بالألمنيوم ويَصدُر الصوت؛ لكن نحتاج طرقًا ملائمة للآلة المستخدمة، ففي مثال البيانو يُفضل استخدام أزرار من الألمنيوم كالتي صنعناها في المشروع السابق، أو أن يرتدي العازف مثلًا قطعًا من الألمنيوم في أصابعه لإغلاق الدارة.

وكما صنعنا قوسًا من خيوط ناقلة في مثال الكمان واستخدمنا ريشةً في مثال الغيتار، تضبط الصوت على المستوى صفر إذا لم تكن ملامسة للألمنيوم على جسم الآلة.

• سادسًا، انزع إحدى نهايات سلك التوصيل وألصقها بإحكام على الألمنيوم الملفوف على قلم الرصاص، وذلك لصنع عصا العزف، ووصل النهاية الحرة مع أحد أرجل التأريض على لوحة راسبيري باي.

• أخيرًا، أغلق الدارة عن طريق لمس أداة العزف مع أسطح الألمنيوم على جسم الآلة لإصدار الأصوات!

توصيل الدارة وبرمجتها

سنوصل في هذه الخطوة الأسلاك من الآلة الموسيقية إلى أرجل الدخل والخرج العامة GPIO على لوحة راسبيري باي، ثم سنضيف الكتل البرمجية في برنامج سكراتش للعزف على الآلة.

• أولًا، وصل الطبول إلى الأرجل ذات الأرقام التالية: 2، 3، 4، 14، 15 لأنها أصغر الأرقام على اللوحة ويسهل حفظها، ثم وصل العصي إلى رجلي التأريض ذوات الأرقام 6 و 9.

استعن بالمخطط التالي لتوصيل الأسلاك مع أرجل الدخل والخرج العامة GPIO على لوحة راسبيري باي:

حان الآن وقت "كتابة" الشيفرة البرمجية للحصول على الأنغام الموسيقية من الآلة، والذي يُعد أمرًا سهلًا إذ تُتاح لنا خيارات عديدة للتحكم بالأصوات التي ستصدرها الآلة.

• ثانيًا، أنشئ مشروعًا جديدا في سكراتش وأضف ملحق الالكترونيات البسيطة Simple Selectronics إليه.

• ثالثًا، أضف كتلة برمجية لكل من أرجل الأغراض العامة GP التي استخدمتها، بحيث تتفعل عند الضغط على الزر، وتُشَغل الصوت المطلوب.

إن الصيغة الأساسية اللازمة للحصول على آلة موسيقية تصدر أصوات هي:

يمكن استخدام كائن مختلف لكل تماس أو كائن واحد لجميع التماسات، لا يهم أيهما ستستخدم إلا إذا أردت إضافة تأثيرات على الشاشة كما في مشروع مجموعة الطبول، إذ تبدل الكائنات زيها عندما تقرع الطبول. أما في مشروع الكمان، فلم نستخدم شاشة (ولكن يمكنك استخدامها إن أردت ذلك)؛ كما يمكنك إضافة أحداث على الشاشة عند عزف أحد النغمات أو إضافة إرشادات تظهر على الشاشة لتعليم العزف.

استمتع بالعزف على آلتك الموسيقية! ولاتنسى حفظ المشروع.

ختامًا

بهذا تكون قد أتممت مشروعك الخامس باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش وصنعت آلتك الموسيقية.

ننصحك بتنفيذ مشروع الكتاب التفاعلي باستخدام سكراتش كخطوتك التالية. وإذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي أو برنامج سكراتش فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال Make a Musical Instrument من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: تنفيذ مصباح ليد ثلاثي الأبعاد باستخدام سكراتش ولوحة راسبيري باي
• إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي
• لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش وحاسوب راسبيري باي