numero rae: fecha de elaboración: 14 / 06 / 2011

Numero RAE: Fecha de Elaboración: 14 / 06 / 2011

Paginas: 86 Año: 2011

Título: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA GUITARRA HÍBRIDA (ELÉCTRICA Y MIDI)

Autores: Camilo Llano Murcia.

Jonathan Felipe Muriel Pérez.

Juan Diego Ramírez Florez.

Publicación: Biblioteca Fray Alberto Montealegre Gonzáles, Universidad De San Buenaventura (Bogotá)

Unidad Patrocinante: Facultad De Ingeniería

Palabras Clave: MIDI, Interfaz de audio, Guitarra Eléctrica, Microcontrolador, Amplificador Operacional, Convertidor Análogo Digital, Micrófono Piezoeléctrico, Micrófono Humbucker.

Descripción: Proyecto realizado por estudiantes de la carrera Ingeniería de Sonido de la Universidad de San Buenaventura sede Bogotá, con el fin de desarrollar un controlador MIDI con las especificaciones de una guitarra eléctrica convencional que no comprometa la estructura física del instrumento y realice una buena conversión A/D de lo que el músico interprete.

Objetivo General: Diseñar y construir un controlador digital basado en la especificación MIDI 1.0 con las características propias de una guitarra eléctrica.

Objetivos Específicos:

• Identificar las características fundamentales de la guitarra para su óptimo desempeño como instrumento y su comportamiento como controlador.

• Determinar las características de la especificación MIDI 1.0 en cuanto a funcionamiento y comportamiento.

• Programar y configurar el microprocesador con la especificación MIDI 1.0 teniendo en cuenta las características de la guitarra y su doble

funcionamiento como controlador y como instrumento.

Ejes Temáticos: • Especificación MIDI 1.0

• Amplificadores Operacionales.

• Microcontroladores y Programación.

• Guitarras MIDI.

Áreas del Conocimiento:

Ingeniería, Tecnología y Áreas Relacionadas

Conclusiones: - La adaptación de un circuito electrónico a una guitarra eléctrica convencional logró ser un buen método para el desarrollo de este proyecto, que buscaba encontrar la mejor forma de obtener un instrumento musical capaz de funcionar como controlador MIDI y como instrumento musical sin necesidad de comprometer la interpretación ó forma de la guitarra.

- Habiendo hecho el estudio detallado de distintas tarjetas para programar (Anexo C) se pudo ver que ninguna de estas tenia las características necesarias para el desarrollo este proyecto, fue por eso que se decidió usar el microcontrolador PIC 16F88 el cual permitió el poder acoplar distintos tipos de circuitos como el amplificador operacional, para obtener una señal de guitarra apta para su reconocimiento en el microcontrolador, y un regulador de voltaje, que permitió adaptar una pila de 9 voltios sin la necesidad de una fuente externa ó una conexión adicional.

- El terminal del microcontrolador escogido para trabajar la señal de la guitarra eléctrica ejecutó una labor importante en el proyecto debido a que éste fue el encargado de realizar las comparaciones para obtener el valor de nota MIDI según las distintas frecuencias de la guitarra eléctrica, la amplitud ó “velocity” con que se interpretó y su desactivación o “Note Off” al momento de detener la interpretación.

- Este proyecto mostró una gran importancia hacia la guitarra eléctrica como controlador debido al uso que se le está dando en la actualidad. Es por

lo cual este trabajo ha dado una herramienta nueva a la hora de realizar una producción, dejando que el usuario tenga la posibilidad de escoger el instrumento con el cual se sienta más cómodo para trabajar.

- Como trabajo futuro, se podría tener que para trabajar polifonía se pueden realizar 6 circuitos de los estudiados en este proyecto, cada uno iría conectado a la señal independiente de cada cuerda que los micrófonos Ghost proveen, el problema sería que la transmisión MIDI podría resultar un poco lenta puesto que tendría que manejar información de 6 puertos diferentes.

Referencias Bibliográficas:

- AES. “MIDI and Musical Instrument Control”. Journal AES Volume 51 Issue 4 pp. 272-276.

April 2003.

- SMITH, Dave. WOOD, Chet. “The 'USI' or Universal Synthesizer Interface”. AES

Convention 70. 1981.

- WARING, Dennis. RAYMOND, David. “Make Your Own Guitar and Bass”, Sterling Publishing. Ney York 2001.

- BUENO, Jorge. Artículo en Revista Especializada “Guitarra Total”. “Single Coil”

- NOEL-JHONSON, Marc. “Getting Great Guitar Tone” part 7. Julio 15. 2010

- BLOG. “Vintage Gibson Humbucker Specs and General Pickup Tech” Abril 28, 2009.

- COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F “Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales”. ED Prentice – Hall Hispanoamericana S.A. México 1993.

- RUÍZ ROBLEDO, Gustavo A. “Electrónica Básica para Ingenieros”. Textos Universitarios. Universidad De Cantabria. España 2009.

- Journal AES. “MIDI And Musical Instrument Control”. Vol. 51. No. 4. April 2003.

- JORDÁ PUIG, Sergi. “Audio Digital y MIDI, guías monográficas”. Anaya Multimedia. Madrid 1997.

- RONA, Jeff. “The Midi Companion: The ins, outs and throughs”. Hal Leonard Corporation. Subsequent edition. 1994.

- MOOG, Bob. “MIDI: Musical Instrument Digital Interface”.Journal AES, Vol 34 No. 5. May 1985.

- MOLINA REBERTE, Albert. “Conversor Wave a MIDI en tiempo real para Guitarras Eléctricas”. Proyecto final de carrera. Universidad de Catalunya. Junio 2006.

- RIPE RODRIGUEZ, Andrés. “Dispositivo conversor de nota musical a nota MIDI para bajo eléctrico”. Proyecto de grado. Universidad San Buenaventura. 2008.

- Magazine. EPE “Every Day Practical Electronics”. Reino Unido. Octubre 2009.

Autores RAE: Camilo Llano Murcia.

Jonathan Felipe Muriel Pérez.

Juan Diego Ramírez Florez.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA GUITARRA HÍBRIDA (ELÉC TRICA Y

MIDI)

CAMILO LLANO MURCIA

JONATHAN FELÍPE MURIEL PÉREZ

JUAN DIEGO RAMÍREZ FLOREZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENVENTURA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERÍA DE SONIDO

BOGOTÁ, D.C.

2011

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA GUITARRA HÍBRIDA (ELÉC TRICA Y

MIDI)

CAMILO LLANO MURCIA

JONATHAN FELÍPE MURIEL PÉREZ

JUAN DIEGO RAMÍREZ FLOREZ

PROYECTO DE GRADO

PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE SONIDO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENVENTURA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERÍA DE SONIDO

BOGOTÁ, D.C.

2011.

GLOSARIO

ADC. “ Analog to digital Converter”. Dispositivo conversor de una señal

análoga a digital.

Amplificador Operacional. Circuito electrónico con dos entradas y una salida.

La salida de este circuito es la relación entre las dos entradas que se

multiplican por un factor de ganancia. Se usa para aumentar el nivel de la señal

de entrada cuando ésta se encuentra por debajo de lo requerido.

BPM. “Beats Per Minute”. Unidad de medida que sirve para establecer el

tiempo en lenguaje musical.

Controlador. Dispositivo con el cual se pueden controlar los eventos MIDI

deseados.

DSP. “Digital Signal Processor”. Es un sistema basado en un microprocesador

que sigue unas instrucciones basadas en un hardware y software para poder

realizar aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta

velocidad.

Guitarra MIDI. Controlador de sonido que lleva la forma de una guitarra que

sirve para controlar eventos MIDI desde este instrumento.

Latencia. “Latency”. Suma de retardos temporales dentro de un sistema. Se

reconoce por el retardo o demora en la propagación de la información en llegar

de un punto a otro.

Microcontrolador. Es un circuito integrado que tiene en su interior las tres

unidades funcionales de una computadora: Unidad central de procesamiento,

memoria y periféricos de entrada y salida.

MIDI. “ Musical Instrument Digital Interface”. Protocolo estándar que permite

comunicación entre distintos ordenadores y controladores.

Ordenador. Es otro nombre que reciben los computadores. Es una máquina

programable que responde a un sistema específico de instrucciones y puede

ejecutar instrucciones pregrabadas.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 2

1.1 ANTECEDENTES .................................................................................. 2

1.1.1 Antecedentes de los controladores existentes y todavía usados ... 3

1.1.2 “Midificar” un Instrumento ................................................................ 3

1.1.2.1 Controladores no convencionales presentes y futuros ..... 3

1.1.3 ¿Qué detectan los sensores? .......................................................... 4

1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ......................................................... 6

1.2.1 Formulación del Problema .............................................................. 6

1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................... 7

1.4 OBJETIVOS .......................................................................................... 8

1.4.1 Objetivo General............................................................................. 8

1.4.2 Objetivos Específicos ..................................................................... 8

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES ............................................................. 9

1.5.1 Alcances ......................................................................................... 9

1.5.2 Limitaciones ................................................................................... 9

2. MARCO DE REFERENCIA .......................................................................... 10

2.1 INTRODUCCIÓN A LOS CONTROLADORES MIDI ............................ 10

2.1.1 Guitarras MIDI .............................................................................. 10

2.1.1.1 Guitarra MIDI – YAMAHA EZ-AG ................................... 12

2.1.1.2 Starr Labs ....................................................................... 13

2.1.1.3 Roland GK – 2A .............................................................. 13

2.1.1.4 Axon Guitar-to-MIDI Technology AX-100 ........................ 14

2.1.1.5 Guitar Link UCG 102 de Behringer ................................. 15

2.1.2 Software Wave a MIDI .................................................................. 16

2.1.2.1 Digital Ear ....................................................................... 16

2.2 GUITARRA ELÉCTRICA ..................................................................... 17

2.2.1 Origen de la guitarra eléctrica ...................................................... 17

2.2.2 Partes de una guitarra eléctrica .................................................... 18

2.2.2.1 Cuerpo ............................................................................ 19

2.2.2.2 Diapasón ......................................................................... 19

2.2.2.3 Clavijero .......................................................................... 20

2.2.2.4 Puente ............................................................................ 20

2.2.2.5 Micrófonos ...................................................................... 21

2.2.2.6 Controles......................................................................... 21

2.2.2.7 Alma ................................................................................ 22

2.3 MICRÓFONOS PARA GUITARRA ELÉCTRICA ................................ 23

2.3.1 Single Coil .................................................................................... 23

2.3.2 Humbucker ................................................................................... 25

2.3.3 Piezoeléctrico ............................................................................... 27

2.4 ESPECIFICACIÓN MIDI 1.0 ................................................................ 28

2.4.1 ¿Qué es el MIDI? ........................................................................ 29

2.4.2 Cables y conectores .................................................................... 30

2.4.3 Software ....................................................................................... 31

2.4.4 Tipos de mensaje MIDI ................................................................. 32

2.4.4.1 Mensajes de Canal ......................................................... 32

2.4.4.1.1 Mensajes de Voz ............................................... 32

2.4.4.1.1.1 Activación De Nota (Note On) .............. 33

2.4.4.1.1.2 Desactivación De Nota (Note Off) ........ 33

2.4.4.1.1.3 Postpulsación (Aftertouch) ................... 33

2.4.4.1.1.4 Cambio De Programa (Program Change)........................................................................................ 34

2.4.4.1.1.5 Cambio De Control (Control Change) .. 34

2.4.4.1.1.6 Variación De Tono (Pitch Bend)........... 35

2.4.4.1.2 Mensajes De MODO ......................................... 35

2.4.4.1.2.1 Modo 1 – Omni On/Poly ...................... 35

2.4.4.1.2.2 Modo 2 – Omni On/Mono ..................... 35

2.4.4.1.2.3 Modo 3 – Omni Off/Poly ....................... 36

2.4.4.1.2.4 Modo 4 – Omni Off/Mono ..................... 36

3. MARCO METODOLÓGICO .......................................................................... 38

3.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ............................................................... 38

3.2 SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN ........................................................ 38

3.3 CAMPOS TEMÁTICOS DEL PROGRAMA INGENIERÍA DE SONIDO ................................................................................................................... 38

3.4 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN ......................... 39

3.5 HIPÓTESIS ......................................................................................... 40

3.5.1 Variables independientes ............................................................. 40

3.5.2 Variables dependientes ................................................................ 40

4. DESARROLLO INGENIERÍL ....................................................................... 41

4.1 MICRÓFONOS ESCOGIDOS ............................................................. 41

4.2 CIRCUITO DE AMPLIFICACIÓN ........................................................ 44

4.3 CIRCUITO DE PROCESAMIENTO ..................................................... 46

4.3.1 Microcontrolador y detección de frecuencias ............................... 46

4.3.2 Programación ............................................................................... 52

4.4 ENSAMBLE ......................................................................................... 55

5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ..................................... 57

5.1 VOLTAJES OBTENIDOS EN LA MEDICIÓN DE MICRÓFONOS ...... 57

5.2 OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN MIDI .............................................. 59

6. CONCLUSIONES ......................................................................................... 62

7. RECOMENDACIONES ................................................................................. 64

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 65

INFORMACIÓN EN INTERNET ....................................................................... 67

ANEXOS ........................................................................................................... 68

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Guitarra MIDI de Yamaha EZ-AG ...................................................... 12

Figura 2. Guitarra de Starr Labs Baby Z .......................................................... 13

Figura 3. Interfaz Roland GK-2A ...................................................................... 14

Figura 4. Interfaz Axon AX-100 ........................................................................ 15

Figura 5. AX-101 ............................................................................................... 15

Figura 6. Guitar Link UCG 102 Audio a MIDI vía USB ...................................... 16

Figura 7. Software Digital Ear, página principal ................................................ 17

Figura 8. Partes de una guitarra eléctrica ......................................................... 18

Figura 9. Cuerpo de una guitarra eléctrica convencional ................................. 19

Figura 10. Diapasón de una guitarra eléctrica convencional ............................ 20

Figura 11. Clavijero de una guitarra eléctrica convencional .............................. 20

Figura 12. Puente de una guitarra eléctrica convencional ................................ 21

Figura 13. Micrófonos de una guitarra eléctrica convencional .......................... 21

Figura 14. Controles de una guitarra eléctrica convencional ............................ 22

Figura 15. Alma de una guitarra eléctrica convencional ................................... 23

Figura 16. Partes de micrófono Single Coil ....................................................... 24

Figura 17. Conexionado de micrófono Single Coil ............................................ 25

Figura 18. Partes y composición de un micrófono Humbucker (Vintage Gibson) .......................................................................................................................... 26

Figura 19. Conexionado para micrófono Humbucker ........................................ 27

Figura 20. Posicionamiento del micrófono piezoeléctrico en la guitarra eléctrica .......................................................................................................................... 28

Figura 21. Conector tipo DIN de cinco (5) conectores ...................................... 30

Figura 22. Puertos Cables MIDI ........................................................................ 31

Figura 23. Estructura Binaria, Comunicación MIDI ........................................... 32

Figura 24. Diagrama de Bloques Guitarra Híbrida ............................................ 40

Figura 25. Micrófono Humbucker EMG 85 ........................................................ 42

Figura 26. Guitarra Eléctrica como instrumento ................................................ 43

Figura 27. Micrófonos Ghost Pickup Saddles .................................................. 44

Figura 28. Etapa Circuito de Amplificación ....................................................... 44

Figura 29. Esquema del amplificador operacional usado ................................. 45

Figura 30. Etapa Circuito de Procesamiento .................................................... 46

Figura 31. Diagrama de las entradas del PIC 16F88 ........................................ 47

Figura 32. Esquema final del circuito a usar ..................................................... 51

Figura 33. Forma de onda de la señal y umbrales ............................................ 53

Figura 34. Diagrama de Flujo de la programación al PIC 16F88 ...................... 54

Figura 35. Etapa final para circuito interno de la guitarra .................................. 55

Figura 36. Esquema final del circuito a usar ..................................................... 69

Figura 37. Circuito eliminado de esquema propuesto en la revista EPE .......... 70

Figura 38. Tarjetas estudiadas en la Tabla 9 .................................................... 73

Figura 39. MidiTron™ de Eroktronix realizado por Eric Singer ......................... 74

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Programas más usados en Control Change ...................................... 34

Tabla 2. Mensajes MIDI ................................................................................... 36

Tabla 3. Valores de Frecuencia, conteo del reloj interno, Tiempo y Nota MIDI .......................................................................................................................... 48

Tabla 4. Valor Nota Musical a Nota MIDI ......................................................... 49

Tabla 5. Valores OffSet según nota musical .................................................... 50

Tabla 6. Valores de Frecuencia y Voltaje con el micrófono EMG 85 ............... 57

Tabla 7. Voltajes obtenidos con los micrófonos Ghost .................................... 58

Tabla 8. Valores obtenidos después de la etapa del amplificador operacional .......................................................................................................................... 58

Tabla 4. Estudio de las tarjetas y características .............................................. 72

LISTA DE IMÁGENES

Imagen 1. Circuito final .................................................................................... 52

Imagen 2. Apertura del orificio para el ensamble final del circuito ................... 55

Imagen 3. Posición del puerto MIDI y LEDs de estado ..................................... 56

Imagen 4. Montaje del circuito en la Guitarra.................................................... 56

Imagen 5. Ventana para escoger la entrada MIDI ........................................... 60

Imagen 6. Visualización de entrada MIDI ........................................................ 60

Imagen 7. “Monitor – Output” cuando se interpretó la guitarra ........................ 61

LISTA DE ECUACIONES

Ecuación 1. Conversión de nota musical a nota MIDI ...................................... 50

1

INTRODUCCIÓN

La guitarra eléctrica, en la actualidad, es el instrumento más conocido y usado

ya que está presente en la mayoría de producciones musicales, lo que genera

un mayor número de intérpretes de diferentes géneros y estilos musicales.

Así mismo, la música está tomando distintos rumbos, generando una creciente

necesidad de desarrollar instrumentos prácticos y adáptales a las personas, los

cuales puedan facilitar y agilizar los procesos creativos, pudiendo generar de

este modo productos más elaborados, es por esto que se pueden encontrar los

controladores digitales.

Es por esto, por la aceptación que tiene la guitarra y por la facilidad que

presenta un numeroso grupo de personas para interpretarla, se propone en

este documento generar una modificación a este instrumento para que pueda

funcionar de manera óptima como instrumento y a su vez como un controlador.

Partiendo de esta idea, se elaboró un circuito basado en el protocolo MIDI, que

permitió ser acoplado a la estructura básica de la guitarra, generando de esta

manera un híbrido entre una guitarra eléctrica y un controlador, para que

cumpla con las características básicas de ambos elementos, y así abrir un

nuevo mundo a las personas interesadas en este instrumento como

controlador.

2

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 ANTECEDENTES

El teclado tipo piano se ha encontrado como el controlador MIDI mas usado en

el mundo. Hace más de unos diez años existen otros tipos de controladores

que proveen las distintas funcionalidades del MIDI pero que su forma física fue

inspirada en otros instrumentos musicales. De estos se puede encontrar:

• Controladores de percusión: Estos se encuentran como varios paneles

de goma sensibles a la presión y activables con baquetas o cualquier

golpe recibido, siendo uno de los más conocidos el DD 65 por la

empresa Yamaha, que cuenta con 8 pads sensibles a la pulsaciones .

• Guitarras MIDI : En este caso se puede observar que cada una ofrece

diferentes alternativas tecnológicas. Una de las comunes tiene sensores

en los trastes, cuerdas, púa y funciona como conmutador.

Ya en un sector más avanzado, existen sensores adaptables a guitarras

eléctricas convencionales que analizan la vibración de cada cuerda, un

claro ejemplo de este tipo de guitarras es el presentado por la empresa

Ibanez, la guitarra X-ING IMG2010, que representa un gran avance en

este tipo de controladores, pero que aun presenta una serie de

inconvenientes como lo son la poca captación de esta al intérprete

digitar una serie de acordes, generando un mal registro de estos.

• Instrumentos de viento MIDI: Se utiliza una boquilla que detecta,

mediante sensores de presión de aire, el soplo del instrumentista.

Existen modelos con digitación y embocadura parecidas a las del

saxofón y otros para trompetas; para el caso anterior es posible detectar

también la presión ejercida sobre la caña.

• En Latinoamérica, los avances en este campo son muy limitados, debido

a que los monopolios extranjeros se han dedicado más a la explotación

de este campo que a la investigación del mismo, dificultando esta labor.

Sin embargo podemos encontrar avances en este campo como

presentado en el año 2006 por Albert Molina Reverte con el título:

“Conversor wave a MIDI en tiempo real para Guitarras Eléctricas”.

3

• Ya en el contexto nacional el tema es un poco más escaso y solo se

encuentran algunos referentes, en donde encontramos estudios

realizados por alumnos especialistas en el campo de la música de la

universidad Distrital Antonio Nariño, trayendo a construcción algunos

dispositivos de conversión análoga a MIDI, pero como en todo proceso

de investigación con ciertos resultados no esperados.

• En la Universidad de San Buenaventura se vieron proyectos como el

Theremin MIDI1, que fue el instrumento como tal adaptado a un

computador; y el “Dispositivo Conversor de Nota musical a nota MIDI

para Bajo”2. Estos proyectos se basan en el protocolo MIDI en su

desarrollo y funcionamiento.

1.1.1 Antecedentes de los controladores existentes

Los conversores de tono a MIDI son dispositivos que permiten convertir un

micrófono convencional en un micrófono MIDI. Estos aparatos analizan el

sonido entrante e intentan detectar su altura en tiempo real. Pueden ser

herramientas creativas e interesantes pero su margen de error los hace poco

fiables. Actualmente están apareciendo programas que realizan este proceso

por software y que solo necesitan un micrófono conectado a cualquier tarjeta

de sonido.

1.1.2 “Midificar” un instrumento

El caso más frecuente son las guitarras eléctricas usando los controladores que

captan las vibraciones de las cuerdas, pero existen también kits para

“midificar“3 otros instrumentos. Suelen ser caros y muy difíciles de instalar ya

que es necesario desmontar el instrumento.

1 ESCOBAR, Fabio. GARCIA, Enrique. “Construcción del Theremin y Diseño e implementación de salida MIDI para control de altura”. Universidad de San Buenaventura. Proyecto de Grado. Bogotá 2007 2 RIPE RODRÍGUEZ, Andrés. “Dispositivo Conversor de Nota Musical a Nota MIDI para Bajo Eléctrico”. Universidad de San Buenaventura. Proyecto de Grado. Bogotá 2008. 3 JORDA PUIG, Sergi. “Audio Digital y MIDI, Guias Monográficas Anaya Multimedia”. Madrid 1997. cap 10. pag 9.

4

1.1.2.1 Controladores no convencionales presentes y futuros

El diseño de controladores MIDI no se limitaba únicamente a “midificar” los

instrumentos convencionales. Aunque la mayoría de estos nuevos instrumentos

no se podían adquirir comercialmente, era muy probable que en un futuro no

muy lejano, los cambios en los instrumentos de control avazaran parejos a la

evolución de la música informática.

Las tecnologías empleadas e investigaciones desarrolladas en el ámbito de la

realidad virtual derivaran de ellos y será posible construir con ayuda de

electrónica instrumentos sencillos y económicos pero muy eficaces, esta

afirmación radica en el uso de sensores capaces de convertir diversos

estímulos a señales eléctricas y posteriormente a mensajes MIDI, con la ayuda

de un microprocesador.

Desde 1996 el I-CUBE digitizer, dispositivo que se conecta a un ordenador y

que convierte en mensajes MIDI programables por el usuario, cualquier señal

procedente de un sensor compatible. (Este cuesta aproximadamente 600

dólares y hay que añadir a este el costo de cada sensor).

1.1.3 ¿Qué detectan los sensores? 4

Actividades motrices humanas:

• Posición de un punto en el espacio

• Orientación y la inclinación de un plano (la mano)

• La aceleración

• La proximidad (distancia entre dos puntos)

• Movimientos oculares (dirección)

• Curvatura de cada dedo (guante de realidad virtual)

• Tacto o presión

Otros parámetros relevantes:

• La temperatura

• La intensidad lumínica

• La intensidad sonora

4 http://www.ccapitalia.net/reso/articulos/audiodigital/10/hardwaremidi.htm

5

Los sensores pueden actuar también con instrumentos más tradicionales para

ampliar su capacidad de expresión hablamos aquí de instrumentos de cuerda

más específicamente pues su postura interviene de una manera en su

sonoridad claro caso el violín; en los cuales los movimientos de muñeca y de

brazo son detectados como parámetros adicionales para enviar un mensaje

MIDI que permite modificar y procesar este sonido.

6

1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Los grandes fabricantes de instrumentos musicales de audio y digitales MIDI

monopolizan la comercialización de estos y gozan de la capacidad de colocar

altos precios haciendo que estas herramientas no sean accesibles a todo el

público.

Por medio de la optimización de recursos se busca dar solución al problema

planteado anteriormente basado en el cumplimiento de los objetivos.

1.2.1 Formulación del Problema

¿Cuál es el mejor diseño para una guitarra como controlador MIDI optimizando

materiales y así reducir costos sin omitir calidad?

7

1.3 JUSTIFICACIÓN

En la formación como ingenieros de sonido la implementación, diseño y

mejoramiento de los elementos musicales en pro de un avance en el nivel de

grabación y producción sonora-musical es de gran importancia, es por eso que

por medio del diseño y construcción de una guitarra como controlador MIDI se

mejora la objetividad al momento de producir música.

Una guitarra controlador MIDI es una herramienta actual muy importante ya

que no todo músico maneja teclado, vientos o “Pads” de percusión MIDI, y esta

permite la obtención de sonido digital, es decir en código binario añadido a la

especificación MIDI 1.0 la cual nos brinda un soporte mundial de bancos

sonoros para estos instrumentos tan solo teniendo el hardware y software.

Adjunto a este modo de música digital, instrumentos digitales o virtuales, viene

las facilidades del software para producir la tecnología y, a parte, la

automatización de la industria le dio también su toque a la forma de hacer

música.

8

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo General

- Diseñar y construir un controlador digital basado en la especificación

MIDI1.0 con las características propias de una guitarra eléctrica.

1.4.2 Objetivos Específicos

- Identificar las características fundamentales de la guitarra para su

óptimo desempeño como instrumento y su comportamiento como

controlador.

- Determinar las características de la especificación MIDI 1.0 en cuanto a

funcionamiento y comportamiento.

- Programar y configurar el microprocesador con la especificación MIDI

1.0 teniendo en cuenta las características de la guitarra y su doble

funcionamiento como controlador y como instrumento.

9

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES

1.5.1 Alcances

Con un controlador MIDI en forma de guitarra las personas que son virtuosas

en este instrumento podrán interpretarlo de una manera más natural y más

fluida, sin embargo una persona no tan ágil en el instrumento también podría

usarlo.

Este dispositivo se añadiría como herramienta a las producciones musicales

mejorando la calidad y naturalidad de la maqueta inicial o de preproducción

afianzando la relación entre la creatividad del hombre sumada al Hardware y al

Software (Interpretación, Controlador y Secuenciador).

Para Ingenieros de Sonido Colombianos se establecería e implementaría el

acceso a un nuevo controlador, y como diseño se podría modificar y mejorar el

artefacto para que se acomode a necesidades profesionales.

Con esto se puede demostrar que el diseño de sistemas de sonido es una de

las ramas más importante de la carrera y ayudaría generar nuevos temas para

los estudios futuros.

1.5.2 Limitaciones

Al ser un instrumento controlador MIDI de cuerdas, se limita solamente a

personas intérpretes y conocedores de la estructura de la guitarra (como forma,

posición de cuerdas, trastes, técnica, etc) ya que las personas que no conocen

de guitarras podrían usarlo pero no sacarían provecho del instrumento como

controlador.

10

2. MARCO DE REFERENCIA

2.1 INTRODUCCIÓN A LOS CONTROLADORES MIDI

Aquí se describen las principales características de diseño, construcción y

adaptación de un controlador MIDI enfatizando tanto en sus propiedades como

instrumento, así también como su clase de controlador.

Los principales tipos de controladores existentes se caracterizan por tener

forma de teclado, pero obviamente existen controladores como guitarras y

flautas.

Los controladores MIDI son diseñados y construidos con el propósito de facilitar

y mejorar las producciones musicales, por lo cual ha medida que aumenta su

necesidad y utilidad, estos controladores han ido evolucionando hasta ser

implementados en casi toda clase de instrumentos musicales; aunque el

teclado tipo piano sea el controlador MIDI mas utilizado, existen muchos no-

teclistas los cuales no tienen nada que envidiarle a este; inspirados en

diferentes instrumentos, los controladores MIDI se caracterizan por ser

integrados o externos y a su vez cada uno tiene sus características propias

para el instrumento que sea diseñado.

Es aquí cuando llegamos a los instrumentos de cuerda, viento y percusión;

haciendo alusión al primero nombrado y a su implementación como

controlador. En especial la guitarra MIDI que en las más sencillas incorpora

pequeños sensores en los trastes, las cuerdas y púa, que funcionan como

conmutadores para llevar la señal digital hacia el software. Para un sector más

profesional, existen sensores adaptables a guitarras eléctricas, electroacústicas

y simples maquetas de guitarras tradicionales que analizan la vibración de cada

cuerda. Estos últimos, permiten el uso conjunto del sonido “eléctrico” y el

sonido MIDI “digital”.

2.1.1 Guitarras MIDI

Los dispositivos MIDI son más que un lenguaje, son un protocolo que utiliza las

señales digitales previamente codificadas, estas las utiliza mediante

controladores, para que cualquier instrumento MIDI pueda comunicarse y

11

entenderse con otras maquinas las cuales pueden ser ordenadores,

computadores, sintetizadores, módulos de sonido, programas de edición de

partituras, etc.

En esta parte se va a hablar de una nueva guitarra flamenca la cual se ha

modificado para ser una GUITARRA MIDI mostrando posibilidades inmensas

para ésta, ya que debe asignar en cada cuerda un instrumento diferente para

crear así una real orquesta sinfónica. También podrá participar en la realización

de una partitura en tiempo real después de una previa configuración desde un

editor de partituras.

Existen distintos tipos de guitarra5 para esto:

Guitarra Clásica de Estudio

Esta guitarra tiene aros y fondo en palosanto de india chapado o macizo y tapa

de cedro rojo macizo, diapasón de ébano macizo con un tiro de 650mm.

Guitarra Flamenca de Estudio

Aros y fondo en ciprés macizo, tapa de pino abeto macizo y diapasón de ébano

macizo, tiro de 650mm.

Guitarra Electroacústica con cutaway

Aros y fondo en palosanto de india chapado o macizo, tapa de cedro rojo

macizo y diapasón de ébano macizo con un tiro de 650mm.

Todas estas guitarras MIDI llevan cuerdas de nylon, van con pastilla y

convertidor MIDI electroacústico.

Una de las formas antiguas que existe para convertir una guitarra a sintetizador

vía MIDI es utilizando un simple convertidor monofónico de frecuencia de audio

a MIDI más conocido como “Pitch to MIDI converter”, éste puede incluir un

micrófono o entrada de línea los cuales captan la señal de audio determinando

la frecuencia y produciendo una señal MIDI cuya información contiene la nota

musical, momento de disparo y en algunos casos el volumen. Pero al ser un

método monofónico, éste solo puede captar y reproducir de una nota por vez,

5 http://www.guitarrasramirez.com/guitarrasDeEstudio.html

haciéndolo muy impreciso.

dispositivos más relevantes que tiene

convertidores “Wave to MIDI”.

2.1.1.1 Guitarra MIDI

La EZ-AG cuenta con 12 trastes iluminados que muestran a los principiantes

las posiciones de la mano para todos los acordes que necesitan y seis cuerdas

que simulan el rasgado y digitación. Además de la selección de 36 canciones

incorporadas, se pueden descargar n

ROM de la guitarra a través de los conectores MIDI IN/OUT y una rápida

conexión al ordenador. Esta guitarra también podrá reproducir nueve sonidos

realistas de guitarra, ocho de bajo y los timbres de banjo y piano y el t

“Shamisen Japonés

tiene opciones para aprender a tocar guitarra, es decir, enseña formas de

acordes, rasgados y entrenamientos básicos para soltar las manos y realizar

una buena interpretaci

También tiene características de guitarra estándar que incluyen controles de

volumen, tempo y balance, afinaciones estándar más las opciones de afinación

abierta y barra de trémolo.

Figura 1. Guitarra MIDI de Yamaha EZ

Fuente: http://usa.yamaha.com/products/musical

instruments/entertainment/lighted_key_fret_instruments/ez_series/ez

6 http://www.yamaha.com/yamahavgn/CDA/ContentDetail/ModelSeriesDetail.html?CNTID=24770

12

haciéndolo muy impreciso. A continuación se estudiarán un poco los

dispositivos más relevantes que tienen que ver con guitarras MIDI o con los

convertidores “Wave to MIDI”.

Guitarra MIDI - YAMAHA EZ-AG 6

cuenta con 12 trastes iluminados que muestran a los principiantes



incorporadas, se pueden descargar nuevas canciones en la memoria Flash



realistas de guitarra, ocho de bajo y los timbres de banjo y piano y el t

hamisen Japonés” a través de su altavoz incorporado.



una buena interpretación del instrumento.



abierta y barra de trémolo.

Figura 1. Guitarra MIDI de Yamaha EZ-AG.

http://usa.yamaha.com/products/musical-

instruments/entertainment/lighted_key_fret_instruments/ez_series/ez

http://www.yamaha.com/yamahavgn/CDA/ContentDetail/ModelSeriesDetail.html?CNTID=24770

A continuación se estudiarán un poco los

n que ver con guitarras MIDI o con los

cuenta con 12 trastes iluminados que muestran a los principiantes



uevas canciones en la memoria Flash



realistas de guitarra, ocho de bajo y los timbres de banjo y piano y el tradicional

De la misma forma





instruments/entertainment/lighted_key_fret_instruments/ez_series/ez-ag/?mode=model

http://www.yamaha.com/yamahavgn/CDA/ContentDetail/ModelSeriesDetail.html?CNTID=24770

13

2.1.1.2 Starr Labs

Es una empresa que hace muchos controladores MIDI en forma de guitarra que

se caracterizan por no transportar los molestos ruidos de la vibración de las

cuerdas. Uno de los que ofrece Starr Labs es nuevo “Baby Z” la cual es un

controlador de guitarra USB-MIDI el cual permite al guitarrista realizar una

interpretación directamente a su sintetizador, computador o DAW7. Tiene todas

las características de interpretación musical de una guitarra pero de forma más

compacta para su fácil transporte y cumple con las especificaciones de la línea

de Ztar – MIDI de la casa Starr Labs.

Figura 2. Guitarra de Starr Labs Baby Z.

Fuente: http://www.starrlabs.com/products/ztars/baby-z

A continuación las interfaces relevantes que tienen que ver con la conversión

“Wave to MIDI” adaptables a la guitarra.

2.1.1.3 Roland GK – 2A

Existen cabezales de seis micrófonos o Hexaphonic pickup, que se acoplan a

la guitarra con cuerdas de nylon o acero cerca del puente y se conecta a un

convertidor de tono a MIDI. Es así como funciona el ROLAND GK-2A el cual es

simplemente un micrófono que convierte el sonido de la guitarra a MIDI y

también puede venir incorporado desde fábrica y en guitarras de varios tipos

7 DAW: Digital Audio Workstation (Estación de trabajo de Audio Digital) Usada principalmente para la edición de Audio.

con lo cual no se necesita aprender a ejecutar un nuevo tipo de guitarra sino

que puede usar una similar a la que previamente uno está acostumbrado.

Figura 3. Interfaz Roland GK

Fuente: http://www.roland.com/products/en/GK

Con una guitarra MIDI pueden efectuarse bends mucho más naturales que con

la rueda de “Pitch B

Las interfaces MIDI más reconocidas son: ROLAND GI

101. El GK3 tiene la opción de calibrar la curvatura del pickup y adaptarla al de

cada guitarra. El EZ

tocar pero algunos guitar

2.1.1.4 Axon Guitar

Este dispositivo utiliza los algoritmos de Axon, ya sea que se trate de una

guitarra eléctrica o acústica, estos instrumentos pueden utilizarse como un

controlador MIDI. También puede incorporar o no, bancos de sonidos GM / XG

y de igual forma permite ajustar la sensibilidad independientemente para cada

cuerda así como partir las cuerdas, los trastes o el mástil para interpretar hasta

13 sonidos distintos combinando

4,5 y 6 cuerdas aunque no es tan eficiente como con las guitarras. Tiene

también una entrada mono que permite convertir cualquier otro instrumento,

incluso la voz. Posee la función de auto

caen en tiempo. También contiene un pedal para el

usarse también para seleccionar entre diferentes instrumentos y otros efectos.

Se pueden almacenar hasta 4 ajustes globales para la sensibilidad (velocity)

para adaptarlos a diferentes instrumentos o estilos e incluye máquina de ritmos.

14



Figura 3. Interfaz Roland GK-2A, convierte señal de audio a MIDI.

http://www.roland.com/products/en/GK-2A/specs.html


Bend” de un teclado.

Las interfaces MIDI más reconocidas son: ROLAND GI-10, GR


cada guitarra. El EZ-AG de Yamaha fue diseñado simplemente para aprender a

tocar pero algunos guitarristas lo usan para mantener acordes.

Axon Guitar – To – MIDI Technology AX-100



MIDI. También puede incorporar o no, bancos de sonidos GM / XG



13 sonidos distintos combinando los tres métodos. Soporta además bajos de



incluso la voz. Posee la función de auto - cuantizar para aquellas

caen en tiempo. También contiene un pedal para el “Sustain



ptarlos a diferentes instrumentos o estilos e incluye máquina de ritmos.



e audio a MIDI.


10, GR-33, VG-88, AIX-


AG de Yamaha fue diseñado simplemente para aprender a

ristas lo usan para mantener acordes.



MIDI. También puede incorporar o no, bancos de sonidos GM / XG



los tres métodos. Soporta además bajos de



cuantizar para aquellas notas que no

ustain”; este pedal puede



ptarlos a diferentes instrumentos o estilos e incluye máquina de ritmos.

15

Figura 4. Interfaz Axon AX – 100.

Fuente: http://www.axon-

technologies.net/modules.php?op=modload&name=News&file=article&sid=1&menu=

101

De esta marca existe una interfaz que se puede acoplar a la guitarra:

Figura 5. AX - 101

Fuente: TERRATEC PRODUCER/AXON AIX 101 – 103. Manual en Español.

Versión 1.0. Octubre del 2005.

2.1.1.5 Guitar Link UCG 102 de Behringer

Esta es una interfaz de Behringer que permite conectar la guitarra a un

ordenador para poder apreciar las ventajas del sonido análogo en el ámbito

digital.

Figura 6. Guitar Link

Fuente: http://www.behringer.com/EN/downloads/pdf/UCG102_P0198_I_ES.pdf

La interfaz “guitarra a USB” UCG102 permite grabar con muy buenos efectos y

amplificadores modelados, sin tener necesidad de utilizar una gran cantidad de

equipos, simplemente se usa un ordenador y la guitarra. Esta interfaz puede

trabajar con ordenadores

ver en la figura anterior, para poder usar un software como Guitar Combos

BEHRINGER Edition, o el secuenciador multipistas

editor de audio como lo es Audacity.

2.1.2 Software Wave

Uno de los programas que ha sido usado a través de los años ha sido el Digital

Ear, este sin lugar a duda es uno de los más importantes y a continuación se

explicará un poco de este programa.

2.1.2.1 Digital Ear

Este programa reconoce

convierte en señales MIDI. Hay que tener en cuenta que este programa trabaja

con solos de guitarra que deben ser monofónicos (no acordes).

En este caso, la guitarra puede tener cualquier timbre que el u

puede ser, voz humana, algún viento o cosas similares. De igual modo se

puede importar el archivo resultante MIDI a cualquier software secuenciador

que se tenga (Cubase VST, Cakewalk, Sonar, Etc) para mezclar con otros

tracks o incluso para

16

Figura 6. Guitar Link UCG 102 Audio a MIDI via USB.

http://www.behringer.com/EN/downloads/pdf/UCG102_P0198_I_ES.pdf




trabajar con ordenadores PC o MAC por medio del cable USB que se puede


BEHRINGER Edition, o el secuenciador multipistas “Kristal Audio Engine

editor de audio como lo es Audacity.

Software Wave a MIDI



explicará un poco de este programa.

ste programa reconoce interpretaciones grabadas o en vivo de guitarra y las



guitarra puede tener cualquier timbre que el u




tracks o incluso para un futuro procesamiento.

http://www.behringer.com/EN/downloads/pdf/UCG102_P0198_I_ES.pdf




PC o MAC por medio del cable USB que se puede


ristal Audio Engine” o un



interpretaciones grabadas o en vivo de guitarra y las



guitarra puede tener cualquier timbre que el usuario escoja,




17

Figura 7. Interfáz gráfica del software Digital Ear.

Fuente: http://www.digital-ear.com/digital-ear/wav-to-midi.asp?tab=2

Es un buen software para trabajar ya que permite grabar en tiempo real y

reproducir Notas MIDI con un banco interno de sonidos que éste provee.

2.2 GUITARRA ELÉCTRICA

La guitarra eléctrica es un instrumento muy importante en la actualidad,

muchas de las bandas y grupos nuevos de música tienen en su configuración

uno o dos instrumentos de estos, lo cual hace que la música interpretada llene

mucho más la línea armónica y acompañe muy bien la línea melódica.

2.2.1 Origen de la guitarra eléctrica

La guitarra eléctrica surge de la necesidad de amplificar las guitarras acústicas,

ya que estas presentaban diversos problemas a la hora de ser amplificadas en

conciertos o presentaciones en vivo. Problemas como “feedback”8,

reverberación debido a la caja, “overtones” y distorsión no deseada fue lo que

llevo a los fabricantes a idear un nuevo tipo de guitarra, la actualmente

conocida como “solid body” o guitarra de cuerpo sólido.

Debido al auge de las guitarras en el siglo pasado es difícil decir a ciencia

cierta quién es el creador de la guitarra eléctrica de cuerpo sólido, pero según

los historiadores la primera guitarra de este tipo registrada en libros es una

8 WARING, Dennis. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass, Sterling Publishing, New York, Pág. 5.

18

guitarra “Electro Spanish” de Rickenbacker, introducida en 1935, esta era una

guitarra un poco hueca, no con el fin de crear una caja de resonancia sino para

disminuir su peso, pero su comportamiento era el de una guitarra de cuerpo

sólido ya que eliminó el molesto “feedback” producido por las guitarras huecas.

En 1941 Les Paul creó una guitarra del cuerpo sólido llamada “The Log”, la cual

consistía en un mástil de guitarra de Gibson conectado con un tronco de pino

cuadrado, luego le agrego dos micrófonos caseros y le dio forma a la madera

como una guitarra convencional, le agrego cuerdas y así dio vida a la conocida

Gibson Les Paul.

De esta forma es como se tiene la figura de una guitarra eléctrica convencional,

ahora es más como un estándar establecido y las partes de ésta ahora son

indispensables para un buen uso y para un excelente sonido, a continuación se

mostrará en la Figura 8 las partes de una guitarra eléctrica.

2.2.2 Partes de una guitarra eléctrica

Figura 8. Partes de una guitarra eléctrica.

Fuente: WARING, Dennis. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass,

Sterling Publishing, New York.

2.2.2.1 Cuerpo

El cuerpo es la parte

controles, los micrófonos o pastillas, el puente y donde va soportado el mástil.

Generalmente están hechos de madera de arce la cual es una madera fina y

fuerte pero a su vez fácil de manejar,

opciones como el aliso, fresno, tilo o álamo las cuales también son maderas

aptas para la construcción del cuerpo de la guitarra

son aproximadamente de 35x50 cm y 4,5 centímetros de espesor.

Figura 9. Cuerpo de



2.2.2.2 Diapasón

El diapasón también llamado cuello o mástil es la parte de la guitarra

se encuentra ubicados lo

acordes musicales en la

a que un solo error de forma puede hacer que la comodidad y la facilidad al

tocar se pierdan. El diapasón generalmente hecho de caoba una madera

oscura muy resistente y fácil de trabajar. También puede ser hecho de arce y

palo de rosa.

9 WARING, Dennis. RAYMOND,York, Pág. 13. 10 WARING, Dennis. RAYMOND,York, Pág. 17.

19

El cuerpo es la parte más grande de la guitarra, es donde se ubican los



fuerte pero a su vez fácil de manejar, también se pued


aptas para la construcción del cuerpo de la guitarra9.Las medidas del cuerpo


. Cuerpo de una guitarra eléctrica convencional.

Dennis. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass,


El diapasón también llamado cuello o mástil es la parte de la guitarra

se encuentra ubicados los trastes, los cuales sirven para crear las notas y los

acordes musicales en la guitarra. El diseño10 de este es muy importante debido


. El diapasón generalmente hecho de caoba una madera


. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass, Sterling Publishing.

. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass, Sterling Publishing.

grande de la guitarra, es donde se ubican los



también se pueden encontrar otras


.Las medidas del cuerpo



El diapasón también llamado cuello o mástil es la parte de la guitarra en la que

trastes, los cuales sirven para crear las notas y los

de este es muy importante debido


. El diapasón generalmente hecho de caoba una madera


d bass, Sterling Publishing. New

d bass, Sterling Publishing. Ney

Figura 10. Diapasón de una g



2.2.2.3 Clavijero

El clavijero como su nombre lo indica es la parte de

ubican las clavijas las cuales se utilizan para afinar la guitarra, el

objetivo del diseño del clavijero y de la posición de las clavijas es lograr que las

cuerdas vayan en línea recta desde el puente hasta cada clavija.

Generalmente su construcción es del mismo material que el diapasón, su forma

varía dependiendo del diseño y gusto del fabricante.

Figura 11. Clavijero de una guitarra eléctrica convencional.



2.2.2.4 Puente

En el mercado actual se encuentran muchas clases de puentes, debido a la

diversidad de diseños de guitarras ha sido necesario también crear diferentes 11 WARING, Dennis. RAYMOND,York, Pág. 15

20

. Diapasón de una guitarra eléctrica convencional.



El clavijero como su nombre lo indica es la parte de la guitarra en la que se

n las clavijas las cuales se utilizan para afinar la guitarra, el

del diseño del clavijero y de la posición de las clavijas es lograr que las



o del diseño y gusto del fabricante.

. Clavijero de una guitarra eléctrica convencional.




diversidad de diseños de guitarras ha sido necesario también crear diferentes

. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass, Sterling Publishing


la guitarra en la que se

n las clavijas las cuales se utilizan para afinar la guitarra, el principal11

del diseño del clavijero y de la posición de las clavijas es lograr que las





diversidad de diseños de guitarras ha sido necesario también crear diferentes

d bass, Sterling Publishing, New

tipos de puentes, a diferencia del puente de la guitarra acústica el cual era un

diseño sencillo y de mad

robustos y con un sadd

la guitarra y hace que se logre una afinación más precisa.

Figura 12. Puente de una guitarra eléctrica convencional.



2.2.2.5 Micrófono s

En el numeral 2.3 MICROFONOS PARA UNA GUITARRA ELÉCTRICA se

encontrará una detallada información acerca de

micrófonos usados en la fabricación de guitarras eléctricas como lo son los

“Single Coil” (bobina simple), “Humbucker (doble bobina) y piezoeléctricos.

Figura 13. Micrófonos de una g



2.2.2.6 Controles

En las guitarras eléctricas por lo general se encuentran dos tipos diferentes de

controles electrónicos, uno es el potenciómetro y el otro es el switch. Los

potenciómetros son usados para tres funciones principales, uno es el volumen

12 WARING, Dennis. RAYMOND,York, Pág. 20.

21


diseño sencillo y de madera, los puentes para guitarra eléctrica deben ser

saddle12 para cada cuerda lo que facilita la interpretación de

la guitarra y hace que se logre una afinación más precisa.

. Puente de una guitarra eléctrica convencional.



s


encontrará una detallada información acerca de los distintos tipos de



. Micrófonos de una guitarra eléctrica convencional






. RAYMOND, David. Make your own guitar and bass, Sterling Publishing


era, los puentes para guitarra eléctrica deben ser

para cada cuerda lo que facilita la interpretación de



los distintos tipos de



uitarra eléctrica convencional





d bass, Sterling Publishing, New

general de la guitarra

independientemente y finalmente el

frecuencias dependiendo de su posición. El switch es el que selecciona el

micrófono que se está usando o si están en funcionamiento los d

a tiempo.

Figura 14. Controles de una guitarra eléctrica convencional.



2.2.2.7 Alma

El alma de la guitarra es una barra metálica la cual se encuentra ubicada

dentro del diapasón, con esta se busca darle mayor firmeza y estabilidad a la

guitarra, debido a que el diapasón es una pieza de madera no muy gruesa se

puede correr el riesgo de que

Debido a eso se busco una pieza de mayor resistencia que la madera, pero al

solucionar este problema se

de lo acostumbrado. Actualmente las grandes

reemplazando la antigua barra de metal por una caña de fibra de vidrio

disminuir el peso de la guitarra.

22

general de la guitarra, otro es el volumen de cada micrófono manejado

independientemente y finalmente el tone, el cual resalta un grupo de


micrófono que se está usando o si están en funcionamiento los d

. Controles de una guitarra eléctrica convencional.






puede correr el riesgo de que la presión de las cuerdas pueda romperla.


solucionar este problema se creó otro, las guitarras se volvieron

de lo acostumbrado. Actualmente las grandes fábricas

reemplazando la antigua barra de metal por una caña de fibra de vidrio

disminuir el peso de la guitarra.

, otro es el volumen de cada micrófono manejado

, el cual resalta un grupo de


micrófono que se está usando o si están en funcionamiento los dos micrófonos

. Controles de una guitarra eléctrica convencional.





la presión de las cuerdas pueda romperla.


otro, las guitarras se volvieron más pesadas

fábricas de guitarras está

reemplazando la antigua barra de metal por una caña de fibra de vidrio para

Figura 15. Alma de una guitarra eléctrica convencional.



2.3 MICRÓFONOS PARA GUITARRA ELÉCTRICA

Un micrófono es un dispositivo transductor capaz de capturar las distintas

variaciones de presión en el aire para luego transfo

eléctricas. En el caso de una guitarra eléctrica estos micrófonos son

incorporados al cuerpo de la guitarra para poder realzar el sonido y la

interpretación sea mucho más clara. Pero para ésta, existen distintos tipos que

a lo largo de los años se han ido creando y modificando para su óptimo

desempeño según los requerimientos de los distintos guitarristas hacia el

sonido de sus guitarras. A continuación se verán los distintos tipos de

micrófonos usados en las guitarras eléctricas.

2.3.1 Single Coil

Single Coil13 hace referencia a un tipo de micrófono usado en las guitarras

eléctricas, este consiste en una bobina recubierta por 6 polos separados uno

del otro, uno para cada cuerda de la

reside en la generación de un Hum

notas musicales. Fabricantes como DiMarzio, Seymour Duncan y EMG

lograron generar lo que llamaron “

este Hum pero estos también cancelaban la señal de la

efecto perjudicial en la calidad del sonido. EMG usó circuitos activos dentro del

micrófono para poder compensar las pérdidas que generaba la bobina, pero

esto requería una batería a bordo y lo que generó fue un sonido totalmente 13 BUENO, Jorge. Articulo en Revista Especializada “Guitarra Total”. “Single Coil”.14 Ruido en frecuencias bajas, más o menos entre 50Hz

23

. Alma de una guitarra eléctrica convencional.



2.3 MICRÓFONOS PARA GUITARRA ELÉCTRICA


variaciones de presión en el aire para luego transformarlas en señales

En el caso de una guitarra eléctrica estos micrófonos son



os años se han ido creando y modificando para su óptimo



micrófonos usados en las guitarras eléctricas.

hace referencia a un tipo de micrófono usado en las guitarras


del otro, uno para cada cuerda de la guitarra. El problema de este micrófono

neración de un Hum14 lo cual es un sonido indeseable en las


lograron generar lo que llamaron “stacked single coils” los cuales eliminaron

um pero estos también cancelaban la señal de la



esto requería una batería a bordo y lo que generó fue un sonido totalmente

, Jorge. Articulo en Revista Especializada “Guitarra Total”. “Single Coil”.Ruido en frecuencias bajas, más o menos entre 50Hz-60Hz



rmarlas en señales

En el caso de una guitarra eléctrica estos micrófonos son



os años se han ido creando y modificando para su óptimo



hace referencia a un tipo de micrófono usado en las guitarras


El problema de este micrófono

lo cual es un sonido indeseable en las


s” los cuales eliminaron

um pero estos también cancelaban la señal de la cuerda y tenían un



esto requería una batería a bordo y lo que generó fue un sonido totalmente

, Jorge. Articulo en Revista Especializada “Guitarra Total”. “Single Coil”.

24

distinto característico sólo de los micrófonos EMG el cual luego fue aclamado

por muchos interpretes de guitarra eléctrica.

Figura 16. Partes de un micrófono Single Coil.

Fuente: Bueno, Jorge. Artículo en Revista Especializada “Guitarra Total”.

“Single Coil”.

El primero en usar esta configuración15, con los seis polos magnéticos por

separado fue Leo Fender, para su primer Fender Esquier. Este modelo que

propuso tenía como fin el poder tener un control de volumen distinto por cuerda

y así poder ecualizarlas por separado. Requirió que los trabajadores hicieran

8350 vueltas de alambre de cobre alrededor del micrófono, pero como éste era

hecho a mano, el número de vueltas variaba, dando como resultado un sonido

de un micrófono diferente del otro. La Figura 17 muestra el correcto

conexionado en un micrófono Single Coil a los controles de la guitarra eléctrica.

15 NOEL-JHONSON, Marc. “Getting Great Guitar Tone” part 7. Julio 15. 2010.

25

Figura 17. Conexionado de un micrófono Single Coil.

Fuente: http://www.seymourduncan.com/support/wiring-diagrams/

En esta figura se puede observar que la salida del micrófono de bobina simple

ó “Single Coil” se conecta directamente a un primer potenciómetro, éste estará

controlando la ganancia de la guitarra. El otro potenciómetro es el que controla

el tono y ambos van conectados a una salida ó “Output Jack”. Este

conexionado se puede variar para un micrófono Humbucker pero se verá en el

siguiente numeral.

2.3.2 Humbucker

Los Humbucker son unos micrófonos que constan de dos bobinas que generan

la señal de la cuerda, éstas generan una alta salida debido a que ambas están

en serie y el circuito magnético tiene poca pérdida. Al igual que los Single Coil,

el Humbucker induce un leve campo magnético alrededor de las cuerdas que a

su vez inducen una corriente eléctrica en las bobinas cuando las cuerdas

26

vibran. Estos llevan este nombre ya que cancelan el Hum que se obtenía en los

Single Coil.

Figura 18. Partes y composición de un micrófono Humbucker (Vintage

Gibson16).

Fuente: http://musicalilluminism.wordpress.com/2009/04/28/vintage-gibson-

humbucker-specs-and-general-pickup-tech/

Como se puede ver en la figura este tipo de micrófonos para guitarra eléctrica

constan de dos micrófonos “Single Coil” ó de bobina simple, lo que hace la

diferencia entre estos dos tipos de micrófonos es que para el funcionamiento

de un “Humbucker” es necesario el uso de una fuente de alimentación de 9

voltios.

A continuación se mostrará el conexionado que tiene una guitarra internamente

con un micrófono Humbucker.

16 “Vintage Gibson Humbucker Specs and General Pickup Tech” Abril 28, 2009.

27

Figura 19. Conexionado para micrófono Humbucker

Fuente: http://www.seymourduncan.com/support/wiring-diagrams/

En esta figura se puede ver la variación que se tiene entre el conexionado de

un micrófono de bobina simple ó “Single Coil” y un “Humbucker”. Se puede

observar que se necesita una fuente de alimentación que en este caso va a

estar dada por una batería de 9 voltios. En este caso de conexión no se tomó

en cuenta el potenciómetro de tono y el output jack utilizado no es un TS (Tip –

Sleeve) sino un TRS (Tip – Ring – Sleeve).

2.3.3 Piezoeléctrico

Este micrófono es ubicado generalmente en el puente o en la terminación de

las cuerdas debido a que en este lugar es donde se presentan las vibraciones

más fuertes. Este micrófono se basa en seis micrófonos ubicados debajo de

cada cuerda prácticamente tocándose. Cuando se le aplica presión al cristal las

cargas eléctricas se mueven de una superficie a otra. Los cristales con

propiedades piezoeléctricas17 son usados como sensores de vibración, cada

cambio de esta vibración va a causar un cambio de corriente eléctrica que sería

una copia exacta de la vibración. Este micrófono es muy bueno ya que solo

17 Fenómeno producido por unos cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica

28

basta conectarle un cable a cada salida del cristal para tener la información de

la señal.

Figura 20. Posicionamiento del micrófono piezoeléctrico en la guitarra eléctrica.

Fuente: http://www.graphtech.com/

Como se puede apreciar en la figura anterior los micrófonos de piezoeléctrico

se ubican en la parte del puente de la guitarra, en ese lugar es en donde se

tiene el final de las cuerdas y como se puede apreciar, por cada cuerda existe

un cristal encargado de enviar la información de la señal a un sumador interno

el cual va comunicado al output jack.

2.4 ESPECIFICACIÓN MIDI 1.0

Durante la década de los 60’s era muy común ver a los tecladistas de

diferentes bandas encerrados entre cuatro paredes compuestas de teclados,

haciendo lo posible por reproducir como máximo 2 sonidos al tiempo, ya que

los teclados de esta época eran monofónicos(que reproducen una nota a la

vez) , aparte de esto, el tecladista era acompañado por un grupo de técnicos

encargados de preparar la programación exacta de cada teclado, para su

ejecución en vivo, moviendo osciladores eléctricos, potenciómetros,

reguladores y palancas, lo cual representaba un trabajo arduo y pesado.

29

A raíz de esta compleja situación, a finales de los 60’s, los fabricantes de

instrumentos intentaron encontrar mejorar funcionalidad de los sintetizadores

conocidos hasta la época, fue entonces, cuando en el año de 1970, la empresa

Oberheim presento el primer sintetizador polifónico, cuya idea también empezó

a ser desarrollada por marcas como

Yamaha, Korg y Hawai, los cuales, años más tarde le agregan a los

sintetizadores una memoria programable, haciendo que cada empresa creaba

su propio sistema operativo, por lo cual, los teclados solo podían ser

conectados entre teclados de la misma marca y serie, haciendo emerger una

necesidad de crear un lenguaje en común, que estuviera por encima de los

parámetros que cada marca iba introduciendo durante el desarrollo de

instrumentos electrónicos.

Es por esto, que en 1981, durante la convención de la “Audio Engineering

Society” (A.E.S.), el presidente de “Sequential Circuits”, Dave Smith, junto a las

marcas mencionadas anteriormente, proponen un lenguaje, por el cual intentan

comunicar sintetizadores, sin importar marca o modelo, que presentan bajo el

nombre de Universal Synthesizer Interface (U.S.I.), propuesta que fue

publicada dos años después bajo el nombre de Musical Instruments Digital

Interface 1.0 (MIDI 1.0). Esto se hizo con el auspicio de “International MIDI

Association” (IMA) y por el “Japanese MIDI Standards Committee” (JMSC) 18.

2.4.1 ¿Qué es el MIDI?

El MIDI es un lenguaje universal,para la comunicación entre diversos

instrumentos electrónicos, los cuales pueden ser ejecutados conjuntamente y

en perfecta sincronía.

Cabe aclarar que el lenguaje MIDI no envía la información en forma de sonido

sino de datos de eventos y mensajes en forma de datos binarios que se

pueden traducir de forma arbitraria de acuerdo al dispositivo que los recibe.

18 Journal AES. “MIDI And Musical Instrument Control”. Vol. 51. No. 4. April 2003. p 272

30

El lenguaje MIDI se comporta como una “partitura” en el cual se registran

instrucciones, como cuando se genera un sonido y todas las características de

este, en forma de valores matemáticos, las cuales al entrar en el aparato

receptor los traduce de un código numérico en un sondo especifico.

El MIDI 1.0 es el documento en el que en la mayor parte se describe los

códigos numéricos que representan los distintos tipos de información musical

que se pueden transmitir vía MIDI.

2.4.2 Cables y conectores

Las instrucciones que conforman el lenguaje MIDI viajan por medio de un cable

con un conector de tipo DIN de cinco (5) pines o conectores, los pines uno y

tres (1 y 3) por el momento no poseen ningún tipo de uso, pero han sido

reservados para poder añadir funciones en un futuro, los conectores dos y

cuatro (2 y 4) se utilizan respectivamente para el blindaje y para transmitir una

tensión de cinco (5) voltios, y este último se asegura de que la corriente fluya

en la dirección deseada, y por último el pin número cinco (5) es el único que se

encarga de la transmisión de los datos y la información.19

Figura 21. Conector tipo DIN de cinco conectores

Fuente: RONA, Jefrey. “The MIDI Companion”. Hal Leonard Corporation. 1994.

La mayoría de los instrumentos electrónicos poseen tres conectores para

efectuar la comunicación entre instrumentos, los cuales son conocidos como

MIDI IN, MIDI OUT, y MIDI THRU; El MIDI OUT es aquel que manda los

mensajes desde un dispositivo maestro a un dispositivo esclavo, el MIDI IN es

el conector por el cual el dispositivo esclavo recibe la informaron que envía el

dispositivo maestro, y por ultimo esta el conector MIDI THRU, cuya función es

19 RONA, Jefrey. “The MIDI Companion”. Hal Leonard Corporation. 1994. p12.

prácticamente la misma del conector

envía una copia exacta de la información que entra por el conector

es usado en el caso de que se necesite comunicar tres o

La finalidad del cable

instrumentos electrónicos, aunque

ya que se pueden conseguir de una manera más sencilla y su conexión a los

ordenadores es más fácil. Esto se conoce como Controlador.

Figura 22. Puertos Cables MIDI.

Fuente: JORDA PUIG, Sergi. “Audio Digital y MIDI. Guías Monográficas”.

Anaya Multimedia.

2.4.3 Software

El byte M.I.D.I, a diferencia del byte normal compuesto de ocho (8) bits,

compuesto por diez (10) bit

ultimo es el bit de finalización, o stop bit, los cuales tienen un valor de

todo esto con el fin de que el dispos

bytes han sido enviados y cuantos han sido recibidos.

bits contienen los mensajes

20 JORDA PUIG,Sergi. “Audio Digital y MIDI, Guías Monográficas”. Anaya Multimedia. Madrid 21 JORDA PUIG, Sergi. “Audio Digital y MIDI, Guías Monográficas “. Anaya Multimedia.

31

prácticamente la misma del conector MIDI OUT, pero en este caso el conector

envía una copia exacta de la información que entra por el conector

es usado en el caso de que se necesite comunicar tres o más

La finalidad del cable MIDI es la de permitir la comunicación entre dos

instrumentos electrónicos, aunque estos se han reemplazado por cables USB



igura 22. Puertos Cables MIDI.


El byte M.I.D.I, a diferencia del byte normal compuesto de ocho (8) bits,

compuesto por diez (10) bites. El primero es el bit de inicio, o s

de finalización, o stop bit, los cuales tienen un valor de

todo esto con el fin de que el dispositivo MIDI lleven una cuenta

ido enviados y cuantos han sido recibidos. “Los restantes ocho (8)

bits contienen los mensajes MIDI”21.

JORDA PUIG,Sergi. “Audio Digital y MIDI, Guías Monográficas”. Anaya Multimedia. Madrid JORDA PUIG, Sergi. “Audio Digital y MIDI, Guías Monográficas “. Anaya Multimedia. Madrid 1997. cap. 8. pág.

OUT, pero en este caso el conector

envía una copia exacta de la información que entra por el conector MIDI IN, y

más dispositivos20.

es la de permitir la comunicación entre dos

estos se han reemplazado por cables USB




El byte M.I.D.I, a diferencia del byte normal compuesto de ocho (8) bits, está

de inicio, o start bit, y el

de finalización, o stop bit, los cuales tienen un valor de uno (1),

lleven una cuenta de cuantos

Los restantes ocho (8)

JORDA PUIG,Sergi. “Audio Digital y MIDI, Guías Monográficas”. Anaya Multimedia. Madrid 1997. cap. 7. pág. 5. Madrid 1997. cap. 8. pág. 2.

32

Figura 23. Estructura Binaria, Comunicación MIDI


Anaya Multimedia.

En la información MIDI existen dos diferentes tipos de bytes, que son el byte de

estado (status byte), y el byte de datos (data byte) los cuales se diferencian por

el primer bit, ya que si este bit tiene un valor de uno (1) es un byte de estatus, y

si el valor es (0) es un byte de datos. Siempre al generar un mensaje MIDI se

genera un byte de estado por una cierta cantidad determinada de bytes de

datos.

2.4.4 Tipos de mensaje MIDI

A continuación se hará un listado de los distintos tipos de mensajes MIDI que

existen según la especificación MIDI 1.0.

2.4.4.1 Mensajes De Canal

Como su nombre lo indica, son mensajes que van dirigidos a un canal MIDI

especifico, en este tipo de mensajes se especifica el canal al cual se va a dirigir

la información, y es por esto que los canales que no están en ignoran el

mensaje. Los mensajes de canal están divididos en dos tipos de mensajes, los

cuales son: Mensajes de voz y Mensajes de modo.

2.4.4.1.1 Mensajes De Voz

Los mensajes de voz son los mensajes que registran la mayoría de las

acciones MIDI, y son los encargados de registrar las características sobre la

ejecución. Los mensajes de voz está compuesto por seis mensajes los cuales

son: Activación de Nota (Note On), Desactivación de Nota (Note Off),

Postpulsación (Aftertouch), Cambio de Control (Cont rol Change), Cambio

de Programa (Program Change) y Variación de Tono (P itch Bend).

33

2.4.4.1.1.1 Activación De Nota (Note On)

Al pulsar una nota se transmite la información de que canal se está utilizando,

que nota fue pulsada y con qué fuerza, que es considerado como el valor de

velocidad (velocity), es por esto que está conformado por tres bytes, un byte de

estado en el cual se encuentra la información de a qué canal es encuentra

dirigido el mensaje, y dos bytes de datos cuya función es de indicar la nota y la

fuerza con la que fue pulsada esta misma.

El código binario para este mensaje esta dado en el byte de estado por el

código 1001, en los primero 4 bits de información y los cuatro restantes están

designados para indicar el canal; el primer byte de datos que indica la nota en

su primer bit posee un valor de 0, y en los restantes 7 bits están dirigidos para

el respectivo código del numero de la nota ejecutada; y el segundo byte de

datos, que indica la fuerza con la que es ejecutada la nota, también tiene un

valor de 0 en si primer bit, y los restantes 7 están dirigidos al valor de la fuerza

con la que se ejecuta la nota.

2.4.4.1.1.2 Desactivación De Nota (Note Off)

El mensaje de desactivación de nota es muy posee una estructura similar a la

activación de nota, ya que está compuesto igual por tres bytes, un byte de

estado en el cual se indica el canal al cual va dirigida la información, dos bytes

de datos, que indican la nota ejecutada y la fuerza con que esta fue pulsada;

pero este mensaje posee una pequeña diferencia en el byte de estado, debido

a que el código para efectuar este mensaje es 1000, y el resto de bits están

dirigidos al igual que en el byte de estado del mensaje de activación de nota, y

los dos bytes de datos están configurados de igual manera que en el mensaje

de activación de nota, y la informaron incluida en estos tres bytes es

exactamente la misma.

2.4.4.1.1.3 Postpulsación (Aftertouch)

La postpulsación, es denominado también como presión, ya que sirve para

expresar la mayor o menor presión ejercida sobre las teclas después de

haberlas pulsado inicialmente. Este mensaje está compuesto por dos bytes,

34

uno byte de estado y un byte de datos. El byte de estado está compuesto en

sus cuatro primeros bits por el código 1010 y en los cuatro bits restantes están

dispuestos para indicar el canal, y un byte de datos en el cual se ingresa la

presión con la cual ha sido ejecutada la nota.

2.4.4.1.1.4 Cambio De Programa (Program Change)

Es un mensaje que se envía normalmente antes de empezar la interpretación.

Indica cual es el timbre o instrumento que hay que utilizar en aquel canal

(piano, flauta, violín...). Cada timbre tiene un número asociado, en una lista de

128 opciones posibles.

2.4.4.1.1.5 Cambio De Control (Control Change)

Existen 128 parámetros de control o controladores y cada uno de ellos pude

adoptar un valor de 0 a 127. Algunos de los controladores son estándar y otros

quedan a disposición de los fabricantes para ser usados sus necesidades. Sin

embargo, normalmente los equipos solo usan unos 15 o 20 diferentes. Con

estos controladores puede ajustarse a gusto en la mezcla final de todos los

sonidos tal como se haría con un “mixer”. Otros controladores sirven para

indicar el uso de los diferentes pedales del piano, datos sobre el soplo en

instrumentos de viento, etc.

Este mensaje al igual que la mayoría de mensajes de voz está compuesto por

tres bytes, uno de encabezamiento en el cual se especifica el canal al cual va

dirigido el cambio de programa, cuyo código es 1011, y dos bytes de datos en

donde se especifica el número del controlador y el valor del mismo. A

continuación se verá una tabla con los distintos programas más usados en el

cambio de control:

Tabla 122. Programas más usados en “Control Change”

Control Change Función

Control Change 0 Cambio de Banco

Control Change 1 Modulación

22 Tabla 1 continua en la página 35.

35

Control Change 7 Volumen

Control Change 10 Panorama

Control Change 11 Expresión

Control Change 64 Sostenido

Control Change 91 Reverberación

Control Change 93 Chorus

Fuente: MOOG, Bob. “MIDI: Musical Instrument Digital Interface” Journal AES.

May 1985.

2.4.4.1.1.6 Variación De Tono (Pitch Bend)

Permite variar la tonalidad de la nota ejecutada incrementando o disminuyendo

un tono a la nota ejecutada. Muchos de los controladores tipo piano tienen dos

ruedas giratorias, una de ellas es la que inmediatamente vuelve a la posición

de central y es utilizada para desafinar ligeramente el sonido. Cuando esta

rueda gira envía los valores de los mensajes por medio de dos bytes de datos

para poder dar un único valor de 14 bits comprendido entre -8192 y +8191. Si

la rueda se encuentra en la posición central este valor será nulo.

2.4.4.1.2 Mensajes De Modo 23

Dentro de todas las funciones del MIDI se decidió crear unos modos que

contienen funcionamientos distintos, éstos se pueden describir de la siguiente

forma.

2.4.4.1.2.1 Modo 1 – Omni On/Poly

Los mensajes de voz son recibidos en todos los canales, pero transmitidos solo

en el Canal n.

2.4.4.1.2.2 Modo 2 – Omni On/Mono

El dispositivo recibe el mensaje de voz en todos los canales, pero los asigna,

uno a la vez a un control de voz simple. Estos mensajes son transmitidos en el

Canal n.

23 MOOG, Bob. “MIDI: Musical Instrument Digital Interface”.Journal AES, Vol 34 No. 5. May 1985, p 5.

36

2.4.4.1.2.3 Modo 3 – Omni Off/Poly

Este modo es casi el modo más usado y el más importante para el protocolo

MIDI, sobre todo en los controladores polifónicos como teclados, ya que puede

trabajar de modo polifónico contando con la información y la utilización de

múltiples canales. Los mensajes de vos son transmitidos y recibidos en el

Canal n24.

2.4.4.1.2.4 Modo 4 – Omni Off/Mono

El dispositivo recibe los mensajes de voz en un grupo de canales, comenzando

con el Canal n. Asigna cada canal activo a una de sus voces. Estos mensajes

de voz son transmitidos por un grupo de canales, y estos mensajes son para

una sola voz por canal.

Tabla 225. Mensajes MIDI.

BYTE de Estado DESCRIPCION

1000cccc Desactivación de nota

1001cccc Activación de nota

1010cccc Postpulsación polifónica

1011cccc Cambio de control

1100cccc Cambio de programa

1101cccc Postpulsación monofónica de canal

1110cccc Pitch

11110000 Mensaje exclusivo del fabricante

11110001 Mensaje de trama temporal

11110010 Puntero posición de canción

11110011 Selección de canción

11110100 Indefinido

11110101 Indefinido

11110110 Requerimiento de entonación

11110111 Fin de mensaje exclusivo

11111000 Reloj de temporización

24 Canal n: Número de canal asignado por el usuario o por el mismo dispositivo. 25 Tabla continúa en la página 37.

37

11111001 Indefinido

11111010 Inicio

11111011 Continuación

Fuente: MOOG, Bob. “MIDI: Musical Instrument Digital Interface” Journal AES.

May 1985.

Estas son las tablas que se tienen en cuenta en el protocolo MIDI, aquí se

establecen los valores que tienen en código binario los distintos tipos de

mensaje al igual que la información que se usa en cada Byte (ya sea de Estado

ó de Datos). Debido a la complejidad de la guitarra eléctrica como instrumento,

en este proyecto se trabajaran como tipos de mensaje Note On y Note Off.

38

3. MARCO METODOLÓGICO

3.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

En este proyecto de grado, “Diseño y Construcción de una Guitarra Híbrida

(Eléctrica y MIDI)”, la línea de investigación que compete para el trabajo es la

de “2. Tecnologías actuales y sociedad”.

Esta línea se acopla a las necesidades de este proyecto, ya que al ser un

nuevo dispositivo que se implementa, es casi un avance para nuestra sociedad

ya que esta clase de instrumento no es muy accesible económicamente ni es

conocido a nivel nacional. Con esto, se ayuda a que los conocimientos de la

sociedad, acerca de innovaciones de productos en la producción musical, se

incrementen y fortalezcan las producciones con nuevas herramientas que

facilitan y reducen el trabajo para éstas.

3.2 SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN

La sublínea de investigación para este proyecto es “Procesamiento de señales

digitales y/o analógicas” ya que el propósito es construir una guitarra que al

emitir una señal acústica sea procesada por medio de un circuito interno de la

misma, para convertir la señal de entrada (acústica) en una señal digital que,

trabajada por medio de un software, va a ser capaz de emular los sonidos de

instrumentos diferentes a la guitarra con solo pulsar una de las cuerdas.

3.3 CAMPOS TEMÁTICOS DEL PROGRAMA INGENIERÍA DE SON IDO

En cuanto a campos temáticos, “Diseño de sistemas de sonido” es un campo

que abarca lo que respecta a la parte de la construcción de un circuito

adaptable a la guitarra, ya que siendo un nuevo dispositivo con características

de un instrumento musical que a su vez trabaja dependiendo de un software

que convierta la señal acústica en señal digital, se convertiría en un nuevo

sistema de sonido. Pero observando las funciones de este dispositivo, otro

campo relacionado con el proyecto sería el de “Grabación y Producción” ya que

uno de los propósitos de la creación de la Guitarra MIDI es el de facilitar los

procesos de producción musical, ya que con este nuevo instrumento va a ser

39

más fácil por lo que se va a poder asignar un sonido de instrumento diferente

cada vez que se desee, lo cual facilitaría la realización de una producción con

un solo instrumento.

3.4 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN

Para la recolección de información de este proyecto se llevaron a cabo los

siguientes pasos:

- Elección de micrófonos: Para el desarrollo de este proyecto fue

indispensable contar con dos transductores de entrada que fueran

reconocidos y cuyo funcionamiento fuera lo más confiable posible ya que

son usados y recomendados por artistas importantes a nivel mundial. Se

consiguió un micrófono para utilizar la parte análoga del proyecto y otro

que se pudiera usar como captador en el puente de la guitarra para el

adecuado desarrollo de la parte MIDI y la comodidad del circuito.

- Pruebas y captura de señal: Luego de haber colocado el micrófono en

una guitarra eléctrica se procederá a capturar y analizar las distintas

señales dadas por el transductor, (al tocar las 6 cuerdas una por una),

en el osciloscopio para obtener valores de Frecuencia y Voltaje.

- Conversión de los datos: Para esta parte es necesario conocer los

distintos valores que las notas musicales tienen en el protocolo MIDI,

para poder establecer los valores que se necesitan en este caso.

- Programación: Se necesita la mejor opción para que la transducción de

cada cuerda independiente de la guitarra sea codificada al protocolo

MIDI. Al tener los datos se tomará la decisión de cómo es mejor trabajar

la construcción del circuito como la programación para el óptimo

desempeño.

- Construcción: Una vez terminada la programación de manera

satisfactoria es necesario realizar el montaje del procesador de señal

digital en el cuerpo de la guitarra, esto dará pie a una nueva medición

pero ya de todo el instrumento en general.

40

3.5 HIPÓTESIS

Si a través del análisis de un sistema de comunicación, como lo es el MIDI y

desarrollando un sistema de traducción de señales de un instrumento, como lo

es la guitarra eléctrica, entonces será posible generar una conversión análogo-

digital que facilite el trabajo de músicos y productores a la hora de registrar sus

ideas de una manera digital sin tener que generar un gasto tan grande como lo

hacen actualmente para tener un controlador de tipo guitarra.

3.5.1 Variables independientes

- Algoritmo coherente para la correcta programación del controlador y

transformación de la señal análoga a digital.

- Correcta modificación de una guitarra eléctrica sin ningún cambio a las

guitarras eléctricas convencionales.

- Materiales utilizados a la hora de la elaboración de la guitarra híbrida.

3.5.2 Variables dependientes

- Este algoritmo debe incluir el correcto programa para poder usar los

micrófonos escogidos para el desarrollo de este proyecto.

- No generar ningún tipo de ruido proveniente del instrumento por algún

mal acople, este debe sonar como cualquier guitarra normal para su

óptima captura y procesamiento.

- Se toman en cuenta para que el precio de este nuevo producto no

supere a los del mercado actual extranjero.

Teniendo en cuenta lo necesario para este

de bloques en donde se encuentra detallada la forma en que se realizaron los

distintos pasos para el producto final de este proyecto. La Figura 24 muestra el

diagrama el cual será desarrollado y explicado a lo largo de es

Figura 24. Diagrama de Bloques Guitarra Híbrida.

En la Figura 24 se puede observar que en la primera parte del proyecto se

colocaron dos tipos de micrófonos; el primero, Micrófono EMG, es el encargado

de la parte de la guitarra eléctrica

Ghost es el cual va a alimentar el circuito ensamblado en la guitarra para la

guitarra eléctrica como controlador de Note On y Note Off MIDI.

4.1 MICRÓFONOS ESCOGIDO

Para la parte de la guitarra eléctrica como

de los micrófonos más reconocidos en la industria para guitarras eléctricas, el

EMG 85. Este es un micrófono de tipo Humbucker (como se explicó en el

apartado 2.3.2) que a través de la historia ha sido escogido por muchos

41

4. DESARROLLO INGENIERÍL

Teniendo en cuenta lo necesario para este trabajo, se desarrolló un diagrama



diagrama el cual será desarrollado y explicado a lo largo de es

Figura 24. Diagrama de Bloques Guitarra Híbrida.



de la parte de la guitarra eléctrica como instrumento musical y el Micrófono



MICRÓFONOS ESCOGIDOS

la guitarra eléctrica como instrumento se pudo conseguir uno


Este es un micrófono de tipo Humbucker (como se explicó en el

) que a través de la historia ha sido escogido por muchos

trabajo, se desarrolló un diagrama



diagrama el cual será desarrollado y explicado a lo largo de esta sección.



musical y el Micrófono



se pudo conseguir uno


Este es un micrófono de tipo Humbucker (como se explicó en el

) que a través de la historia ha sido escogido por muchos artistas

42

reconocidos como Chad Kroeger26, James Hetfield27, David Gilmour28, entre

otros. Teniendo referencias como los artistas que lo usan y viendo las reseñas

de sonido de este micrófono29, las cuales muestran que dependiendo el

posicionamiento de este en la guitarra se tendrá un sonido característico. Por

ejemplo, el EMG 85 es recomendado posicionarlo cerca al puente, ya que allí

se puede tener una señal muy suave pero con un muy buen contenido en bajas

frecuencias lo que enriquecería la señal de la guitarra como instrumento

musical, “permitiendo tocar desde el más suave Blues hasta el Metal más

extremo”30.

Figura 25. Micrófono Humbucker EMG 85

Fuente: http://www.emgpickups.com/products/index/2

En el micrófono EMG 85 vienen sus componentes los cuales son dos

potenciómetros, uno de ganancia y otro para el tono de la guitarra, de la misma

forma provee de un “Output Jack” ó Jack de salida, y por último trae un

adaptador para una pila de 9 voltios cuya conexión será como lo visto en la

Figura 19. Conexionado para micrófono “Humbucker” del apartado 2.3.2

Humbucker , habiendo hecho así la primera parte del diagrama de bloques

visto al comienzo de esta sección.

26 Cantante y guitarrista del grupo “Nickelback” 27 Cantante y guitarrista del grupo “Metallica” 28 Guitarrista del grupo “Pink Floyd” 29 http://www.seymourduncan.com/forum/showthread.php?t=161446 30 http://www.emginc.com/products/index/2

43

Luego de esto solo queda conectar la guitarra a un amplificador ó interfaz de

audio para poder apreciar el sonido que brinda el EMG 85.

Figura 26. Guitarra eléctrica como instrumento musical.

Al tratarse de la parte MIDI de este proyecto, se necesitaba un micrófono que

pudiera brindar la facilidad de tenerlo colocado en el puente de la guitarra,

debido a que la guitarra a modificar no tenía más espacio, y al hacer una

segunda perforación cerca al EMG podría dañar el sonido característico de

este micrófono. Para esto se encontraron unos micrófonos de piezoeléctrico

(explicados en el apartado 2.3.3) marca Ghost, conocidos como los “Pickup

Saddles”. Estos son 6 cápsulas que se colocan en el puente de la guitarra,

cada una contiene un cristal piezoeléctrico lo que genera que cada una de

estas cápsulas tenga una señal de salida propia, es decir, que cada cuerda

tenga una salida propia. A parte de generar una señal independiente por

cuerda, estos micrófonos cuentan con un sumador al final de sus líneas de

salida el cual brinda la señal de las 6 cuerdas al mismo tiempo. Estos

micrófonos tienen un efecto de compresión propio que ayudan a que el

interprete pueda tocar tan duro como él quiera sin sobrecargar el canal de

entrada.

Figura 27. Micrófonos Ghost Pickup S

Fuente: http://gleeboo.es/fotosde_Graph_Tech_Ghost

Con esto se logra tener una señal de la guitarra diferente a la del micrófono

EMG 85, la cual va poder ser procesada por los circuitos de amplificación y

procesamiento.

4.2 CIRCUITO DE AMPLIFICACIÓN

El paso siguiente en el diagrama es el del circuito de amplificación.

Figura 28. Etapa de circuito de amplificación

Primero que todo, la señal de cualquier micrófono con el que pueda trabajar la

guitarra (Ver apartado

4.1 MICRÓFONOS ESCOGIDOS

haría que el microcontrolador a trabajar teng

no tomaría valores óptimos lo cual haría que su trabajo no fuera el indicado

para este proyecto. Es por esto que como primera medida se debe realizar un

44

. Micrófonos Ghost Pickup Saddles.

http://gleeboo.es/fotosde_Graph_Tech_Ghost



4.2 CIRCUITO DE AMPLIFICACIÓN


. Etapa de circuito de amplificación


guitarra (Ver apartado 2.3 MICRÓFONOS PARA GUITARRA ELÉCTRICA

4.1 MICRÓFONOS ESCOGIDOS) da una señal de entrada muy baja, lo cual

haría que el microcontrolador a trabajar tenga dificultades en entender ésta y







MICRÓFONOS PARA GUITARRA ELÉCTRICA y

) da una señal de entrada muy baja, lo cual

a dificultades en entender ésta y



45

proceso de amplificar la señal, lo cual se haría con un circuito que tenga un

amplificador operacional.

Para esto se utilizó un amplificador operacional que llevara la señal de entrada

de la guitarra a un punto cercano a la distorsión, esto con el fin de hacer que la

señal que llegue al microcontrolador pueda ser captada de una buena manera

para su posterior programación.

Figura 29. Esquema del amplificador operacional usado.

Como se puede observar en la Figura 28, el circuito consta de resistencias,

condensadores y un amplificador JFET, de efecto de campo, cuya referencia es

TL072. En el Pin número ocho éste es alimentado por un voltaje de 5V. La

resistencia R2, que es la resistencia de retroalimentación le da al circuito una

ganancia de 3,7. Esto genera una muy buena señal de salida hacia el PIC.

Este amplificador operacional está predispuesto a usar la mitad del voltaje de

entrada por las resistencias R3 y R4 junto al condensador C2 que estaría

proporcionando un desacople a tierra

Este amplificador fue seleccionado, debido a que es muy conocido para

manejar audio y el poco ruido que genera a la salida lo hace indispensable a la

hora de trabajar en este proyecto ya que no influiría en nada la señal que se le

está enviando al microcontrolador por lo que se tendría una señal amplificada y

medianamente limpia.

4.3 CIRCUITO DE PROCESAMIENTO

Teniendo establecido el circuito de amplificación se pasa ahora al circuito de

procesamiento de la señal que provee el

salida tendrá que llegar a una entrada del microcontrolador escogido, en este

caso fue un PIC 16F88.

Figura 30. Etapa de circuito de procesamiento.

Como información adicional, e

estudio hecho previamente comparando tarjetas que trabajan con el protocolo

MIDI o simplemente tarjetas que se pueden progr

haber sido una solución para el proyecto pero con las que se estudiaron

algún inconveniente a la hora de poder trabajar

que la guitarra puede emitir. Fue por esto que se decidió trabajar con un

microcontrolador PIC 16F88

y al realizar cualqui

escogió debido a que se puede trabajar con reloj interno de cuatro (4) u ocho

(8) megahertz (MHz). Se

desempeño y después

con lo requerido en este proyecto.

4.3.1 Microcontrolador y detección de frecuencias

Para trabajar con un microcontrolador se debe saber que éste no reconoce

frecuencias como tal, es decir, no se puede trabajar directamente c

frecuencia de la guitarra a una entrada normal del PIC porque al ser señal de

46

tá enviando al microcontrolador por lo que se tendría una señal amplificada y

medianamente limpia.

DE PROCESAMIENTO


procesamiento de la señal que provee el amplificador operacional TL072. Esta


caso fue un PIC 16F88.

. Etapa de circuito de procesamiento.

Como información adicional, en el Anexo B de este documento se encuentra un


MIDI o simplemente tarjetas que se pueden programar, esto al parecer pudo

haber sido una solución para el proyecto pero con las que se estudiaron

te a la hora de poder trabajar con las distintas frecuencias

la guitarra puede emitir. Fue por esto que se decidió trabajar con un

microcontrolador PIC 16F88, primero por su tamaño, ya que es muy compacto

y al realizar cualquier circuito éste no ocuparía tanto espacio, y segundo, se


(8) megahertz (MHz). Se realizó primero un circuito pertinente para su buen

desempeño y después se le colocó una programación adecuada que cumpliera

con lo requerido en este proyecto.

Microcontrolador y detección de frecuencias


frecuencias como tal, es decir, no se puede trabajar directamente c


tá enviando al microcontrolador por lo que se tendría una señal amplificada y


amplificador operacional TL072. Esta


de este documento se encuentra un


esto al parecer pudo

haber sido una solución para el proyecto pero con las que se estudiaron existía

con las distintas frecuencias

la guitarra puede emitir. Fue por esto que se decidió trabajar con un

, primero por su tamaño, ya que es muy compacto

er circuito éste no ocuparía tanto espacio, y segundo, se


primero un circuito pertinente para su buen

ación adecuada que cumpliera


frecuencias como tal, es decir, no se puede trabajar directamente con la


47

frecuencia, y sobre todo de una guitarra, ésta tiene la posibilidad de variar en

cualquier ocasión, así sea en variaciones muy pequeñas, y de la misma forma

es una señal que no es para nada limpia, sino que está llena de armónicos31 lo

que generaría una entrada muy difícil de controlar.

En esta parte se decidió trabajar con una entrada del controlador que trabaja

con el oscilador interno de éste y genera un conteo de pulsos cuando se da

una entrada de “frecuencia”, que trabajaría dependiendo de la frecuencia de

entrada y el valor del oscilador interno.

Figura 31. Diagrama de las entradas del PIC 16F88.

Fuente: MICROCHIP. “PIC 16F87/88 Data Sheet”. Microchip Technology Inc.

2005.

Como se puede ver en la figura anterior, se tiene que la señal de la guitarra va

a entrar por “RA4/AN4/T0CKI/C2OUT”, esta es una parte del PIC que puede

trabajar como entrada y como de salida, tiene un convertidor A/D, está

multiplexado con el Timer 0 así que de la misma forma se puede trabajar como

entrada del módulo de reloj, lo cual funciona muy bien para lo que se necesita

trabajar de la guitarra.

Ya que se tiene la forma en que se va a trabajar la señal, es necesario saber

que para programar no se puede realizar una comparación entre frecuencias ni

mucho menos generar filtros independientes debido a que la guitarra tiene una

gran variedad de notas que se mueven en más de 3 octavas; cada nota da una

frecuencia distinta y ésta va a depender directamente de la forma en que

31 En acústica, el armónico de una onda es un componente sinusoidal de la señal y su frecuencia es múltiplo de la fundamental.

48

trabaje el oscilador interno y del valor que se le haya dado en la programación

al reloj interno.

Para poder conocer el valor del pulso respecto a la frecuencia, en este caso se

va a trabajar con un reloj interno de 4MHz, se debe realizar entonces una

relación entre este valor y el valor de la frecuencia deseada a trabajar, esta

relación es simple, sencillamente se divide el valor del reloj interno entre el

valor de la frecuencia a trabajar, esto es para saber cuántas veces éste va a

estar oscilando en el reloj del PIC, no es necesario usar decimales ya que se

va a generar un rango entre valores para generar solamente valores enteros y

que éste tenga unos límites tanto superior o inferior por si existen

desafinaciones al momento de usar la guitarra; obviamente el dispositivo tendrá

un mejor desempeño si se encuentra correctamente afinado.

A continuación se mostrará una tabla con los valores de las distintas notas en

una guitarra eléctrica con sus respectivos valores de pulso y sus valores en

Nota MIDI.

Tabla 332. Valores de Frecuencia, conteo del reloj interno, tiempo y Nota MIDI.

Nota Musical

Frec (Hz)

Timer Count

Tiempo (s)

Nota MIDI

E2 82,41 48538 0,01213445 40 F2 87,31 45814 0,011453442 41 F#2 92,5 43243 0,010810811 42 G2 98 40816 0,010204082 43

G#2 103,83 38525 0,009631128 44 A2 110 36364 0,009090909 45

A#2 116,84 34235 0,008558713 46 B2 123,47 32397 0,008099133 47 C3 130,81 30579 0,007644675 48

C#3 138,59 28862 0,007215528 49 D3 146,83 27242 0,006810597 50

D#3 155,56 25714 0,006428388 51 E3 164,81 24270 0,006067593 52 F3 174,61 22908 0,005727049 53 F#3 185 21622 0,005405405 54 G3 196 20408 0,005102041 55

G#3 207,65 19263 0,004815796 56 A3 220 18182 0,004545455 57

A#3 233,08 17161 0,004290372 58 B3 246,94 16198 0,004049567 59

32 Tabla 3 continúa en la página 49.

49

C4 261,63 15289 0,003822192 60 C#4 277,18 14431 0,003607764 61 D4 293,66 13621 0,003405299 62

D#4 311,13 12856 0,003214091 63 E4 329,63 12135 0,003033704 64 F4 349,23 11454 0,002863442 65 F#4 369,99 10811 0,002702776 66 G4 392 10204 0,00255102 67

G#4 415,3 9632 0,002407898 68 A4 440 9091 0,002272727 69

A#4 466,16 8581 0,002145186 70 B4 493,88 8099 0,002024783 71 C5 523,25 7645 0,001911132 72

C#5 554,37 7215 0,001803849 73 D5 587,33 6810 0,00170262 74

D#5 622,25 6428 0,001607071 75 E5 659,26 6067 0,001516852 76 F5 698,46 5727 0,001431721 77 F#5 739,99 5405 0,00135137 78 G5 783,99 5102 0,001275526 79

G#5 830,61 4816 0,001203934 80 A5 880 4545 0,001136364 81

A#5 932,33 4290 0,001072582 82 B5 987,77 4050 0,001012381 83

Para hallar el valor de Nota musical a Nota MIDI se tomar la siguiente tabla de

valores:

Tabla 4. Valor nota Musical a Nota MIDI

Fuente: http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_01_02/formatos_audio_digital/html/midiformat.htm

50

Ó simplemente se puede usar la siguiente ecuación:

Ecuación 1. Conversión de nota musical a nota MIDI.

�� = �# �� + 1� × 12� + ��

Fuente: RONA, Jeff. “The MIDI Companion”. Hal Leonard Corporation. 1994.

Tabla 5. Valores OffSet según nota musical.

Nota C C# D D# E F F# G G# A A# B

Voff 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Fuente: RONA, Jeff. “The MIDI Companion”. Hal Leonard Corporation. 1994.

Para usar esta ecuación simplemente se tiene que utilizar el número de la

octava y se usa el valor de la nota que se le da en la Tabla 5.

Ahora se procedió a elaborar la parte del circuito para el microcontrolador. Este

es un circuito al cual se le conectará la salida del amplificador TL072 a la

entrada establecida en el apartado 4.3.1 Microcontrolador y detección de

frecuencias , que sería en el PIN 4 “RA4/AN4/T0CKI/C2OUT”. El resto de

componentes se colocan para tener alimentación de voltaje y tierra en el

circuito; poder conocer que se está enviando señal MIDI mediante un LED ó

que se está llegando a un nivel pico mediante otro LED; y finalmente para la

salida MIDI la cual será la responsable de enviar la información de “Note On” y

“Note Off” a la interfaz MIDI.

En la Figura 32 se podrá observar que a la salida del amplificador operacional

se coloca una cadena de resistencias R7, R8 y R9 las cuales van conectadas a

las entradas ADC del PIC configuradas posteriormente en el algoritmo de

programación. Estas resistencias logran que los puntos positivos y negativos

de la señal que le entre al PIC sean los mismos que los puntos máximos y

mínimos de oscilación del voltaje de la salida del amplificador operacional. Esto

con el fin de tener una señal pareja para que el PIC pueda leer sus valores sin

ningún problema.

Este PIC trabaja con un reloj interno a 4MHz como se estableció en el apartado

4.2.1 Microcontrolador y detección de frecuencias

mediante un puerto serial de 5 pines y la fuente de voltaje será una pila de 9

Voltios que pasará por un rectificador de voltaje para convertirlo a 5 Voltios y

así poder alimentar todo el circuito

Figura 32. Esquema final del circuito a usar.

Este es el esquema final del circuito usado en el proyecto; fue modificado de un

circuito encontrado en la revista EPE “Everyday Practical Electronics” el cual

contaba con otro amplificador aparte

habría tenido uso. En el anex

Figura 32 junto con sus componentes.

33 Magazine. EPE “Every Day Practical Electronics”.

51


.1 Microcontrolador y detección de frecuencias ; la salida MIDI se da



así poder alimentar todo el circuito33.

. Esquema final del circuito a usar.

el esquema final del circuito usado en el proyecto; fue modificado de un


contaba con otro amplificador aparte (Anexo A), que para este proyecto no

habría tenido uso. En el anexo A se puede detallar el diagrama expuesto en la

junto con sus componentes.

Magazine. EPE “Every Day Practical Electronics”. Reino Unido. Octubre 2009.


; la salida MIDI se da



el esquema final del circuito usado en el proyecto; fue modificado de un


, que para este proyecto no

o A se puede detallar el diagrama expuesto en la

Reino Unido. Octubre 2009.

52

Imagen 1. Circuito Final

Luego se procedió a la parte final de ensamblar el circuito a la guitarra, con el

fin de ahorrar espacio en la misma y no incomodar a la persona que fuera a

interpretar este instrumento.

4.3.2 Programación

Ya se tiene entonces la forma de entrada de la señal de la guitarra y se sabe

los distintos valores para las frecuencias que puede generar una guitarra; estos

simplemente son valores de pulsos en el timer count que están dependiendo

del tiempo, asi que el PIC debe generar un muestreo a la longitud del tiempo de

la frecuencia deseada. El Timer-Count de este microcontrolador está haciendo

un conteo por pasos de 0.25uS, es decir si el timer count es 1 entonces el

tiempo será de 0.25uS. Así que ya tenemos los valores del Timer-Count y el

valor del conteo por pasos, para hacer la tabla solamente se necesita

multiplicar el valor del Timer-Count por 0.25uS:

Con los valores de tiempo establecidos en la Tabla 5 se puede encontrar los

valores pico de la señal de entrada. Esto lo que haría es diferenciar una la

amplitud (velocity) de las diferentes frecuencias pero hasta este momento,

todavía no se tiene información completa para poder enviarla al lenguaje MIDI

debido a que la señal de entrada tiene contenido negativo, es decir, al entrar la

señal de la guitarra se tiene una onda muy parecida a la sinusoidal pero con un

componente armónico muy grande, así que se debe generar dos umbrales, uno

en la parte positiva de la onda y otro en la parte negativa. Este umbral ayudará

a que no se tengan componentes armónicos filtrados en la señal y su cálculo

53

para la nota musical sea más acertado, de la misma forma la amplitud de esta

frecuencia ayudará a calcular los valores de “velocity” al eliminar la parte

negativa de la señal ó como se podrá ver en la siguiente figura “Trigger Low”.

Figura 33. Forma de onda de la señal y umbrales

Fuente: http://joebrown.me.uk/wp/?p=3273

La Figura 33 muestra una onda parecida a la producida por una cuerda de una

guitarra; como se puede ver existe un punto máximo y un punto mínimo “Peak

High y Peak Low” y dos puntos de umbrales “Trig High y Trig Low”.

El umbral de la parte positiva “Trigger High” funciona como monitoreo de la

señal, cuando ésta pasa por debajo de este nivel se considera como nota

apagada o “Note Off” lo que haría que el programa apague esa nota y espere

por una nueva que sea interpretada por el guitarrista. A continuación un

diagrama de flujo detallado con el algoritmo implementado al PIC 16F88.

Figura 34. Diagrama de Flujo de la programación al PIC 16F88

En este proyecto solo se trabajará los comandos de “Note On” y “Note Off” por

lo que en la programación no se

desafinación de nota o “Pitch Bend”, esto no afectará la interpretación del

guitarrista. También hay que tener en cuenta que al trabajar estos valores tan

precisos “por frecuencia” la guitarra tendrá un óptimo desempeño si es

afinada correctamente.

Teniendo esto, se cumple con el diagrama de bloques establecido al comienzo

de esta sección, aquí ya se tiene tanto el circuito de amplificación como el de

procesamiento. Todo esto con el fin de poder conectar el nuevo dispositiv

una interfaz MIDI la cual recibirá información enviada por el microcontrolador

programado previamente.

54

. Diagrama de Flujo de la programación al PIC 16F88


lo que en la programación no se tendrá en cuenta comandos como



precisos “por frecuencia” la guitarra tendrá un óptimo desempeño si es

afinada correctamente.



procesamiento. Todo esto con el fin de poder conectar el nuevo dispositiv


programado previamente.

. Diagrama de Flujo de la programación al PIC 16F88


tendrá en cuenta comandos como



precisos “por frecuencia” la guitarra tendrá un óptimo desempeño si está



procesamiento. Todo esto con el fin de poder conectar el nuevo dispositivo a


Figura 35. Etapa final para circuito interno de la guitarra.

4.4 ENSAMBLE

Después de haber realizado las pruebas con el circuito y establecer que

iba a ser el que quedaría para el proyecto, se procedió a ensamblarlo a la

guitarra, así que mediante una fresadora, que es una máquina grande que

trabaja con brocas al igual que un taladro, se consiguió realizar una apertura

como lo muestran las sigu

Imagen 2. Apertura del orificio para el ensamble final del circuito.

Como se puede observar, este no es un orificio muy grande por lo que no se

pretendía modificar del todo la guitarra, éste se hizo cerca al output jack de la

guitarra para poder tener al lado el conector MIDI DIN de 5 pines

de 5 Pines, lo cual haría un diseño bastante cómodo para el guitarrista ya que

ningún cable estaría en el medio y pudiera interpretar el instrumento sin

ninguna incomodidad.

si la señal llegó a nivel pico se colocaron en la parte de delante de la guitarra

junto a los potenciómetros de nivel del micrófono EMG.

55

. Etapa final para circuito interno de la guitarra.

Después de haber realizado las pruebas con el circuito y establecer que




como lo muestran las siguientes imágenes:




para poder tener al lado el conector MIDI DIN de 5 pines

, lo cual haría un diseño bastante cómodo para el guitarrista ya que


ninguna incomodidad. Los LEDs para el estado de los datos MIDI ó para saber


junto a los potenciómetros de nivel del micrófono EMG.

Después de haber realizado las pruebas con el circuito y establecer que éste







para poder tener al lado el conector MIDI DIN de 5 pines ó puerto serial

, lo cual haría un diseño bastante cómodo para el guitarrista ya que


para el estado de los datos MIDI ó para saber


56

Imagen 3. Posición del puerto MIDI y LEDs de estado.

El circuito quedó ensamblado en el orificio hecho en la guitarra como lo

muestra la siguiente imagen:

Imagen 4. Montaje del circuito en la Guitarra.

57

5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados presentados a continuación muestran los valores en voltios de

las señales obtenidas al medir los micrófonos escogidos para este proyecto, de

la misma forma se muestra en la posterior modificación de la guitarra la señal

de salida y los datos obtenidos por el software MIDI OX a la hora de haber

realizado las pruebas finales del montaje y la medición de latencia existente

entre la cuerda pulsada y el sonido MIDI.

5.1 VOLTAJES OBTENIDOS EN LA MEDICIÓN DE MICRÓFONOS

Como primera medida se hizo la medición del micrófono EMG, esto solamente

para tener la referencia del voltaje de salida de este micrófono, con esta señal

no se hizo ningún proceso ya que esta es la que irá directa a un amplificador

externo, pero de todas formas se hizo la medición y aquí están los resultados

medidos en el osciloscopio:

Tabla 6. Valores de Frecuencia y Voltaje con el micrófono EMG 85.

Nota Frecuencia(Hz) Voltaje(mV) E - Mi 82,64 150 A - La 109,2 208 D - Re 147,1 198 G - Sol 195,3 136 B - Si 247,5 178 E - Mi 333,3 156

Estos valores fueron tomados pulsando las 6 cuerdas de la guitarra por

separado al aire, se trató que la fuerza con la cual se pulsaron fuera la misma

para que los valores pudieran ser bien tomados y como resultado se obtuvo la

tabla anterior. Después de esto se hizo la medición para los micrófonos Ghost

Pickup Saddles, los cuales fueron colocados en el puente de la guitarra y cuyas

6 señales de micrófonos independientes fueron sumadas mediante un sumador

que trae este juego de piezoeléctricos para su manejo como una sola señal,

teniendo esta configuración se pudo realizar la medición y estos fueron los

resultados:

58

Tabla 7. Voltajes Obtenidos con los micrófonos Ghost.

Nota Voltaje(mV) E - Mi 355 A - La 370 D - Re 275 G - Sol 297 B - Si 268 E - Mi 255

Fueron tomados de la misma manera que en la Tabla 6, donde por medio de

un osciloscopio se pudo obtener estos resultados. Esta señal de los micrófonos

Ghost es la señal que se envía al amplificador operacional visto en la sección

4.2 CIRCUITO DE AMPLIFICACIÓN , para ser procesada en este circuito y

luego ser la protagonista en la conversión de nota musical a MIDI.

Como se puede ver en las tablas 6 y 7, los valores de voltajes en mili voltios

(mV) varían de gran manera entre los micrófonos Humbucker y Piezoeléctricos,

es por esto que se tomó la salida del piezoeléctrico para realizar el proceso a la

conversión MIDI ya que su mayor salida y su paso por el amplificador, generan

una señal más que apta para el manejo de los umbrales y los picos

establecidos en la programación; así el PIC tiene una señal excelente para

analizar y no se pierde ningún tipo de información.

Los datos obtenidos al pasar la señal de los micrófonos piezoeléctricos por el

amplificador operacional fueron los siguientes:

Tabla 8. Valores obtenidos después de la etapa del amplificador operacional.

Nota Voltaje(mV) E - Mi 1023 A - La 1154 D - Re 1013 G - Sol 1462 B - Si 1421 E - Mi 1334

Estos valores fueron tomados después de haber hecho varios intentos en los

cuales se variaba mucho la fuerza con la que la cuerda era tocada, es por esto

que se decidió usar un “Guitar Pick” o uña que ayudó a realizar una

59

interpretación uniforme. Son presentados en esta sección como simple muestra

de lo que está haciendo el amplificador operacional, lo importante de este

circuito es la transmisión de los datos MIDI que en este caso serán los Note On

y Note Off junto a los valores de “velocity” según se interprete cada nota. Hay

que recordar que como se están tomando valores por medio de un solo pin del

microcontrolador no se pudo tener la captura y conversión a MIDI de señales

en polifonía.

5.2 OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN MIDI

Para este paso y para ver que si estuviera funcionando el proyecto

debidamente se usaron los siguientes componentes:

- Interfaz M – Audio FastTrack Pro.

- Cable MIDI o Serial de 5 Pines.

- Software (Freeware) MIDI OX34 para Windows.

- Guitarra Hibrida.

Como se pudo ver en la Imagen 1, en donde se hacían las pruebas del circuito

funcionando, se tenían los mismos componentes de este proceso, pero una

interfaz diferente; simplemente se ensambló el resto del circuito para no tener

los componentes por fuera y la señal de la guitarra saliera de la misma, no de

un cable TS.

El proceso de conexionado es muy sencillo, de la salida MIDI puesta en la

guitarra se conectó el cable MIDI a la entrada de la interfaz M - Audio. Para

usar esta interfaz es necesario descargar los drivers para el manejo según la

plataforma trabajada por el computador escogido.

Luego de haber hecho el conexionado y de haber instalado debidamente los

drivers para la interfaz, es necesario escoger en el MIDI OX la entrada MIDI a

trabajar como se muestra en la siguiente imagen:

34 Software de diagnóstico para monitorear eventos MIDI.

60

Imagen 5. Ventana para escoger entrada MIDI.

Fuente: Software de diagnóstico MIDI OX.

Luego de haber escogido la entrada se debe revisar si está funcionando este

puerto de la interfaz, esto se puede ver fácilmente en el programa en la esquina

inferior derecha y en la ventana “MIDI Port Activity” que aparecerá en la

esquina superior derecha:

Imagen 6. Visualización de entrada MIDI

Fuente: Software de diagnóstico MIDI OX

Lo anterior con el fin de rectificar y ver que sí se cumple con la entrada.

Después de esto y teniendo la guitarra conectada a la interfaz, se puede

empezar a interpretar el instrumento; aquí, en el “MIDI OX” se abrirá una

ventana llamada “Monitor – Output” en donde se mostrará un monitoreo de la

señal MIDI que llega al ordenador desde el circuito interno de la guitarra.

61

A continuación la imagen de los datos obtenidos en el MIDI OX cuando se

conectó la guitarra:

Imagen 7. “Monitor – Output” cuando se interpretó la guitarra.

Fuente: Software de diagnóstico MIDI OX.

Como se puede ver en la Imagen 7, este software lo que hace es dar

información detallada de los datos MIDI que recibe. En este caso se puede ver

en la columna final de la derecha que se monitorearon eventos de Note On y

Note Off, hacia la izquierda se puede ver la nota que sonó junto a la octava en

la que se encuentra y el número del canal por el cual está siendo recibida la

información que es el Canal 1. El resto son valores y códigos en hexadecimal

propios del lenguaje MIDI que recibe este software.

62

6. CONCLUSIONES

La adaptación de un circuito electrónico a una guitarra eléctrica convencional

logró ser un buen método para el desarrollo de este proyecto, que buscaba

encontrar la mejor forma de obtener un instrumento musical capaz de funcionar

como controlador MIDI y como instrumento musical sin necesidad de

comprometer la interpretación ó forma de la guitarra.

Habiendo hecho el estudio detallado de distintas tarjetas para programar

(Anexo B) se pudo ver que ninguna de estas tenia las características

necesarias para el desarrollo este proyecto, fue por eso que se decidió usar el

microcontrolador PIC 16F88 el cual permitió el poder acoplar distintos tipos de

circuitos como el amplificador operacional, para obtener una señal de guitarra

apta para su reconocimiento en el microcontrolador, y un regulador de voltaje,

que permitió adaptar una pila de 9 voltios sin la necesidad de una fuente

externa ó una conexión adicional.

El terminal del microcontrolador escogido para trabajar la señal de la guitarra

eléctrica ejecutó una labor importante en el proyecto debido a que éste fue el

encargado de realizar las comparaciones para obtener el valor de nota MIDI

según las distintas frecuencias de la guitarra eléctrica, la amplitud ó “velocity”

con que se interpretó y su desactivación o “Note Off” al momento de detener la

interpretación.

Este proyecto mostró una gran importancia hacia la guitarra eléctrica como

controlador debido al uso que se le está dando en la actualidad. Es por lo cual

este trabajo ha dado una herramienta nueva a la hora de realizar una

producción, dejando que el usuario tenga la posibilidad de escoger el

instrumento con el cual se sienta más cómodo para trabajar.

Como trabajo futuro, se podría tener que para trabajar polifonía se pueden

realizar 6 circuitos de los estudiados en este proyecto, cada uno iría conectado

a la señal independiente de cada cuerda que los micrófonos Ghost proveen, el

63

problema sería que la transmisión MIDI podría resultar un poco lenta puesto

que tendría que manejar información de 6 puertos diferentes.

64

7. RECOMENDACIONES

Tomando como punto de partida este trabajo de grado es posible realizar

una guitarra como controlador MIDI mejorada que pueda ser capaz de

trabajar con los distintos eventos de una guitarra que se dejaron a un lado

en este proyecto como lo son “Slides”, “Pitch Bend” y los acordes ó

polifonía. Esto requerirá de una tarjeta con mejores especificaciones y de un

nuevo algoritmo de programación adecuado a estos parámetros.

Se debe conocer bien la interfaz MIDI y el computador con los cuales se

está trabajando, como recomendación, es indispensable tener una interfaz

actual, con los drivers correspondientes instalados en el ordenador, para

trabajar el dispositivo sin que éste muestre algún tipo de latencia.

Tener presente que el dispositivo cuenta con un LED que indica cuando la

señal de la guitarra está saliendo con un nivel muy grande, si se tiene que la

luz de este emisor está siendo constante, la señal de la guitarra que sale

puede sobrecargar el amplificador operacional, lo que haría que el PIC no

pueda reconocer bien los picos de la señal y no funcione correctamente.

Para un óptimo funcionamiento del dispositivo, se recomienda que el

intérprete modere la velocidad de ejecución a una velocidad de “Tempo” de

120 BPM lo que ayudaría al módulo para poder captar y reproducir las notas

debidamente.

65

BIBLIOGRAFÍA

AES. “MIDI and Musical Instrument Control”. Journal AES Volume 51 Issue 4

pp. 272-276. April 2003.

SMITH, Dave. WOOD, Chet. “The 'USI' or Universal Synthesizer Interface” .

AES Convention 70. 1981.

WARING, Dennis. RAYMOND, David. “Make Your Own Guitar and Bass”,

Sterling Publishing. Ney York 2001.

BUENO, Jorge. Artículo en Revista Especializada “Guitarra Total”. “Single Coil”

NOEL-JHONSON, Marc. “Getting Great Guitar Tone” part 7. Julio 15. 2010

BLOG. “Vintage Gibson Humbucker Specs and General Pickup Tech” Abril 28,

2009.

COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F “Amplificadores Operacionales

y Circuitos Integrados Lineales”. ED Prentice – Hall Hispanoamericana S.A.

México 1993.

RUÍZ ROBLEDO, Gustavo A. “Electrónica Básica para Ingenieros”. Textos

Universitarios. Universidad De Cantabria. España 2009.

Journal AES. “MIDI And Musical Instrument Control”. Vol. 51. No. 4. April

2003.

JORDÁ PUIG, Sergi. “Audio Digital y MIDI, guías monográficas”. Anaya

Multimedia. Madrid 1997.

RONA, Jeff. “The Midi Companion: The ins, outs and throughs”. Hal Leonard

Corporation. Subsequent edition. 1994.

66

MOOG, Bob. “MIDI: Musical Instrument Digital Interface”.Journal AES, Vol 34

No. 5. May 1985.

MOLINA REBERTE, Albert. “Conversor Wave a MIDI en tiempo real para

Guitarras Eléctricas”. Proyecto final de carrera. Universidad de Catalunya.

Junio 2006.

RIPE RODRIGUEZ, Andrés. “Dispositivo conversor de nota musical a nota

MIDI para bajo eléctrico”. Proyecto de grado. Universidad San Buenaventura.

2008.

Magazine. EPE “Every Day Practical Electronics”. Reino Unido. Octubre 2009.

67

INFORMACIÓN EN INTERNET

http://www.yamaha.com/yamahavgn/CDA/ContentDetail/ModelSeriesDetail.html

?CNTID=24770

http://www.axon-

technologies.net/modules.php?op=modload&name=News&file=article&sid=1&m

enu=101

http://www.emginc.com/products/index/2

http://www.midi-hardware.com/about

http://www.sowa.synth.net/

http://eroktronix.com/

http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_01_02/formatos_audio_digital/html/midiformat.htm

http://potulfx.blogspot.com/

68

ANEXOS

A continuación una imagen del circuito implementado en el proyecto junto a sus

componentes:

Figura 36. Esquema de

Microcontrolador PIC 16F88

Amp. TL072

Regulador L7805

Condensadores:

69

ANEXO A

CIRCUITO USADO PIC 16F88


Figura 36. Esquema de circuito usado.

Microcontrolador PIC 16F88 C1: 100nF

C2: 22uF

C3: 100nF

C5: 22uF


70

C6: 100nF

C7: 100nF

C8: 100nF

Resistencias:

R1:180K

R2: 680K

R3:4.7K

R4:4.7K

R5:470K

R7:18K

R8:27K

R9:15K

R10:100

R11:100

R12:220

R13:220

Como se puede observar en el diagrama del circuito usado y en la lista de los

componentes no existe el condensador C4 ni la resistencia R6 por lo que fue la

parte del circuito que se modificó de la revista EPE “Every Day Practical

Electronics” sacando entonces el circuito que se puede ver a continuación:

Figura 37. Circuito eliminado de esquema propuesto en la revista EPE.

71

ANEXO B

ESTUDIO DE DIFERENTES TARJETAS

En una etapa de la investigación para el proyecto se pensó en usar tarjetas ya

construidas y funcionales en cuanto al protocolo MIDI. En este anexo se verá

parte del estudio que se hizo y el por qué no se escogieron.

TARJETAS PARA PROGRAMAR Y CONVERSIÓN A MIDI.

Se realizó una búsqueda muy detallada ya que para el óptimo desarrollo de

este trabajo se necesitaba que la tarjeta tuviera la facilidad de recibir señales

de audio, provenientes de la guitarra eléctrica, también que esta tarjeta pudiera

manejar una salida digital ó en el mejor de los casos una salida MIDI.

Como primera medida se encontraron unas tarjetas hechas especialmente para

aplicaciones MIDI por un diseñador electrónico independiente llamado Roman

Sowa35, quien en su página de internet36 ofrece un catalogo numeroso para la

escogencia del consumidor. De la misma forma se encontraron distintas

tarjetas cuyas entradas análogas pudieron haber solucionado el problema para

la captura y reconocimiento de la señal, pero al trabajar con una señal

proveniente de una guitarra eléctrica se estaría trabajando con frecuencias lo

que hace complejo el manejo de la señal y su programación para la conversión

a MIDI. A continuación se presenta una tabla con las distintas tarjetas

investigadas para su posible uso en este proyecto.

35 http://www.midi-hardware.com/about 36 http://www.sowa.synth.net/

72

Tabla 9. Estudio de las tarjetas y características.

Nombre de la

tarjeta Fabricante Inputs Outputs

Preci

o Características

MRG2 Roman

Sowa

5 Scanner

Inputs MIDI OUT 55 €

Equipado con scanners que

crean la facilidad de crear

un hardware MIDI de 640

Teclas

MIDI INPUT

-

MRG3 - LP Roman

Sowa

4 Scanner

Inputs - 40 €

No con)ene MIDI OUT

por lo que cuenta con un

socket que se ajusta al

MRG3

MRG3 Roman

Sowa

4 Scanner

Inputs MIDI OUT 40 €

Su aplicación principal es

como controlador MIDI

para un organo virtual de

tubos

MIDI 128 Roman

Sowa

2

Keyboard/ped

al - 60 €

Cubre 384 contactos en

teclados de 5 octavas

7

Potenciometr

os

MIDITRON EROKTRON

IX

10 Analog

ADC 20 Analog

149

U$

A pesar de la can)dad de

entradas y salidas que )ene

este disposi)vo ,solo se

puede usar para

aplicaciones de sensores y

robó)ca

20 Digital 20 Digital

MIDI INPUT MIDI OUT

VS 1053 VSLI Stereo Line IN

Stereo

Line Out 40 €

Recibe señales MP3, WMA,

AAC. No trabaja MIDI.

Headphon

e Out

Y1808HV DSP

Chipset

8 Video IN -

60

U$

A pesar del numero de

entradas de audio esta es

una tarjeta PCI. 8 Audio IN

dsPIC33FJ64GP8

02 Microchip

MIDI INPUT Stereo

Audio Out

590

U$

Excelente para trabajar

osciladores controlados por

voltaje, LFO, generadores

de Transientes y sintesis

digital controlada por MIDI 2 ADC INPUT

Como se puede observar en la tabla, se estudiaron distintas tarjetas muchas de

ellas tienen como entradas “Scanner Inputs” los cuales trabajan con señales

análogas pero no de audio, es decir, reconocen que la señal proviene de un

dispositivo análogo, pero no reconocerían un cambio en frecuencia que exista

en cada uno de estos.

73

Figura 38. Tarjetas estudiadas en la tabla anterior.

Un dispositivo como el “MidiTron™” es un módulo muy completo, de hecho se

trata de un microcontrolador PIC 18F2320 que viene pre - programado

directamente de la fábrica. A pesar de sus diez entradas ADC y sus puertos

MIDI IN y MIDI OUT, este aparato tiene las mismas limitaciones que se

hablaban en el párrafo anterior, es decir, reconocen las entradas análogas pero

a la hora de trabajar con frecuencias, éstas entradas no podrán reconocer el

cambio que hay de una frecuencia a otra. Una ventaja del “MidiTron™” es que

al ser el centro de su funcionamiento un PIC éste se podría reprogramar con un

algoritmo propio que cumpla con los requisitos que se deseen; la desventaja,

es que al modificar esta programación, muchos de los caminos del circuito y las

conexiones internas no se conocen, así que se podría dejar inservible algunos

de los módulos que trae este dispositivo ya que su fabricante Eric Singer de

Eroktronix por razones de exclusividad no comparte el algoritmo inicial de este

módulo.

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Figura 39. MidiTron™ de Eroktronix realizado por Eric Singer

Fuente: http://eroktronix.com/

El resto de tarjetas, como se puede ver en la tabla, tienen entradas que si

podrían trabajar audio ya que son entradas en estéreo, la desventaja de éstas

tarjetas es que no se consiguen tan fácil y muchas de ellas requieren su

compra en cantidades ya que las venden para empresas y entidades grandes

que trabajan realizando dispositivos con éstas.

numero rae: fecha de elaboración: 14 / 06 / 2011

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