Electro HandPan V3.0
Valdivia - Chile Mayo 2019
Por Alejandro Torres y Jorge Lezana

Desde el 2008 que fue cuando vi un Hang en directo.. y quede impactado por el sonido, Rondo mi cabeza muchas ideas interesantes.. que comencé a investigar y probar.. pero me llevo un par de años el proceso de llevar a cabo un prototipo que funcionara medianamente bien..  y así fue, como nació el su inicio el Electro Hang, y que después se convirtió en Electro Hang V2.0.

Básicamente es un instrumento con conectividad Midi, en concreto un PAD con sensores y electrónica que trasmitían la información al PC o Notebook  y que se podía usar con cualquier software que permitiera manejar Samplers o archivos de audio que contenían los sonidos básicos de un HANG o HandPan y que pudieran reproducirse al momento de tocarlo.

La idea Original fue hacer un instrumento virtual que no dependiera de un PC de escritorio o Notebook, pero mis conocimientos de ese entonces y la suma de que no tenía ayuda en el área que desconocía (Software) lo hicieron imposible, (para caminar primero hay que gatear) pero el esfuerzo de estas primeras etapas fue completamente necesario.

Es evidente que estar dependiendo de un PC de escritorio o Notebook acarrea poca libertad e independencia, y además que para que funcionara correctamente había que tener conocimientos variados, un sin fin de cosas podría salir mal y no funcionar.

A pesar de todo, en mi poder había un instrumento interesante que funcionaba y que tenía mucho potencial, pero que solo pude disfrutar yo y un grupo muy reducido de amigos y familiares, uno de estos amigos vino de muy lejos a visitarme para ver cómo estaba el proyecto y ofrecerme todo su apoyo, Juan Patricio Sánchez de Argentina, gracias por esa tremenda visita y tus aportes sobre el tema.

Así pasaron los años, mi vida cambio, el tiempo no era el mismo y los recursos ya no podían destinarse tan fácilmente a desarrollos, aun así, jamás deje que mis sueños se quedaran en un cajón.

Con menos frecuencia que antes seguí buscando alternativas a la solución que quería y de casualidad   (como muchas cosas en esta vida) este 2019 vi un poco de luz al final del camino, encontré un proyecto más que interesante, el 2015 alguien ya había desarrollado un pequeño programa que corría en Linux, y que permitía cargar samplers (audio en formato Wav) y hacerlos sonar usando un PAD Midi cualquiera, este proyecto se llama SamplerBox (http://www.samplerbox.org/) la gracia era que ocupaba la placa RapsBerry Pi versión 2 en adelante  y usando algunos accesorios electrónicos adicionales permitía hacer la magia que tanto busque en su tiempo.

En esta Foto se puede apreciar mi pad midi de aquellos años, conectado a la Rapsberry PI, su fuente de alimentación y un amplificador de audio.

Otra Foto mas detallada del conjunto y además un video de muestra…

1° Prueba Electro HandPan V3.0

A pesar de no ser una placa óptima para este proyecto, el pad Midi Electro Hang V2.0 Funcionaba!!!!!  No bien del Todo pero lo hacía.

Si bien no tenía todo lo necesario para que funcionara correctamente, debido a que los materiales eran ya antiguos y de bajos recursos en cuanto a Hardware, hablamos del año 2012 en donde el procesador y la ram eran muy limitantes.

Esto fue un importante avance.. tenía disponible un Software y Hardware completamente Libre para desarrollar lo que tanto quise  y lo más importante, podía adaptarlo a un nuevo diseño llamado:
Electro HandPan V3.0 o "EHP V3.0."

Nota1: Una de los puntos a superar en la version anterior, era que existía un retardo entre lo que tocas y lo que se reproducía, aunque era leve, se notaba, así que había que mejorarlo, lo que no sabía si era por el PAD o por el Software del PC, pero Cuando termine la Prueba, me di cuenta que con la Rapsberry Pi, No existía tal retardo, el golpe con el sonido era a oídos humanos “Instantáneo”, algo que de sobremanera me alegro.

Fue aquí donde mi viejo amigo y también amante de la música, Alejandro Torres tomo relevancia, me decidí mencionarle que el proyecto volvió a tomar vida y después de unas charlas por WhatApp se entusiasmó y decidió cooperar a la distancia en aspectos que yo desconozco, específicamente Software, Grande Chaval!!!! 
(Mucho tiempo sin saber de él, se encontraba en España en ese momento).

Él fue quien en su momento me dio una idea interesante que se plasmó en una pequeña página que podía mostrar un DEMO de mi prototipo, que virtualmente las personas en su casa vía teclado de un PC (de escritorio o notebook), pudiera tocarlo en una escala determinada, pagina que aun esta operativa, la pueden ver por acá:

http://www.aeromodelistasdechile.cl/jorgel/Electronica/ehang/ehpv.html

El investigara el Software usado en la placa Rapsberry y veremos que podemos optimizar para mejorar el desempeño y quizás agregar algún extra en el funcionamiento, pero claro esto requerirá tiempo, asi que paciencia, recuerden que esto lo hacemos fuera del horario de trabajo de cada uno.

Para darle tiempo a Alejandro en su investigación decidí por mi parte avanzar en el hardware, pero para ello debía invertir en nuevo material electrónico, tome algunos ahorros y compré nuevos sensores y electrónica para probar nuevas ideas con el fin de simplificar lo que ya tenía y crear un pequeño prototipo que podremos construir relativamente fácilmente y poder ir probando los avances. 

Fue así que decidí no desmantelar el Electro Hang V2.0 para probar las nuevas ideas, pero debía intentar simplificar y mejorar lo que ya funcionaba.

NOTA 2: En los años que el proyecto estuvo sin noticias, me dedique a modelar en 3D usando FreeCad y me arme una impresora 3D para probar diseños que podía realizar con mediana facilidad, pase muchos meses estudiando y viendo tutoriales, los cuales dieron un sin fin de experiencia que hoy podría aplicar a este proyecto.

Investigando el diagrama de SamplerBox, me permitió aventurarme en eliminar la interfaz MIDI, debido a que ocupaba un puerto USB, en su diagrama se veía que podían ingresar los datos MIDIS directo por el puerto GPIO, lo que era interesante.

Elimine todo lo que no utilizaría y me decidí a partir de cero con un “arduino uno” un par de botones e intentar reproducir algunos sampler y verificar que podía eliminar la interfaz.

Todo el conjunto armado en modo de prueba.

Programe en arduino un par de notas midis, use un banco de sonidos de un Hang en escala Hijaz.

Pulsando cada botón, se debía escucharse una nota diferente.

A pesar de no poder conectar directamente la Rapsberry con Arduino por que los niveles de tensión en la comunicación son diferentes, me las arregle para que no corriera riesgo el Puerto GPIO y no se quemara.

Después de un tiempo de trabajo, logre la tan esperada comunicación y las notas Midis fueron trasmitidas sin problemas.

2° Prueba Electro HandPan V3.0

2° Etapa: “Sensores con Respuesta a la Intensidad y Botones para el Cambio de Bancos de Sonidos.”

Pase un tiempo depurando el programa de arduino para que trasmitir velocidad (intensidad a golpe) y la nota que tenia que escucharse.

Para ello volví a ocupar sensores piezoelectricos, ya que los había usado anteriormente y despues de tanto tiempo seguian funcionando.

El trabajo era hacer que si golpeas suave el sensor, se debía escuchar la nota con un nivel de volumen suave (ir a reproducir un audio de un golpe suave).

Por el contrario si el golpe era más fuerte, se debía escuchar la nota con un nivel de volumen más fuerte (ir a reproducir un audio de un golpe fuerte).

Esto es importante para darle un realismo adecuado al instrumento, para ello había que recopilar a lo menos 5 a 6 niveles de intensidad por cada nota ejecutada, por lo que si tenemos 8 notas en nuestro pad. el banco de sonidos debe ser de al menos 40 a 48 muestras de sonidos por escala a usar.

Tambien debemos cambiar los bancos de sonidos  por ejemplo otro Hang con otra escala.

El problema que presenta el diagrama de SamplerBox, es que está pensado para un teclado Midi, que tiene muchas teclas, por lo que cambiar una escala, cambia la nota que tocas, osea subes o bajas dentro del teclado y listo, pero eso no ocurrirá en el pad midi que tiene solo 8 o 9 notas, había que de algún modo, cambiar la escala, pero sin mover la posición de cada sensor, para ello, la Rapsberry no debía cambiar el banco, si no, la placa de Arduino tenía que ser la encargada de ello, gagregue un par de botones y un poco de programación extra, cargué algunos bancos más de sonidos de la propia página de SamplerBox y además agregué la escala de un hang, en total 3 bancos.

3° Prueba Electro HandPan V3.0

En segundo plano también trabaje en que pudieran sonar más de 1 nota a la ves y así dar polifonía al pad, que era esencial para lograr ampliar los matices que se logran al tocar.

Después de corregir algunos errores de programación, se pudo comprobar que la prueba es un Éxito también.

Pensando en un sensor que pueda ajustarse, fue que diseñe 3 puntos de apoyo en donde 3 tornillos harian presión sobre el sensor, siempre usando amortiguación con pequeñas capas de Goma eva en la parte superior como Inferior del sensor Piezo.

Una primera Vista del Pad de Pruebas con el sensor en posición.

Para evitar Vibraciones que activen el pad se recubrió con Goma Eva tanto en el centro del Pad, parte superior e inferior y bajo el Sensor mismo, con el fin que amortigue los golpes muy fuertes que pudiera recibir.

Un Pequeño video demostrativo de esta prueba se puede apreciar aca:

4° Prueba Electro HandPan V3.0

Al ver que esto funciono, realice 8 pad completos para pruebas que realice por un par de días y ver como se desempeñaban.

Después de un par de días de pruebas, se hacía necesario poner estos Pad en una estructura para poder probar de manera correcta los sensores, esto me llevo a diseñar una nueva estructura y ver la posibilidad a futuro de ver si puede ser la estructura definitiva.

Después de tener todo impreso vino el ensamble final.

Ahora solo quedaba montar los sensores y diseñar algunos soportes para las placas electrónicas y el computador.

Con el fin de que este prototipo sea funcional le coloque un par de baterías de litio y un regulador a 5V, con ello ya esta completo para las pruebas.

Este prototipo tenía en su interior algunos bancos de sonidos y un par de escalas para poder probar, con el fin de evaluar su desempeño.

En resumen, 6 Escalas (Hijaz, Gen2, Integral, Aeolian, Melog, Celitc)
con las que se ejecutaban 4 Bacos de sonidos (Hang 1 Generación, Hang 2 Generación, HandPan 1 y 1 Tongue), todos estos bancos de sonidos recopilados y modificados para que la memoria del pc trabajara lo más óptima posible.

Asi pasaron un par de semanas en donde puede hacerme una idea de este nuevo modelo.

VIDEO PENDIENTE

Varios problemas se presentaron en las pruebas:

1. El Audio era de muy baja calidad, por lo que era necesario buscar alguna alternativa.
2. La respuesta al tacto de los sensores, aún le faltaba depuración.
3. El computador usado ya estaba descontinuado y no se podría comprar en masa para una futura venta.

Bastante desanimado por el punto N°3, ya que esto dejaba una vez más el proyecto en nada nuevamente, me obligo a replantéame todo, sobre todo si valía la pena continuar después de tantos años de esfuerzo, varios de los puntos a superar estaban un poco fuera de mis conocimientos…  por lo que dejé el proyecto por un tiempo antes de tomar una decisión final.

A pesar de tener un prototipo funcionando, lamentablemente se vio forzado a cerrar esta nueva versión, por falta de material, investigación y quizás un nuevo desarrollo.

Con una amarga derrota (que no es fácil aceptarla) decidí tomarme unos meses, ya que cada desarrollo requiere una gran cantidad de energía, mucho tiempo y también dinero, sumado a esto que no estoy dedicado al 100% al Proyecto ya que tengo un trabajo estable que requiere del 80% de mi tiempo, sin contar la familia quienes son el pilar fundamental para seguir adelante, en mucho de este tiempo me vieron trasnochar y trabajar mucho en algo que quizás no entienden del todo, pero que para mí tiene un valor enorme, aun así ahí estaban apoyándome. Por eso y más, infinitas Gracias.

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Jorge O. Lezana S.
Ing. Electrónico
Valdivia
Chile