数字制造讲义06-MIDI 和 OSC 数据传输练习

数字制造讲义01-成为数字世界的建造者
 数字制造讲义02-Arduino入门
 数字制造讲义03-电路基础
 数字制造讲义04-负责输入和输出的智能元件
 数字制造讲义05-软硬件数据通信

回顾

上一节课，我们学习了有哪些方式把不同的软硬件连接在一起，让它们之间可以传递数据，完成一定的功能。

有线的方式主要使用数据线进行串口通信。在远距离传输的场景下，则常使用互联网（广域网/局域网）。基于无线的连接主要包括 Wifi 和蓝牙。

传输音乐数据最常用的协议包括 MIDI 和 OSC。OSC 的分辨率更高、可传递的参数更丰富，它使用 UDP / IP 和以太网通过 Internet和局域网传输。

OSC 已广泛应用于音乐表演、机器人、视频性能接口、分布式音乐系统和进程间通信等领域，在实验音乐控制器中更是必不可少。

下面我们就来实际操作几个例子。

Mobile MIDI 2 Max

从移动端发送 MIDI 数据给其他设备，可以使用类似 KnobLab 的 APP，它支持多种传输方式：

首先下载 KnobLab App。

然后我们在 Max 里面建一个简单的 patch，接收 KnobLab 发过来的 midi 数据，然后传给键盘并且 makenote：

打开 Setting 里面 MaxOS 的 Wifi 连接说明：

打开电脑里的 Audio MIDI Setup，打开 MIDI Studio，点工具栏上的网络图标:

打开网络设置窗口，在 My Sessions 下面勾选 Session 1，然后在 Directory 里面可以看到自己的手机(电脑和手机需要在同一个 Wifi 网络下)。然后点 Connect。

这时候已经可以用 KnobLab 操作，向 Max 发送 MIDI 数据了。在 Max 里面，要注意选择 midiin 的来源，双击对象就可以看到 Session 1 的选项，选择后，Max 才开始接收数据。

在 KnobLab 的主界面上转动旋钮，Max 就会发出对应的 MIDI 音高。

Mobile OSC 2 Max

在触摸设备如 iOS 上，用 TouchOSC 操作复杂的 MIDI Controller 非常方便。

首先，在移动端下载 TouchOSC，在桌面端下载编辑器。

在编辑器里面可以创建自定义的操作面板。我们也可以直接使用 TouchOSC 里面预设的面板。在设置页面的 Layout 项，点击进去即可选择面板。

连接的关键是设置 TouchOSC 的 IP 地址和输入输出端口。

确保电脑和手机处于同一个 Wifi 网络。然后我们查询电脑的 IP 地址。打开 Terminal，Windows 系统使用命令 ipconfig，MacOS 系统使用命令 ifconfig，回车后可以看到一长串的数据，仔细找到其中以 192.168 开头的局域网 IP 地址：

en1: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
	ether 24:f6:77:08:87:04
	inet6 fe80::81c:2c9b:50cf:8e39%en1 prefixlen 64 secured scopeid 0x7
	inet 192.168.xx.xxx netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.xxx.xxx
	nd6 options=201<PERFORMNUD,DAD>
	media: autoselect
	status: active

broadcast 后面的 192.168.xxx.xxx 就是需要填入 TouchOSC 设置中的 IP 地址。

打开手机 APP 进入设置页面，在 Host 里面填入上面的的 IP地址。

设置输入端口 Port(outgoing) 为某个数值，如 8800。

接下来就可以在 Max/MSP 里面接收和发送 OSC 数据了。因为 OSC 通过 UDP 协议传输，所以使用 udpsend 和 udpreceive 对象：

udpreceive 的 port 参数应该跟 TouchOSC 设置的输出端口一致，如上图的 8800。

Max 接收到数据后，可以看到 OSC 的数据格式类似文件路径 URI：/{序号}/{参数名} {参数值}。

这样我们就把手机和电脑连接起来。只要将 TouchOSC 里面所有的 controller 都映射到 Max 中，就可以在手机上实现效果丰富的个性化控制。

Arduino 2 Max

Arduino 和 Max 也可以方便地勾搭上。我们试着做一个旋钮控制音高的小应用。

首先搭出最简单的电位计电路。电位计正极接 5V 端口，负极接 GND，数据脚接 A0 端口：

Arduino 中的代码也非常简单：

int sensor_pin = A0;
int knobValue = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(9600); // open the arduino serial port
}

void loop()
{
  knobValue = analogRead(sensor_pin);
  Serial.println(knobValue);
  delay(500); // pause
}

电路和 Arduino 发送数据已经准备好。接着我们处理 Max 接收数据的逻辑。

咦？为什么这么多接线？

其实并没有看上去复杂。

我们转动电位计，打开 Arduino 的串口监视器查看是否可以正常读数。然后再观察 Max 中有哪些数据进来。

Max 中使用 serial 对象读取串口数据，不过它输出的是未经处理的原始格式。如果用 print 对象打印出来，会看到接收的数据会是以下格式：

第一行的 13 和第三行的 10 都是标记，第二行和第四行才是串口数据，但是它是 ASCII 码，而不是直接可以使用的数字。所以还需要用 itoa 和 fromsymbol 对象将 ASCII 码转换为数字。因为电位计发送的模拟数据范围是 0~1023，所以接着我们用一个 scale 把数据映射到 MIDI 的数据范围 0~127，这样就可以发出音高了。

Bonus

Arduino 能不能直接跟 Ableton 连接呢？当然是可以的。

Ableton 已经提供了 Package，跟 Arduino 连接后，可以做好多脑洞大开的酷炫应用：

Max for Live Connection Kit_腾讯视频

具体教程，请查看：Ableton Live 连接 Arduino 教程。