Edward Upton, meglio conosciuto come DMX Krew, è stato un forte sostenitore della scena musicale elettronica Do It Yourself britannica negli ultimi 25 anni. Sotto il nome di DMX Krew, ha prodotto acid, electro e IDM fin dagli inizi del 1990, rilasciando numerosissime release non solo per le proprie label Breakin' e Fresh Up Records, ma anche per molte altre ben più blasonate come la Rephlex di Aphex Twin, la Strange Life di Legowelt, e più recentemente, la Hypercolour.
In questo articolo parleremo dell'Opal Rhythm Computor, una drum machine e un campionatore che Ed ha costruito da zero usando la scheda Bela. L'Opal si basa su una drum machine francese ultra-oscura chiamata RSF SD140.
Ed ha imparato a programmare con Pure Data, ha ordinato Bela, ha progettato, saldato e costruito la sua drum machine, The Opal Rhythm Computor, e l’ha riempita di suoni creati con il suo sintetizzatore Roland Alpha Juno.

Cos'è Bela
Bela è un sistema embedded open source per l'elaborazione audio in tempo reale con latenza ultra-bassa. Basato sul computer single-board BeagleBone Black e dotato di un ambiente hardware e software personalizzato, Bela integra l'elaborazione audio e la connettività dei sensori in un unico pacchetto ad alte prestazioni. Bela è stata progettata per essere una piattaforma flessibile per musicisti, progettisti di strumenti, appassionati di audio e artisti interattivi.

Ed Upton ci racconta com'è nata la Opal Rhythm Computor, fonte : Bela blog
Innanzittutto Ed ci parla delle ragioni che lo hanno portato a ricreare una drum machine RSF SD140. Non avendo mai costruito un circuito, saldato o programmato prima, Ed ci guida attraverso la sua prima esperienza nel costruire da zero il proprio hardware musicale. Ciò include la codifica del comportamento dello strumento, l'interfaccia con pulsanti e schermi, la saldatura di tutto e la progettazione di un case per alloggiare lo strumento.
" Possedevo già un Akai S950 nel corso del 1990 ma avevo un disperato bisogno di ottenere un sampler che fosse pulito e realistico, e alla fine spesi una grossa cifra (per me) su un Kurzweil K2000 di seconda mano. È ancora la cosa più costosa che abbia mai comprato per il mio studio e ora vale molto meno dei synth che mi sono costati meno di £ 100 durante lo stesso periodo. Pochi anni dopo ho ottenuto il mio primo MPC2000 e ho subito apprezzato il concetto di campionatore e sequencer integrato, soprattutto per la batteria, ma non ne ho mai gradito più di tanto il suono colorato."
Dieci anni dopo Aphex Twin mi parlò della RSF SD140 che aveva usato nella maggior parte delle sue prime tracce. Casualmente quindi mi sono imbattuto in un SD140 danneggiato che sono riuscito ad acquistare per poco . Subito mi sono innamorato del suono sgangherato e distorto che produceva, ed ho realizzato alcuni dischi con questa macchina Il suono era sorprendente e grintoso e l'interfaccia utente era estremamente semplice e veloce da usare, molto più veloce di un MPC.
Potevo facilmente creare stranezze tipo Aphex e molto altro. Sfortunatamente il mio aveva solo 6 delle 14 memorie sonore funzionanti - il PCB era danneggiato e gli antichi chip PRAM erano morti. Dopo un po avevo scoperto che in Francia c'era un tecnico di riparazioni chiamato CEM3374, specializzato nella riparazione delle attrezzature RSF, quindi gliel'ho spedito. Dopo alcuni mesi ha smesso di rispondere alle mie e-mail e non l'ho mai più sentito. Aveva rubato la mia SD140 e non ero riuscito a trovarne un'altra in giro.
Ho provato un sacco di esperimenti con l'effetto "grunger" sull'MPC1000, e ho acquistato un DSP4000 di Eventide e ho creato i miei programmi di riduzione del tasso di campionamento e bit nel tentativo di recuperare il suono dell’SD140. Sebbene abbia scoperto alcuni suoni fantastici, era molto lontano dall'SD140 e inoltre, era troppo tedioso dover eseguire un suono aggiungergli un effetto e modificarlo ogni volta invece di accendere la macchina, campionare alcuni suoni in pochi secondi, e averli immediatamente pronti come per magia.
Aggiunge ED "praticamente ogni campionatore dopo il 1990 ha avuto un filtro anti-aliasing che è quello che gli ingegneri ritengono che i campionatori avrebbero dovuto avere per renderli puliti. E non volevo che i miei campioni sembrassero puliti. Volevo che sembrassero interessanti”.
Mentre stavo perdendo la speranza di trovare un altro SD140, ho visto un post su Facebook su un progetto Kickstarter chiamato Bela. Un accessorio basato su un piccolo computer Beaglebone Black, che forniva molti input e output digitali, analogici e audio, e permetteva all'utente di compilare patch del linguaggio di programmazione di sintesi musicale Pure Data e di eseguirli con una latenza molto bassa.
Così ho avuto l'idea: forse avrei potuto imparare a creare la mia drum machine con il suono dell'aliasing e l'interfaccia fulmineo che amavo dall'SD140.
Non sapevo nulla di programmazione o di elettronica, ma sembrava quasi qualcosa che avrei potuto gestire se mi fossi preparato ad essere molto paziente. Avevo realizzato alcuni dei miei effetti visivi per i miei spettacoli dal vivo utilizzando Quartz Composer e Pure Data sembrava molto simile come linguaggio di programmazione da imparare.
Così ho deciso di scaricare Pure Data e provato a vedere se riuscivo a farcela. Se ci fossi riuscito avrei sostenuto il progetto Kickstarter e ordinato una scheda Bela.
I primi giorni con il PD sono stati molto lenti e ho quasi mollato. Ogni frase che ho letto delle guide online presupponeva conoscenze di programmazione che non avevo. Ho dovuto utilizzare Google quasi sempre per ogni termine che ho incontrato solo per capire le basi assolute su come iniziare.
Tuttavia, una volta acquisita la conoscenza dei concetti, ho esaminato alcuni esempi di macchine per la batteria che altri avevano realizzato e ho iniziato ad adattarli per fare le mie cose. I forum su PD sono stati estremamente utili sia all'inizio che dopo. La mia prima drum machine in PD ha utilizzato l'interfaccia grafica di base per consentire la programmazione in griglia di alcuni suoni. Era brutto e semplicistico ma ha funzionato. Ho aggiunto un paio di funzioni come l'accordatura dei campioni, i livelli di accento per ogni suono e il pattern swing, e improvvisamente ha iniziato a suonare abbastanza bene! Ho fatto il grande passo e ho inviato i miei soldi al progetto Bela su Kickstarter. Passarono alcuni mesi prima che arrivasse l'unità, quindi nel frattempo potevo lavorare sul software e iniziare ad avere idee sull'hardware.
Volevo che l'hardware fosse semplice da realizzare, quindi ho deciso solo sui pulsanti e su un semplice display. Ho modificato la mia drum machine PD in modo che tutte le funzioni fossero accessibili da pulsanti sullo schermo e modificabili con i pulsanti UP / DOWN / ENTER. Ci sarebbero state due funzioni su ciascun pulsante e un tasto shift, ma nessun menu, quindi ogni funzione poteva essere raggiunta rapidamente, esattamente come sull’ RSF SD140.
Non mi piaceva la sensazione al tatto dei tasti che stavo usando e mi mancava la mia vecchia TR-909, così decisi di acquistare alcuni tasti meccanici per tastiera. Ho visitato molti siti web dedicati alla creazione della propria tastiera. Ho imparato tutto sui vari tipi di tasti contenenti chiavi Cherry MX, ne ho comprati alcuni e li ho provati, ed ho optato per i Cherry MX Brown. Ho usato un sito Web per progettare il layout della tastiera della macchina ed ho trovato un ragazzo del posto che mi ha ritagliato una tastiera dall'acrilico con un cutter al laser.
A quel tempo ero ragionevolmente a posto con il saldatore, ma il cablaggio manuale della tastiera è stato il lavoro di saldatura più grande e più duro che abbia mai fatto. Ci sono volute alcune ore e nei mesi successivi è stato necessario ripararla molte volte poiché il montaggio e lo smontaggio della macchina avevano causato dei danni. Ma alla fine ho avuto una tastiera funzionante.
L'SD140 ha un display a LED a 7 segmenti a 2 cifre, ma ho deciso di aggiornare il design e ho acquistato un LCD 2x16 retroilluminato da Amazon per circa 2,50 €, chiamato HD44780.
" A questo punto Dovevo capire come far apparire i messaggi PD sullo schermo", racconta Ed e dice di esserci riuscito dopo un lungo e laborioso lavoro grazie anche ai suggerimenti di Giulio Moro del team Bela. A questo punto, racconta Ed, sembrava funzionare abbastanza bene.
Durante questo periodo avevo passato molto tempo a navigare in internet per cercare custodie già pronte, pensando a lavori in legno e metallo, e guardando i vari vecchi computer, cassette degli attrezzi e pezzi di mobili scaricati nelle strade di East London mentre giravo. Ma a quel punto avevo lavorato per un anno alla mia invenzione e avevo perso il conto dei soldi spesi, quindi decisi di pagare qualcosa in più al fine di ottenere un case adeguato.
Avevo capito che un modo per costruire la macchina sarebbe stato quello di montare la Beaglebone Black e tutte le schede del circuito su un foglio di alluminio e quindi montare il tutto all'interno della custodia, così ho comprato un po di cose da eBay compreso un perforatore e qualche buona punta per trapano, e ho scoperto che era abbastanza facile lavorare. A causa dei cavi e della necessità di avere le dita dentro per assemblare il tutto, ho dovuto rendere la custodia un po 'più profonda di quanto avrei voluto. Ho creato il layout col programma InDesign e l'ho stampato su carta per verificare eventuali errori. Poi l'ho fatto di nuovo fino a quando era giusto, e l'ho spedito a Perancea.
Hanno realizzato il case che avrebbe dovuto contenere la macchina e l'hanno colorato di bianco per me. In qualche modo è venuto con il buco per lo schermo nel posto sbagliato e ho dovuto fare un bel po 'di archiviazione per far si che il tutto si adattasse all'interno. Ho usato anche alcuni adesivi biadesivi 3M per mantenere lo schermo in posizione fino a quando il case non è stato definitivamente assemblato.
Ho avuto da fare diverse altre revisioni del software per stabilizzare maggiormente lo schermo e ottimizzare funzionalità come il copia e incolla. C'è stato un bug che ha reso la sincronizzazione da dispositivi MIDI esterni in ritardo di alcuni millisecondi, che ha richiesto molto tempo per essere trovato. All'ultimo minuto ho aggiunto la corretta modifica dei punti di inizio e di fine per ciascun campione e una funzione di "modello casuale" suggerita da una coppia di amici, che utilizza un algoritmo per creare variazioni semi-casuali da un modello.
ED racconta quindi di aver lavorato sui driver del display LCD con Pure Data.
" Ad un certo punto sono stato in grado di visualizzare alcune parole ma il display spesso iniziava a mostrare immondizia o a diventare vuoto. Ci sono voluti un paio di mesi per mantenere l'LCD abbastanza stabile mentre lavoravo contemporaneamente sulla tastiera. Una volta che lo schermo aveva iniziato a funzionare piuttosto bene, c'era da programmare l'ambiente embedded che avevo creato. Dopo aver saldato alcuni bei contenitori a scorrimento lungo e alcuni jack da un quarto di pollice ai cavi audio forniti con Bela, sono stato finalmente in grado di collegare tutti i miei piccoli circuiti disordinati insieme alla mia tastiera fatta in casa e al BBB / Bela e allo schermo LCD. Ho aggiunto quindi un pezzo di carta sui tasti per dirmi cosa dovevano fare. "
Lo schermo risultava ancora molto disturbato e ho dovuto aggiungere una funzione di "reset screen". Ci sarebbero voluti più mesi prima che finalmente arrivassi alla base del problema, che riguardava la dimensione del blocco nel PD e il suo effetto sul calendario degli eventi. Ho dovuto aggiungere molte protezioni per impedire che i dati arrivassero nell'ordine sbagliato o troppo rapidamente perché il display LCD li interpretasse. Ha davvero messo alla prova la mia pazienza e risoluzione!
ED quindi racconta di aver dovuto lavorare nuovamente su Bela in quanto non era in grado di eseguire e generare ancora il suono correttamente, apportando delle modifiche che hanno reso il codice PD molto più semplice e la memoria utilizzata per memorizzare sequenze molto più piccole.
Ho anche eliminato la funzione di riduzione della frequenza di campionamento in tempo reale poiché è ancora possibile ottenere basse frequenze di campionamento usando il pulsante di ricampionamento e ottimizzato tutto il resto il più possibile.
Dopo di che, aggiunge ED, ha finalmente iniziato a funzionare pittosto bene!

Collegamenti audio e MIDI
Volevo avere 4 uscite audio piuttosto che solo stereo, quindi ho usato le 2 uscite analogiche rimanenti su Bela per l'audio. Avevo deciso che il modo più semplice per implementare l'hardware MIDI sarebbe stato quello di ottenere una piccola interfaccia MIDI USB e metterla all'interno della drum machine con connettori din a 5 pin sul pannello posteriore. Nel fare ciò ho scoperto che alcune interfacce MIDI vendute come "class compliant" in realtà non lo sono: ho perso molto tempo con un'unità MIDIsport che non poteva ricevere messaggi di clock MIDI. Alla fine ho optato per una scheda audio usb Ploytec che faceva quello che doveva e occupava pochissimo spazio.
E ovviamente, dato che c'è una presa USB sul retro che ti permette di connetterti a un computer e aggiornare il software che viene eseguito, quello che ho effettivamente costruito non è solo una drum machine ma una scatola hardware in grado di eseguire qualsiasi cosa ti interessi programmare in Pure Data. Quindi in futuro potrei scrivere firmware per un'unità effetti o un synth .... Ho una buona idea per un synth ma penso che mi piacerebbe che l'hardware avesse almeno un encoder!

Proprio mentre stavo finendo il mio progetto, Aphex Twin mi ha offerto di vendermi uno dei suoi RSF SD140 di ricambio. Ci ho pensato e ho deciso che preferivo quello che mi ero fatto!