Como construir a mesa de mixagem econômica de Jenny

Jenny fez um artigo Ask Hackaday no início deste mês, sobre a busca por um mixer de áudio baseado em computador barato. A primeira tentativa não foi tão boa, com um problema que muitos de nós conhecemos: os aplicativos Linux realmente não gostam de usar vários dispositivos de áudio ao mesmo tempo. Jenny se deparou com esse problema e não encontrou uma maneira de mesclar as placas de som em um único aplicativo.

Eu lutei contra esse problema por um tempo, provavelmente 10 anos agora. Minha primeira colisão com isso foi uma tentativa de gravar um piano com três microfones, usando alguns pré-amplificadores USB diferentes. E, claro, assim como Jenny, fiquei rapidamente frustrado com o problema de meu software de gravação ver apenas uma interface por vez. A solução fácil é comprar uma interface com mais canais. O Tascam US-4x4HR é uma ótima interface de áudio de entrada/saída de quatro canais, e a linha Behringer U-PHORIA vai até oito pré-amplificadores de microfone, expansível até 16 com um segundo DAC que pode enviar áudio por ADAT. Mas essas são interfaces semi-profissionais, com preços correspondentes.

Mas e a ideia de Jenny, de juntar várias interfaces super baratas? Bem, sim, isso também é possível. Vou mostrar como, mas primeiro, vamos falar sobre como vamos controlar esse monstro do mixer de software. Sim, você pode usar apenas um mouse ou teclado, mas o desafio era construir uma mesa de mixagem e, para mim, isso significa faders físicos e botões de mudo. Agora, existem soluções pré-construídas, sendo o Behringer X-touch uma solução popular. Mas, novamente, estamos muito acima do preço que Jenny estabeleceu para esse problema. Então, vamos fazer o que fazemos de melhor aqui no Hackaday e construir o nosso próprio.

O que precisamos é de um microcontrolador que tenha suporte nativo ao cliente USB, vários pinos de E/S digitais e algumas entradas analógicas. Optei pelo Arduino MKRZero pelo tamanho pequeno, preço decente e pelo fato de estar em estoque na Mouser. Os outros itens que precisaremos são alguns faders e botões. Optei pelos faders de tamanho normal de 100 mm e alguns botões de alternância de LED feitos pela Adafruit. Os acessórios, como fios e resistores, foram adquiridos na caixa de peças local no canto.

Meu primeiro pensamento foi projetar e imprimir em 3D o painel, mas depois de fazer o layout em um pedaço de madeira compensada, o tamanho resultante provou ser um pouco grande demais para minha impressora. Então, estamos retrocedendo e fazendo uma mesa de mixagem "com textura de madeira". Este seria um ótimo projeto para uma fresadora CNC, mas como ainda não faço parte desse clube legal em particular, foi uma furadeira, serra de mesa e ferramenta oscilante para o resgate. Os resultados não são tão bonitos quanto eu queria, mas talvez consigamos um Mark II deste projeto um dia.

A fiação é relativamente direta, com um resistor limitador de corrente para proteger os LEDs dentro dos botões e um resistor pull-up para evitar que o pino digital flutue quando o botão não for pressionado. Agora, esse pullup pode não ser necessário, pois descobri mais tarde que o Arduino tem pullup embutido em seus pinos digitais. E também é importante observar que um resistor de 10 Ω *não* é uma boa escolha para um pullup. Como Al disse eloquentemente, esse é um "resistor pull up". 10 kΩ é a melhor escolha.

E para finalizar a construção, precisaremos de um sketch para rodar no Arduino. Felizmente, já existe uma grande biblioteca para exatamente o que queremos fazer: Control Surface. Há várias maneiras de configurar isso, mas meu esboço é bastante trivial:

E agora vamos à carne e batatas deste projeto. Como convencemos um aplicativo a ver as entradas de vários dispositivos e realmente fazer algumas mixagens? O problema aqui é a dessincronização. Cada dispositivo é executado em uma fonte de relógio diferente e, portanto, o fluxo de bits de cada um pode se desviar e ficar fora de sincronia. Esse é um problema sério o suficiente para que as soluções de som mais antigas não implementassem muito na forma de combinação de cartões. Não muito tempo atrás, o processo de reamostragem desses fluxos de áudio para sincronizá-los corretamente teria sido um procedimento intensivo da CPU. Mas hoje em dia todos nós temos gigantes multi-core, supercomputadores práticos em comparação com 20 anos atrás.